超高层住宅建筑结构设计分析.docx

超高层住宅建筑结构设计分析摘要:由于超高层住宅建筑内部结构的日趋多样化、复杂化因此对建筑施工要求和结构设计要求也有所提高。本文结合工程实例从建筑基础设计、上部结构设计及抗震性能设计等方面分析了超高层住宅建筑结构设计思路为类似工程结构设计提供参考。关键词:住宅建筑；结构设计；SATWE软件；抗震性能中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：随着我国社会经济建设的快速发展城市化进程不断加快城镇人口日益增加致使城市住房建设用地较为紧张超高层住宅建筑的建设也日益增加。目前超高层住宅建筑内部结构设计方面的变化愈加明显许多新兴的结构设计方案逐渐被超高层住宅建筑工程所采用。同时住宅建筑结构类型与使用功能越来越复杂结构体系日趋多样化对住宅建筑结构设计工作的要求也不断提高。在超高层建筑建设过程中部分建筑的结构设计环节并不是十分合理加上工程设计人员容易出现一些概念性的错误给建筑的质量安全和使用带来了一定的安全隐患。因此如何提高超高层住宅建筑结构设计水平就成为了工程设计人员面临的一项难题。1工程概况某高层住宅建筑面积为29000.4m2地下1层地上43层大屋面高度138.02m。本工程结构体系采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构120m＜高度＜150m属于B级高度建筑楼盖为现浇钢筋砼梁板体系。建筑抗震设防类别为标准设防类(丙类)结构安全等级为二级设计使用年限为50年。所在地区的抗震设防烈度为7度设计基本地震加速度为0.10g设计地震分组为第二组场地类别为Ⅲ类场地特征周期为0.55s地震影响系数最大值采用0.08上部结构阻尼比0.05。建筑类别调整后用于抗震验算的烈度为7度用于确定抗震等级的烈度为7度剪力墙抗震等级为一级。2基础设计本工程的基础设计等级为甲级主楼基础采用冲钻孔灌注桩桩身混凝土强度等级为C35桩直径为1100mm单桩竖向承载力特征值为8000kN；桩端持力层中风化凝灰岩(11)层桩身全断面进入持力层≥1100mm桩长约50m。桩基全面施工前应进行试打桩及静载试验工作以确定桩基施工的控制条件和桩竖向抗压承载力特征值。承台按抗冲切、剪切计算厚度为2700mm承台面标高为－5.200基础埋置深度为7.7m(从室外地面起算)。3上部结构设计3.1超限情况的认定参照建设部建质［2006］220号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》附录一“超限高层建筑工程主要范围的参照简表”结合本工程实际逐条判别将存在超限的情况汇总如下。(1)附表一房屋高度方面设防烈度为7度剪力墙结构总高度138.05m＞［120m］超限。(2)同时具有附表二所列三项及三项以上不规则的高层建筑(因篇幅所限本文不再详细列出)。第一项．扭转不规则:考虑偶然偏心的扭转位移比＞1.2但＜1.3虽然本条超限但仅此一项。所以本工程不属于附表二所列的超限高层。(3)具有附表三某一项不规则的高层建筑工程。根据SATWE计算结果分析、判别本工程亦不属于表三所列的超限高层。综上所述本工程只属于高度超限的超高层建筑。3.2上部结构计算分析及结构设计本工程为剪力墙结构120m＜高度＜150m属于B级高度建筑按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3－2002)(以下简称高规)5.1.13条规定:(1)应采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算。(2)应采用弹性时程分析法进行整体补充计算。根据《高规》要求本工程采用的时程分析计算程序为PKPM系列的SATWE软件并采用PMSAP软件进行对比分析。本工程属于纯剪结构作为抗侧力构件的剪力墙选用正确的结构分析程序尤为重要。SATWE对剪力墙采用墙元模型来分析其受力状态这种模型的计算精度比薄壁柱单元高所以我省大多数工程的结构计算都选用SATWE程序。实际上就有限元理论目前的发展水平来看用壳元来模拟剪力墙的受力状态是比较切合实际的因为壳元和剪力墙一样既有平面内刚度又有平面外刚度。实际工程中的剪力墙几何尺寸、洞口大小及其空间位置等都有较大的随意性。为了降低剪力墙的几何描述和壳元单元划分的难度SATWE借鉴了SAP84的墙元概念在四节点等参平面壳元的基础上采用静力凝聚原理构造了一种通用墙元减少了部分剪力墙因墙元细分而增加的内部自由度和数据处理量虽然提高了分析效率却影响了剪力墙的分析精度。此外从理论上讲如果对楼板采用平面板元或壳元来模拟其真实的受力状态和刚度对结构整体计算分析比较精确但是这样处理会增加许多计算工作。在实际工程结构分析中多采用“楼板平面内无限刚”假定以达