超高层建筑的结构设计.docx

超高层建筑的结构设计1项目概况HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20170911/91614.html"\h本工程位于天津津滨新区中心商务商业区响锣湾商务区，场北道、西场道与滨河路间。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，III类场地土。本工程包括A座177.3m(46层)和B座99.6m((25层)，3层地下室。A，B座在地面(1层)以上完全分开，地下室连在一起。由于本工程B座体型规则，且高度为99.70m，所以本工程B座不超限。本文仅介绍A座相关情况。本建筑物A座塔楼共46层，其中2～4层为大堂、办公、小部分商业及餐饮，5~15层为酒店，16、32层为避难层，17～39层均为酒店式公寓，40～46层为办公。其中1层层高5.5m，2层、4层层高4.15m，3层及5～25层层高3.9m，26～39层层高为3.6m，40层及以上层高3.9m。2结构布置及其选型本项目A座平面呈斜边倒梯形，建筑物高宽比约5.96。在整个平面中间设一大核心筒，大核心筒内部左右两边各设一个核心筒，两核心筒之间有掏空中庭，两核心筒之间及核心筒下部设置局部剪力墙(小筒)以增强整体结构刚度。根据建筑平面，本工程拟采用钢管组合柱框架-核心筒结构。核心筒作为抗侧力体系的第一道防线，为增强核心筒的抗震性能，在关键部位剪力墙及核心筒部分剪力墙边缘构件内设置工字钢。钢管组合柱框架形成结构的第二道抗侧力体系。框架梁的选型经过综合比较后拟采用普通钢筋混凝土梁。HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20171114/102924.html"\h结构设计本着简洁至上的原则，在满足预期性能目标前提下，尽可能避免局部楼层的刚度及强度的突变，以避免结构薄弱层的产生[1]。通过分析比较，本工程未设刚性加强层(Outriggers)，仅在避难层通过加大梁截面形成所谓的有限刚度加强层。本工程A座建筑高度177.3m，根据《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》（CECS188:2005）第5.1.6条的规定，本建筑高度小于该条180m的框架—核心筒高度限值。因此，A座建筑不属于高度超限。根据计算，本工程A，B座建筑考虑偶然偏心后均属于扭转不规则，但不存在扭转超限(楼层扭转位移比小于1.40)，同时本工程不存在平面不规则、竖向不规则。平面标准层均在中间设置了中庭，其中A座中庭面积约102m2，B座中庭面积约125m2，综合开洞面积均小于30%，开洞面积及有效楼板宽度都满足高规关于楼板开洞的要求，无其余不规则项。3基于性能的结构抗震分析HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20170911/91615.html"\h针对本工程的特点，对结构进行计算和分析时，除需考虑常规的竖向荷载、小震作用及顺风向风荷载作用外，尚以高于现行规范的标准，采用基于性能的抗震设计方法，对结构进行中震作用下的屈服分析、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，来使结构达到规范要求的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准抗震设防目标[2]。3.1结构整体分析HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20170704/79877.html"\h本工程使用中国建筑科学研究院PK.PMCAD工程部编制的结构分析程序《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》（2006年10月版）进行结构分析。为体现指标的合理性，计算采用A，B座单独计算，整体计算作为内力和配筋计算用。由于A座建筑高度较高，作为对比分析，采用韩国MIDAS（730版本）软件作补充。3.2多遇地震时程分析HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20151124/24810.html"\h根据《建筑抗震规范》（GB50011—2010）5.1.2条的要求，本工程A座应进行多遇地震的时程分析。本工程地震时程采用2条天然波和1条人工波（7度、III类场地），多遇地震的最大加速度为55cm/s2。计算结果表明，3条波均满足不小于振型分解反映谱法计算结果的65%，且3条平均值为振型分解反映谱法计算结果的84.8%（0°），87.7%（90°）。基本符合抗震规范的选波要求。根据时程分析的结果，结构上部约1/3范围内的地震剪力略大于振型分解反映谱法计算结果，施工图设计中，适当放大此范围的反应谱计算结果。4中震弹性分析考虑到本工程竖向构件是整个结构抗震中十分重要的构件，对其进行了中震作用下的弹性验算，以判别其是否达到了中震弹性的抗震性能目标。即在中震不屈服计算的基础上，将荷载分项系数恢复为正常值，材料的强度取设计值，抗震承载力调整系数取1.0，不考虑地震作用的内力放大调整，不考虑风荷载，这时构件的地震作用组合效应