超限高层建筑结构设计实例分析.docx

超限高层建筑结构设计实例分析摘要：本文结合某超限高层建筑结构设计实例，对其基础和地下室结构设计、上部结构设计、结构超限情况和采取的主要措施进行了分析。关键词：超限高层建筑不规则建筑结构设计1工程概况该工程地上6层建筑面积为21332m2，地下1层建筑面积为7843m2。采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构。结构平面底部长约150m收至顶层50m，宽约50m，结构主体高度约32.25m，高宽比较小。该建筑体形较长，且平面较不规则，建筑上部存在长悬臂和大跨度结构，最大悬臂长度为12.7m，最大跨度为33.6m，若要通过设置抗震缝将建筑分割成规则的区块，布置上较为困难。故本建筑主要通过加强抗侧力构件的刚度，加强平面联系，减小结构的绝对和相对变形量，来保证结构具有较好的抗震性能。2基础和地下室结构设计本工程±0.000相当于绝对标高90.300m，室外地面相对标高约－0.5m。地下水设防水位相对标高为－2.5m。设一层地下室，部分地下室上方没有上部结构，上部结构层数及荷载不均匀，存在一定差异，地基基础设计考虑了地基承载力、控制差异沉降和地下水浮力等因素。地下室主体结构与下地下室的车道结构上设缝断开，通过变形缝连接。根据本工程的特点，主体结构采用桩－筏板基础，桩基采用高强预应力管桩。为减小环境影响，采用静压法沉桩。部分框架柱下存在抗压和抗浮两种工况，其中，部分抗浮为不利工况，按抗浮要求布置抗拔桩。桩采用500高强预应力管桩，主要桩型有效桩长14m，桩端进入第⑥层细砂层，单桩抗压承载力特征值为1400kN，单桩抗拔承载力特征值400kN。突出在整体结构外的下地下室的车道采用天然基础。地下室桩基承台厚度主要为1400mm，除承台外的底板厚度为550mm，地下室顶板厚度为250mm(地下室按人防要求设计)。该建筑地下室的轮廓与地上下部楼层的轮廓基本相同，地下室利用地下室建筑隔墙和外墙位置，较地上楼层增加布置较多的剪力墙肢，地下一层的侧向刚度超过了底层的2倍，满足以地下室顶板作为结构底部嵌固端的条件，故上部结构采用地下室顶板作为结构底部嵌固端，柱、墙及顶板梁进行加强处理，地下一层柱配筋取对应上一层柱侧配筋的1.1倍，局部室内外高差处通过加高梁截面、加强地下室顶板配筋来保证水平力的有效传递。3上部结构设计3．1主要设计参数本工程结构设计使用年限50年，结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级。工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，场地特征周期0.45s。按《建筑抗震设防分类标准》(GB50223—2008)，本建筑的抗震设防重要性类别为丙类。本工程体形较为复杂，基本风压按100年一遇的基本风压取为0.50kN/m2，地面粗糙度类别为C类。3．2结构布置本工程为高度约32.25m的6层结构层的高层办公楼，在结构体系的选择上，一般可供的选择有混凝土框架结构、混凝土框架－剪力墙结构、钢框架－混凝土剪力墙结构和钢框架结构(带支撑或不带支撑)。本工程体形复杂，上部存在大跨度和长悬臂结构，该部分结构宜采用钢结构，大跨度和长悬臂结构宜布置剪力墙作为可靠支座。该结构局部楼层楼板缺失，造成凹凸和楼面开大洞情况，在这种情况下，为了避免竖向刚度突变，加强结构抗侧刚度，在进行结构布置时，需对上下贯通的竖向结构予以加强。整个结构楼梯间平面位置均匀、竖向连续，宜利用楼梯间周边布置剪力墙作为主抗侧力构件，一方面剪力墙平面布置均匀可使得各部分地震力主要由就近的剪力墙承担，减小各剪力墙在地震作用下的位移差，另一方面也可减小地震作用下位移的绝对量，减小由于楼板连接薄弱带来的不利影响。若整个结构采用钢框架－混凝土剪力墙结构，则造价较高，故本结构采用混凝土梁框架－剪力墙结构体系作为抗侧力体系，对于大跨度和长悬臂结构部分采用钢结构。图1为⑨轴结构立面布置图。为加强结构刚度和便于与大跨度、长悬臂钢结构连接处埋置型钢梁，剪力墙厚取为500mm，剪力墙与钢结构连接处设置800mm×800mm角柱，并埋置型钢。3．3结构超限情况和采取的主要措施根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，该高层建筑规则性分析如下:(1)扭转不规则:计算中在地震作用下，部分楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比大于该楼层平均值的1.2倍(最大为1.32)，属扭转不规则。(2)局部楼层楼板不连续:局部楼层楼板缺失，造成楼面开大洞情况，使有效楼板宽度与该层楼板典型宽度之比小于50%，但整个结构的结构主抗侧力构件剪力墙布置平面位置均匀、竖向连续。本建筑五层、六层结构平面部分为室内空间，部分为室外屋面，两者存在高差，高差分别为1450mm和1250mm，大于600mm，为局部错层结构，也是属于楼板不连续的情况。(3)尺寸突变:五层、六层缩进大于下部结构尺寸的25%