浅论某超高层结构设计
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题超高层建筑是指高度大于300米的建筑物,其建造和结构设计必须考虑到多方面的因素。
超高层建筑结构设计的关键性问题包括施工安全性、抗震能力、防火性、抗风性、结构材料和设计优化等方面。
1. 施工安全性超高层建筑的施工是一项高危的工作,其施工过程中需要考虑各种安全因素,如脚手架的稳定性、安全工具的使用、高处作业的安全措施等。
超高层建筑的结构设计要充分考虑施工的安全因素,以确保施工过程中的安全。
2. 抗震能力超高层建筑的抗震设计是非常关键的,因为其高度、重量和局部地震活动都可能对建筑物的稳定性产生不利影响。
抗震设计需要考虑到不同地区的地震强度和特点,以确定合适的设计标准和构造方法。
3. 防火性超高层建筑的防火设计也是关键性问题之一。
因为超高层建筑通常拥有大量的人口和财产,一旦发生火灾后果不堪设想。
因此,防火设计需要考虑到建筑物内部的消防系统、建筑材料的耐火性能等因素,以确保建筑物的安全性。
4. 抗风性超高层建筑的抗风设计也是一个关键性问题。
因为高层建筑处于高空地带,风的影响非常大,特别是在遇到较大风速时,建筑物可能会发生倾斜和摆动。
因此,抗风设计需要考虑到风速变化的影响和建筑结构的稳定性,以保证建筑物的安全性。
5. 结构材料超高层建筑的结构材料需要选择性能稳定,强度高,防火性好的材料。
常见的结构材料有钢材、混凝土等。
根据不同的设计要求和建筑结构,需要选择合适的材料,以确保建筑物的安全性和结构稳定性。
6. 设计优化超高层建筑的结构设计需要进行优化,以提高其结构的稳定性和安全性。
设计优化可以包括结构形式、层数、基础形式等方面,通过不断地进行仿真分析和优化设计,最终确定最优结构方案,以确保超高层建筑的安全性和结构稳定性。
简析超高层建筑结构设计
简析超高层建筑结构设计在高层和超高层建筑的结构设计工作中,面临的问题十分复杂,与普通建筑相比,高层和超高层建筑的结构设计工作难度更高。
为了解决高层及超高层建筑结构设计的难题,有必要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨研究,这对我国城市发展以及建筑行业的发展都将起到重要的意义。
1、复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上的区别复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上具有很大的不同,普通高层建筑的高度一般不超过200m,而复杂高层和超高层建筑的高度通常在200m以上,甚至可达到上千米。
另一方面,普通高层建筑大多为钢筋混凝土结构,而复杂高层和超高层建筑通常采用混合结构或钢结构。
此外,在复杂高层和超高层建筑的结构设计工作中,需要面对抗震要求、风荷载、舒适度、避难层、机电设备层、施工因素等一系列难题,可见复杂高层和超高层建筑的结构设计难度要远大于普通高层建筑。
2、进行复杂高层建筑与超高层建筑的结构设计时需考虑的问题2.1设计方案方面的问题在對建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。
特别是对于那些复杂高层与超高层建筑来说,如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择,那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。
正因如此,设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时,不仅仅要把专业的东西结合进去,还要对去其他地区的实例进行考察,结合多方面的东西,来对方案进行有效的确立。
2.2建筑结构类型方面的问题对复杂高层建筑与超高层建筑在展开选择结构类型的时候,结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑,还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。
不仅如此,在一个方面还应该大量的减少建筑成本,对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑,如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。
3、复杂高层与超高层建筑结构设计要点3.1严格选择合理的结构抗侧力体系不同高度的高层建筑物,所采用的结构抗侧力体系也各不同,不同高度建筑物常用的结构抗侧力体系也不尽相同。
超高层结构设计实例浅析
一
、
工程概况
3 .不 规 则 类 型 判 别
本 工程 建筑 用地面积54 Ⅱ ,总建筑面积为6 . .万 f 75 万 ,
( 1)同时具有下列 三项及 以上不规则 的高层建筑 工程
层 ,主要为停车库及 设备用房 ,地下2 层局部为核 六级人 、3
防地下室。 建 筑 特 征 见 ( 1 2 图 1) 表 ~、 。
A 栋 采 用部分框 支剪 力墙 结构 ,存 在构 件 间断 、上下 B 墙 、柱 、支撑不 连续 、刚度 突变等 不规 则3 ,塔楼偏 置 1 项
项 ,属超B 级高 度的超限高层建筑 。
超 高层 结构 设 计 实例 浅 析
张 国 平
摘要 :本 文结合 工程 设计 实例 ,针对超 高层 结构设 计的 特 点,从 结构体 系的选择 、结构超 限类 型和程度 、结构构件
设 计 等 方 面 进行 论 述 ,给 大 家提 供 一 个超 高 层 结 构 设 计 的 处
震设计规 范 》、 《 高层建筑混凝 土结构技 术规程 》和 《 高层 民用建筑钢结构技术规程 》暂未列入的其他高 层建筑 结构。
2 .高度超限判别 A 栋 建筑高 1 20 B .m,按 照 《 6 高层建筑混凝土结构技术规
理方 法和思路 ,以供 同行参考。
关 键 词 :结 构超 限 类 别 概 念 设 计 性 能设 计 静 力 弹 塑 性
分析 弹 性 时 程 分析
程 》 ( G 3 0 2) ..条 :部分框支剪力墙结构7 级高 J J —20 422 度B
.
简谈超高层的建筑结构设计
简谈超高层的建筑结构设计简谈超高层的建筑结构设计钢筋混凝土柱外框架体系将作为有效的承重支撑,怎样浅谈超高层的建筑结构设计?一工程概况的地基基础某项目地上建筑面积为13.45万m,地下建筑面积为4.3万m,总建筑面积为17.75万m。
根据岩土工程勘察报告,本工程场地地基土层为第四纪冲海积的黏土和淤泥层,基底岩性为侏罗纪熔结凝灰岩,场地内无液化土层。
宾馆塔楼柱下荷载最大达3.8×104kn,商务塔楼柱下荷载最大达3.5×104kn,采用大直径灌注桩,平板式桩筏基础。
经优化比较,桩径 700~1100较为合理。
商务楼和宾馆塔楼下筏板厚度为3m,其他位置底板采用厚板式,板厚为1.2m。
针对本工程塔楼和辅楼预期存在的沉降差异问题,在各塔楼与辅房之间设置后浇带,并配合相应的后浇带处理措施和大体积混凝土浇筑措施,解决了超长结构混凝土的收缩裂缝问题和塔楼与辅楼间的沉降差异在基础底板中产生过大内力的问题。
二结构设计与计算⑴结构体系。
塔楼外框架柱采用现浇钢筋混凝土柱,钢筋混凝土柱外框架体系将作为有效的承重支撑,大部分竖向荷载通过轴力方式向下传递,而混凝土核心筒除了承受竖向荷载外,其主要功能是提供强大的抗侧力能力。
《建筑抗震设计规范》规定:6度区现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构适用的最大高度为150m,本工程两塔楼的房屋高度均为161.1in,仅超过11.1m;本工程属b级高度,而《高层建筑混凝土结构技术规程》规定:6度区框架一核心筒结构b级高度建筑的最大适用高度为210m,还有48.9m才超限;大跨度钢结构连廊的存在使得本工程属于特殊类型的高层建筑(大跨度连体)。
但由于本工程塔楼高宽比h/b为4.4并不大,两塔楼的平面及竖向结构特性变化较少,且连廊与塔楼采用弱连接,对塔楼耦合影响小。
计算分析结果也表明无异常薄弱层出现,且以风荷载为控制水平作用。
综上所述,本工程有两项轻微超限,设计时采取必要的抗震加强措施,在技术上是可行的,顺利通过设计审。
某超高层大厦结构设计
限。 由于结构设计超限、 而且首层 层高 l 0 , O m 超
限应对措施把首层及下部若干层 的结构抗侧力 构件作为加 强的重点 : 1 层框 架柱采 用钢管 1 5 ~ 混凝土组 合柱 ( 钢管混凝土叠合柱结构技术规 程 C C 1820 )12 核 心筒 剪 力墙 四角 E S8 : 5、— 层 0
附加型钢 暗柱 、 首层抗 震等级提高一级 。 钢管混
一
3 . 1钢管 开小孔 的连接 节点构 造 ( 见图示 端嵌同作用的有效长度 ,当遇到墙 肢很长或筒 子体墙肢空问风度很大 情况时 ,计算分析软件 会高估了墙平面外对梁端的嵌 同作用 ,使得梁 端负弯矩计算值要大于实际值 , 工程应对措 本 施 如下 : 采用梁端增加水平腋方法 ,用 以直接增加 墙平 面外对梁端嵌圊作用有效 长度。 采用增加墙边框梁方法 ( 见图示 3, )用以增 加平面外对梁端嵌固的局部刚度。墙边框梁截 面宽度应不小于 0 倍梁纵筋锚 固长度 , . 4 墙边框 架 梁截 面高度 应大于楼面截面高度 ,为保 证梁 端剪力通过墙 边框梁均匀传递到墙上 ,墙边框 梁宽出墙厚处用斜角过渡。 为保证梁正截 面设计更加条例实 际受 力情 况 , 汁算 弯矩 可以采用 “ 梁端 调幅再调 幅” 方法 , 即分析计算 时设定梁端 负弯矩调 幅系数 后 , 配 钢管上开穿钢筋小孔的连接节点做法要点 筋 时再局部手算调幅。“ 调幅再调幅” 应考虑 时, 内力重分布 的充分性 、 的开展 裂缝 如下 :1 管 开小 孑 : L () 钢 L小孑 直径 D 钢 筋直径 + 构 件的刚度 、 : 1m 小孔水平问距x , L 0 m, D 小孑垂直间距=x 。 及变形满足使用要求。 2D () 2钢管水平 加强环 : 梁顶面和梁底 面各设 置一 5核心筒外墙的连梁设计 核. 筒外墙 的连梁纵筋计算超筋是非 常普 道, 环板宽 度 : 钢管混凝土柱 时 , 0 0 钢管 取 .倍 1 直径 、 钢管混凝土叠合柱 时 , 6~0 r ; 取 5 10 m 环板 遍 的情 况 , a 《 高规》对连梁超筋有专 门的处 理措 厚度=S 且 ≥1m (为钢管壁厚 o 3钢管竖 施 , 0t 6 mt () 而且研究文献也 不少 , 但计算模 型的选 取也 向短加劲肋 :紧贴水平加强环 , 肋宽= 环板 宽一 是重要 因素之一 。 高规》 , 比小于 5 《 规定 跨高 时 1r , 5 m 肋厚 = a 环厚 , 长度 为 20 m, 0r 布置在 梁开 按连粱考虑 , a 即连梁属 于深 弯梁和 深梁 的范畴 , 孔部位 的两侧和 中间 。 4梁 钢筋尽量采用直径 其正截 面承载力计 算时 , () 已不能按 杆系考虑 , 也 较大的 H B 0 级钢筋 , R 40 以减少钢管开孔数量 。 就 是已不 符合平 截假 定 , 但许 多分析软f4 t -  ̄然 在钢 管混凝 土叠合柱时 , 部分 梁钢 筋可以在钢 把连粱按杆 系计 算 , 其计算偏差 当然是很 大了。 按“ 强墙弱梁 ” 强剪弱弯 ” 和“ 原则进行 连梁设计 筋混凝 土柱 区域穿过 。 3 钢管开4:连接节点的优点 2 ,L I 时, 虽然《 高规》 对连梁设计有具体要求 , 这个 但 () 开小孑后对钢管截 面削弱不大 , 1钢管 L 梁 “ ” 到什么程 度 , 弱 要 还是取决 于设计 者的理 解 钢筋穿 过小 孑后剩余的缝 隙很小 ,钢管对管芯 和经验 。本工程 核.筒外墙 的连梁 按《 L 高规》 要 除连梁均配置 了交叉踣撑 外 , 对非 混凝土的约束力基本没减少 ,不影 响钢 管混凝 求进行设计 , 土柱 的承载能力和变形能力。( ) 2梁钢筋直接穿 底部加强部位剪 力墙 的边缘构 件也 进行了加强 过钢 管后 , 以可靠 的传递 内力 , 长范围内 处 理 , 梁可 梁 以满足 “ 多道抗震 防线 ” “ 和 强墙弱梁 ” 的 的刚度保持 不变 ,结构受 力分析 与实 际相 同 。 要求 。 ( 钢牛腿法 和钢管 开大洞后补强法 , 在粱端 范围 6结语 内有相 当长 度的型钢 , 使得 梁刚度急剧变化 J 。 () 1 钢管混凝土叠合柱及钢管混凝土组合 还 () 置水 平加强环和竖 向短加劲 肋补强后 , 柱 有卓越 的承 载能力 和变形 能力 , 可弥补钢 3在设 钢管在节点区是连续 的 , 的刚性不 受影响 , 管混凝 土柱 的防腐和防火材 料造价较高及 时效 节点 满足 “ 强节点弱构件 ” 的要求。() 4现场施工较方 性方面的缺陷。() 2钢管按一定 的构造要求开穿 便, 即使 圆弧梁 钢筋也可顺利穿过 。() 5节点补 钢筋小孔 , 对钢管截 面损伤不大 , 梁钢筋直 接穿 强所用 材料 比钢牛腿 法和钢 管开大洞法减少很 过钢管 , 使得梁 内力可 以可靠 的传递适 当设 置 多, 价较低。 造 水平加强环和竖 向短 加劲肋 , 钢管混凝土柱 的 为进行钢 管开小孑后 分析研究 , 9 年 钢 承载能力 和变形 能力不会 降低 , L 16 9 节点 刚性得 以 模型试验 已经证实该方法的可靠性 , 工程 结 构协会钢 一 混凝 土组合结 构协会 做 了 15 :模 保证 。 型的四组共 九个试件模 型试 验 , 并通过 多个工 实践 已经证实该方法 的可行性 。大大节约 粱柱 节点所用钢材 , 工方便 。() 施 3影响剪力墙平 面 程实践证实该方法的可靠性 和可行 陛。 外对染端 嵌固作用 的主要因素 : 墙平 面外对 梁 4剪力墙平面外对梁端嵌固作用 的分析 对于框架— 核心筒 结构 , 部分框 架梁要 支撑 端嵌 固作用有效 长度 、 墙线 刚度与梁线刚 度之 在剪力墙平 面外方 向 , 剪力墙平面外对梁端嵌 比和墙在该层 的轴压力 等等 。为加强墙平 面外 固作用空间如何 , 其研究较少 , 设计标准和 规范 对梁端嵌 同作用 , 可采取梁端水平加腋 法 、 增加 也没有涉 及。影响剪力墙平 面外对 梁端嵌 固作 墙边框 梁方法 , 端弯矩 可采用 “ 梁 调幅再调 幅” 4连梁 属于深弯梁和深梁 的范 畴 , 正截 用主要 因素 : 墙平面外对梁端嵌 固作用 的有效 方法 。() 长度 、墙线风度与梁线刚度之 比和墙在该层 的 面承载力计算时 , 不能按杆系模型计算 。 参 考 文献 轴压力 等等 。 目 前常用 的分析软件虽然具 有墙 平面外 刚度分析功能 , 但未考虑墙平面外对 梁 f张有宏. 1 1 复杂高层结构设计 - 勘 察设计. 中国
探究某超高层建筑结构设计
图2 酒 店结 构x 向能 力谱 比 需求谱
图3 酒店 结构y 向能 力谱 比 需求谱
根据推覆分析塑性铰 的出删 顷序, 酒店最先出现弹塑性铰的构件为中部
随 着荷 载 的逐 渐增 加 , 进 入 弹 塑性 铰 的框架 梁 慢慢 增 多 。 直 至能 力 曲 图1酒店结构平面图 为第一组 , 设计基本地震加速度取值 框 架 梁 , 线穿越需求曲线 , 柱、 墙均未进入塑性。表明结构在x、 Y 向的整体抗震性能均 为0 . 0 5 g 。建 筑场 地 类别 为 I I 类 。结 构平 面 图 如 图1 所示。 能满 足性 能 目标 的要 求 。
构顶 点 位移 为0 . 4 4 7 m, 远小 于 规范 限值 。
3 .结构超 限分析
31静 力 弹 塑性 分析
( 2 ) 在多遇地震之下 , 结构仍处于完全弹性状态 , 满足规范提 出的小震不 坏的设防要求。在y 向罕遇地震作用下, 虽然出现一些塑性铰 , 但整体结构的
承 载力 并 未显 著 降低 。 ( 3 ) 在 罕 遇 地震 作 用 下 ( 5 0 年超 越 概 率2 %) , 结 构 整体 的抗震 性 能 满足 防 倒 塌 的抗震 设计 目标 。 结构 整体 和 大部 分构 件 的最 大 弹塑 性变 形 都远 小 于相
本工程为B 级超 限高层建筑 , 按照高规要求进行了静力弹塑性分析 , 使用 韩 国的MI D A S G e n 程序 ,采用美 国F E M A一 2 7 3 和A T C 一 4 0 所建议 的方法给 出构 件弹 塑性 骨 架 曲线 , 按 照计 算结 果评 价结 构 在罕 遇地 震作 用下 的 弹塑 性状 态 。
X向 Y向
性艟 点处 顶点 位移 ( m) 性能 点处底 部 剪力 ( k N ) 性 能 点处层 闯曩 丈弹 塑性 位 移 比 结构等 效周 期 结构 等效 阻尼
试谈超高层建筑结构设计要点
试谈超高层建筑结构设计要点近几年,我国建筑类型逐渐增多,对建筑行业的发展具有重要意义。
高层建筑、超高层建筑在城市建筑中非常常见,在这样的发展背景下,施工人员要向确保工程质量,就必须合理设计建筑结构,使建筑物质量提升,增强建筑物的坚固度。
在超高层建筑的施工中,面临着较多的问题,施工难度较大,首先,超高层建筑的高度较高,发生安全事故的风险更大[1];其次,超高层建筑的结构设计对逻辑性有着较高的要求;最后,在结构设计中,并不具备规律性,会增加建筑物施工风险[2]。
为此,施工单位要重视超高层建筑的结构设计,确保设计的科学性。
一、复杂高层、超高层建筑结构设计的主要特征与普通建筑物相比,超高层建筑在施工上的难度更大,复杂程度更高。
从施工过程而言,超高层建筑的施工是一个系统化、复杂化的施工过程,设计人员不仅要确保施工的合理性,还需保证施工人员施工的安全性,充分考虑到施工细节问题,确保超高层建筑物的整体质量,体现施工单位的施工水平[3]。
(一)重视复杂高层、超高层建筑的轴向变形对于复杂高层、超高层建筑而言,柱体的竖向荷载较大,则可能导致较大轴向变形产生,这种变形会对连续梁弯矩大小产生严重影响,导致连续梁正弯矩值变大,负弯矩值变小,这会致使两端支撑位置负弯矩值变大。
如果高层建筑结构有轴向变形产生,则会影响到建筑的下料长度,除此之外,一旦产生轴向变形,还会影响建筑构件剪力,对建筑整体安全性能产生较大影响[4]。
(二)控制超高层建筑的稳定性与多层建筑相较,超高层建筑更加要注重控制侧移大小,这是高层建筑结构设计的关键步骤。
建筑物高度与结构侧移值(水平荷载作用下)成正比,在高层建筑结构设计中,必须确保侧移值处于合理范围。
(三)重视超高层建筑抗震性能抗变形能力、抗震能力的提升也是复杂高层、超高层建筑施工过程中要重点注意的施工内容。
在超高层建筑结构设计中,设计人员要选用结构延性设计,促使结构延性提升,从而使超高层建筑施工质量提升,提高建筑的抗震性能。
浅谈超高层的建筑结构设计分析
浅谈超高层的建筑结构设计分析超高层建筑指的是高度超过300米的大型建筑物。
随着城市化进程的加速和城市人口的不断增长,超高层建筑的需求也在不断增加。
设计一座超高层建筑的结构是一个复杂而关键的任务,需要综合考虑许多因素,包括建筑物的稳定性、抗震性、风荷载、材料强度、施工容易性以及经济效益等。
本文将从这几个方面对超高层建筑的结构设计进行分析。
首先,超高层建筑的稳定性是设计时需要重点考虑的因素之一。
一座高层建筑的稳定性取决于建筑物的重心位置、结构形式、横向和纵向刚度等。
建筑物的重心位置需要尽量靠近地面,以提高稳定性。
同时,选择合适的结构形式,如框架结构、剪力墙结构或筒结构等,可以有效提高建筑物的稳定性。
此外,增加横向和纵向刚度,如设置横向框筒、斜交支撑等,也有助于提高建筑物的稳定性。
其次,抗震性是超高层建筑设计中必须重点考虑的要素。
地震是一种常见的自然灾害,对建筑物的破坏性较大。
超高层建筑设计需要考虑地震作用对建筑物产生的影响,并采取相应的抗震设计措施。
这包括使用抗震性能良好的结构材料,如高强混凝土、钢材等,以及采取合理的连接方式和布置剪力墙、增加建筑物的抗侧稳定性等。
此外,还需要进行地震荷载计算和动态分析,以确定建筑物的抗震设计参数。
第三,风荷载是超高层建筑设计中需要考虑的另一个重要因素。
由于建筑物高度的增加,风荷载对建筑物的影响也越大。
设计师需要进行风荷载计算和模拟,以确定建筑物的风荷载大小和分布。
然后,通过采取相应的措施,如增加建筑物的抗风设计、设置风致响应减震装置等,来减轻风荷载对建筑物的影响。
第四,材料强度是超高层建筑设计中需要仔细考虑的因素之一。
由于超高层建筑要承受更大的荷载和力学作用,建筑材料的强度要求也更高。
一般来说,超高层建筑常用的结构材料包括高强度混凝土、钢材和混凝土复合结构等。
这些材料需要经过严格的检测和测试,以确保其符合设计要求,并具有足够的强度和耐久性。
最后,施工容易性和经济效益也是超高层建筑设计中需要考虑的因素。
浅谈某超高层住宅楼结构设计
2021年第6期(总第402期)浅谈某超高层住宅楼结构设计张锟(山西晋设拓凡建筑设计咨询有限公司,山西太原030000)摘要:通过对超高层超限工程的计算分析,确定结构设计的基本参数,仔细判定超限情况,采用相应软件补充计算,完成各项指标的验算,并针对结构超限制定抗震加强措施。
关键词:超高层;超限;抗震性能1建筑概况本工程为一栋住宅楼,由3层地下室,40层地上组成。
总建筑面积30959m 2,地下建筑面积1933m 2,地上建筑面积29026m 2,地下部分为3层地下室:其中地下一层为设备层,层高2.15m ;地下二、三层为储藏间,层高3.6m ;地上部分为住宅,层高3.0m ,结构体系为剪力墙结构。
基础形式为桩筏基础。
2设计依据a.业主提供的设计任务书;b.建筑专业提供的建筑平、立、剖面图纸;c.太原市建筑设计研究院提供的《融创外滩壹号项目1.2期岩土工程勘察报告(详勘阶段)》;d.《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第[2015]111号);e.《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号);f.《山西省超限高层建筑工程抗震设防界定规定》(晋建质字[2018]272号);g.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)等现行相关国家规范。
3主要设计准则3.1结构基本设计参数建筑结构安全等级:二级;周期折减系数:0.95;设计基准期:50年;结构重要性系数:1.0;抗震设防类别:丙类;建筑高度类别:B 类;高宽比:8.1;基础设计类别:甲级;抗震设防烈度:8度;设计地震分组:第二组;抗震措施:按8度要求;设计基本地震加速度:0.2g ;场地类别:III 类;特征周期:0.55s ;水平地震影响系数最大值:0.16;小震阻尼比:0.05;中、大震阻尼比:0.06、0.07;嵌固层位置:地下室顶板(±0.000)。
3.2底部加强区高度剪力墙底部加强区高度为地下室顶板至墙体高度的1/10,本项目为1~5层。
超高层住宅建筑结构设计经验总结
超高层住宅建筑结构设计经验总结超高层住宅建筑是指建筑高度超过300米以上的住宅建筑,其结构设计具有很高的技术难度和复杂性。
在长期的实践中,我积累了一些经验和教训,总结如下:1. 综合考虑建筑高度和地震设计要求超高层建筑由于其高度较大,受到地震力的影响更为显著。
在结构设计上,需要充分考虑地震设计要求,并合理选择建筑材料和结构形式。
同时,还需要进行地震效应的动力分析,评估结构的抗震性能。
2. 合理选择结构形式超高层住宅建筑的结构形式多种多样,如框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
在选择结构形式时,需要根据建筑的功能要求、高度、地质条件等多种因素进行综合考虑,确保结构的安全性和经济性。
3. 加强结构的抗风性能超高层建筑容易受到风力的影响,尤其是顶部和侧面的风荷载较大。
为了保证建筑的稳定性,需要进行风荷载分析,并采取相应的措施,如增加弯曲刚度、设置风致振动减震装置等,以提高结构的抗风性能。
4. 加强结构的抗火性能超高层住宅建筑的抗火性能直接关系到人员的生命安全。
在结构设计中,需要合理选择防火材料和控制结构的燃烧扩散速度,以确保在火灾发生时,结构能够保持稳定,为人员的疏散提供时间。
5. 合理布置消防设施和疏散通道超高层建筑应配备完善的消防设施和疏散通道,以保证人员在火灾发生时的安全疏散。
在结构设计中,需要考虑消防设施的布置和疏散通道的设置,并确保其通畅和安全。
6. 加强结构的耐久性设计超高层建筑的建设周期很长,因此在结构设计时需要考虑结构的耐久性。
合理选择材料、设计保护层和注意防水、防腐措施等,以延长结构的使用寿命。
7. 强化结构监测和维护超高层建筑的结构形式和高度都有一定的特殊性,因此需要建立健全的结构监测和维护制度。
及时监测结构的变形和裂缝,并采取相应的维护措施,以保证结构的安全运行。
总之,超高层住宅建筑结构设计具有极高的专业性和复杂性。
在实践中,需要充分考虑地震、风荷载等特殊情况,并通过合理选择结构形式、材料和加强抗灾性能等措施,确保结构的安全性、稳定性和耐久性。
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题超高层建筑是现代城市发展中的重要标志之一,其独特的外观和巨大的体量给城市带来了全新的风貌和形象。
超高层建筑的设计和施工也面临着一系列的挑战和考验。
结构设计是超高层建筑的关键性问题之一,它直接关系到建筑的安全性、稳定性和耐久性。
本文将从超高层建筑结构设计的关键性问题进行浅谈。
超高层建筑的地基承载能力是结构设计的关键性问题之一。
由于高层建筑的体量庞大,重量巨大,因此地基的承载能力必须要足够强大,才能保证建筑的稳定性和安全性。
尤其是在一些地质条件较差的地区,地基的承载能力需要更高,这就需要结构设计师进行详细的地质勘察和分析,针对地质条件的差异性进行合理的设计和施工方案。
超高层建筑的结构形式对结构设计也有着重要影响。
传统上,超高层建筑采用钢筋混凝土框架结构,但随着技术的发展和创新,钢结构、钢-混凝土混合结构、预应力结构等新型结构形式也逐渐得到了广泛应用。
每种结构形式都有其适用的范围和特点,结构设计师需要根据实际情况进行合理选择,并做好结构计算和优化设计,以确保结构具有足够的承载能力和抗震能力。
超高层建筑的抗震设计是结构设计中的重要问题。
地震是造成建筑破坏和倒塌的重要原因之一,尤其是在一些地震频发的地区,超高层建筑的抗震设计显得尤为重要。
结构设计师需要根据建筑的高度、体量和地震作用的实际情况,进行合理的抗震设计和计算,确保建筑在地震发生时能够安全稳定。
超高层建筑的材料选用和施工质量控制也是结构设计的关键性问题。
超高层建筑所使用的材料质量必须经过严格把控,不能有任何质量问题;施工过程中,要确保每一个施工节点的质量都达到要求,这样才能保证整个建筑的结构安全稳定。
结构设计师需要与材料供应商和施工方保持密切的沟通和合作,严格把控材料质量和施工质量,确保超高层建筑的结构设计能够得以完美实现。
超高层建筑的结构设计是其安全性和稳定性的关键所在。
结构设计师需要综合考虑地基承载能力、结构形式、抗震设计、风荷载和材料施工质量等多方面因素,确保建筑的结构设计具有足够的安全性和稳定性。
超高层建筑结构设计探究
超高层建筑结构设计探究随着城市化的发展,超高层建筑成为了现代城市的标志性建筑。
这些高楼大厦不仅是城市美景的一部分,更是现代建筑技术的一项巨大成就。
然而,超高层建筑的结构设计是建筑领域中最为复杂和困难的问题之一。
因此,本文就超高层建筑结构设计展开探究。
一、设计目标超高层建筑的设计目标是为了在充分考虑结构材料的使用和建筑经济的情况下,兼顾建筑的美观性、整体稳定性和耐久性。
藏在这个设计目标后面的深层含义是:超高层建筑的结构设计需满足城市化发展日益增长的需求同时又需要达到高质量。
二、结构类型目前,常见的超高层建筑的结构类型有钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土核心筒-框架结构、钢结构框架结构、钢管混凝土框架结构、空心钢管混凝土楼板叠层结构、空中楼层穿插系统式结构、承压混凝土板柱节理式结构、钢结构网架结构等多种类型。
三、问题与挑战超高层建筑的高度、形状复杂以及设计建造时的环境特殊,使结构设计存在很多瓶颈问题和挑战。
首先,瓶颈之一是超高层建筑的地基处理,因为它超过传统建筑的高度很多。
可以采用的方法包括深地基、钢筋混凝土支撑结构和泥浆钻孔桩。
这其中的选择取决于不同楼房地基的地形地貌和土石材料不同而有所区别。
其次,超高层建筑在地震和风荷载的考虑上也面临着巨大挑战。
结构要承受恶劣的天气和自然环境下的风荷载和不断动荡的地堑运动,以及于环境相应的地震等威胁,因此,建筑设计和结构设计中需要考虑地震和风荷载等因素,确保超高层建筑的整体稳定性。
最后,超高层建筑的结构设计必须兼顾建筑的美观性和可持续性。
超高层建筑的设计除了满足耐用性需求之外,还要考虑避免一些硬伤的因素,比如,避免对周边环境造成阴影或其他不良影响。
四、结构优化方案针对超高层建筑的设计问题与挑战,结构优化方案需要针对建筑结构和建筑地基采取不同的方案。
比如:1.请确保结构安全性和可靠性。
除了要优化建筑设计,结构也需要产生某种程度的创新和发展。
加强钢结构的强度和稳定性,增强核心柱和框架的支持能力,采取合理结构布局和形式设计,以保证超高层建筑的整体稳定性和安全性。
浅谈超高层的结构设计与施工
浅谈超高层的结构设计与施工摘要】文章首先对超高层建筑中的结构进行了阐述,然后引出对超高层建筑中结构设计方法的分析,进而探讨了超高层建筑中结构的施工方法。
【关键词】超高层;结构;设计一、前言结构设计与施工在超高层建筑工程中发挥着重要的作用,结构的设计与施工不仅关系着超高层建筑工程的质量,而且与人民的利益都是息息相关的。
二、超高层建筑中的结构的介绍结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构,近年来,随着我国超高层建筑发展迅速,钢结构建筑得到普及和发展。
目前,在超高层结构设计中,结构体系日趋多样化。
超高层结构的建筑设计是要从结构的设计开始的。
钢筋混凝土和受力外包筒系统运用起来是比较经济的系统,被有效地运用于大批的民用建筑和商业建筑中。
一般情况,40层以上,高度在100米以上的建筑被定义为超高层建筑。
对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
三、超高层建筑中结构的设计方法1.结构选型与结构布置超高层建筑结构体系一般根据其抗侧力结构体系的特点分为四类:框架结构体系、框架―支撑结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系。
在实际工程中,结构的设计过程主打“概念设计”牌,应根据工程的条件和特点,综合考虑建筑的荷载性能、使用功能、制作安装、材料供应等因素,择优选择抗震性能良好,而又经济合理的结构体系和结构形式。
其次,应通过力学关系的对比、钢材结构的优缺点整合和细节上的对比来实际考量。
目前,已经有一些针对计算数据正常与否的软件投入到工程的设计中,不仅可以避免人工手算出现的失误,还能解决结构分析阶段不必要的繁琐计算。
此外,结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。
一般来说,要遵循结构刚度匀称,力学分布平稳,体形力求简单,最大限度减少荷载的影响,各层的抗侧力刚度中心和水平作用合力中心重合,尽可能减小房屋的扭转效应,使其以最直接的线路传递到基础。
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题摘要:随着我国经济的不断发展,我国建筑业也在不断发展。
城市的高层建筑越来越多,一些高层建筑中也有一些超高层建筑。
随着时代的不断发展,超高层建筑的结构设计发生了很大的变化。
虽然我国在超高层建筑结构设计方面取得了一些成绩,但在具体的发展过程中还存在一些问题。
目前,超高层建筑的结构设计已经成为高层建筑设计的核心内容,这说明了超高层建筑结构设计的重要性。
如果不及时解决一些问题,将严重阻碍超高层建筑的发展。
从超高层建筑结构的特点出发,分析了超高层建筑结构体系的选择,分析了超高层建筑结构设计中存在的问题及对策。
关键词:超高层建筑;结构设计;关键性;问题导言:如今,随着我国经济的快速发展,建筑业迎来了春天,超高层建筑不断涌现,我国现代建筑中的超高层建筑越来越多,与此同时,超高层建筑的结构设计也发生了很大的变化。
超高层建筑结构设计是现代高层建筑施工的核心。
然而,我国超高层建筑结构设计还存在许多问题。
因此,研究超高层建筑结构设计中的关键问题具有重要意义。
介绍了高层建筑结构的特点,阐述了超高层建筑结构体系的选择原则,提出了高层建筑结构设计中存在的问题及对策,希望通过本文的讨论起到引玉的作用。
1超高层建筑结构体系1.1体系的分类及选用原则超高层建筑结构体系的选择是根据建筑功能、建筑高度、抗震要求、防水防火要求来确定的,在选择过程中需要坚持经济、可靠、安全、合理的原则。
在实际设计过程中,一般分为框架剪力墙结构、框架结构、剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构、梁筒结构等体系类型。
相比之下,全钢结构、钢管混凝土结构、钢筋混凝土结构和钢骨混凝土结构是常用的结构体系。
因此,在超高层建筑施工过程中,钢筋和混凝土是主要的结构材料。
此外,钢筋混凝土的施工技术也得到了很大的发展,其稳定性、安全性、结构性能和力学性能都得到了有效的保证。
因此,钢筋混凝土结构体系能够满足本工程的经济性和安全性要求。
但仍需根据工程本身的特点调整结构体系的细部,确保结构体系稳定、安全及结构本身的承载力。
浅论某超高层结构设计
浅论某超高层结构设计浅论某超高层结构设计摘要:以下本文结合工程实际,对超高层建筑的结构设计进行计算分析,并论述了有关抗震构造的加强措施,可为同类设计提供参考关键词:框架-核心筒结构体系; 超高层; 抗震性能分析; 动力弹塑性时程分析中图分类号:TU323.5 文献标识码:A 文章编号:1 工程概况本工程为一幢超高层综合写字楼( 图 1) 。
主楼结构平面尺寸为34. 6 × 34. 6 ( m) ,核心筒尺寸为12. 6 ×15. 1 ( m) 。
主楼地下 5 层( 高 20. 4 m) ,地上 47层( 结构出地面高度 179. 6 m) ,其中裙房共 7 层( 高 34. 5m) 。
除避难层层高为 3. 9 m 外,其余标准层层高均为3. 4m。
抗震设防烈度为 6 度,基本地震加速度为 0.05 g,设计地震分组为第一组,建筑抗震设防类别为丙类。
结构抗震等级为二级。
主楼基本风压按 100 年重现期风压值 0. 45 kPa 考虑,地面粗糙度为 B 类。
图 1 建筑效果图2 结构抗震超限情况及性能设计目标本工程为高度超限的高层结构。
设计时采用两阶段的抗震设计并采取相应的抗震构造措施来满足三个水准的要求,抗震设计在满足国家及地方规范的基础上,根据性能化抗震设计方法进行设计,并采取表 1 的性能控制目标。
表 1 结构构件抗震性能目标3 结构抗震性能计算分析分别进行结构在多遇地震,设防地震及罕遇地震作用情况下分析。
3. 1 多遇地震下结构性能分析3. 1. 1 多遇地震下振型分解反应谱法计算分析采用扭转欧联振型分解反应谱法对结构进行多遇地震作用下弹性分析,在强制刚性楼板假定条件下采用 STAWE,ETABS 及 MIDAS -Building 进行对比计算分析,控制结构的位移比、位移角、周期比、刚度比,抗倾覆及整体稳定等指标。
上述不同力学模型计算结果表明,主要控制指标结果相近,未出现异常。
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题随着我国建筑事业的不断进步和发展,超高层建筑在我国现代建筑中越来越多,同时,超高层建筑结构设计方面发生了很大的变化。
超高层建筑结构设计是现代高层建筑建设的核心,但是,我国超高层建筑结构设计方面还存在很多问题。
因此,研究超高层建筑结构设计的关键性问题具有非常重大的意义。
本文介绍了高层建筑结构的特点,阐述了超高层建筑结构体系的选择的原则,提出了高层建筑结构设计的问题及对策,最后介绍了超高层建筑结构的基础设计。
对本文的论述,希望能起到抛砖引玉的作用。
标签:超高层建筑;结构设计;关键性问题前言目前,随着我国社会和科学技术的不断发展,超高层建筑越来越受到人们的关注,并且超高层建筑在我国城市建设中的地位也不断备受重视。
由于超高层建筑是一个复杂和系统化的过工程,超高层建筑的结构设计不仅要具有一定的安全性,还应该保证超高层设计的结构设计的科学性和合理性。
因此,建筑施工单位应该注重超高层建筑结构设计中的一些关键性问题,从而提高超高层建筑施工的质量。
1 高层建筑结构的特点超高层建筑结构的设计不仅要保证超高层建筑能够承受水平方向的荷载,还应该保证超高层建筑能够承受垂直方向的荷载。
在实际进行超高层建筑结构设计时,外界因素产生的水平方向的荷载是超高层建筑结构设计应该主要考虑的因素。
随着我国城市超高层建筑的不断增加,因此,超高层建筑的结构会直接影响超高层建筑的舒适性。
但是,超高层建筑的结构不仅能够影响住房的舒适性,还能影响超高层建筑的质量。
因此,在进行超高层建筑的结构设计时,首先首先应该将超高层建筑的承载控制在一定的范围内,所以,超高层建筑结构设计的核心就是对其抗压力的设计。
2 超高层建筑结构体系的选择2.1 超高层结构体系分类由于超高层建筑结构体系的不同,可以将超高层建筑结构的设计主要包括混凝土的设计、钢结构与钢组合结构的设计和钢筋混凝土结构的设计等。
目前,我国的超高层建筑大多都是采用的是钢筋混凝土结构,钢筋混凝土的结构主要包括框架结构、剪力墙结构和伸臂结构及悬挂结构等。
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题
浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题随着我国城市用地的紧张,超高层建筑已经越来越常见。
在超高层建筑的过程中,其结构设计的科学性对建筑的质量有着较为直接的影响。
因此,在对超高层建筑结构进行设计的过程中,一些关键性问题应当要引起设计师的注意。
本文将简单分析超高层建筑结构设计的关键性问题。
标签:超高层建筑;结构设计;问题研究随着社会的不断发展,超高层建筑越来越受到人们的关注,在超高层建筑结构设计过程中需要用到很多先进的知识和技术,因此要保证设计师具有先进的思想观念,因为建设超高层建筑是一个非常复杂的过程,在结构设计的过程中不仅要保证超高层建筑结构的安全性,还要保证建筑的实用性。
由于超高层的建筑一般都是用来当做写字楼或者是居民用房,因此人流比较密集,只有保证拥有科学合理的结构设计才能够实现超高层建筑的正常使用,在超高层建筑设计过程中有很多关键性的问题都是要注意的。
一、超高层建筑结构体系类型(一)框架-核心筒结构体系在实际进行结构方案选择时,主楼采用能够承载较大竖向和水平荷载的框架-核心筒结构体系。
为达到这一建筑外观要求,在传统结构体系的基础上,进行了设计方案优化,在建筑两侧增设了四道水平剪力墙,作为上部大跨度装饰构架的支撑点,大跨度装饰构架则采用钢结构空间桁架方案,出屋面部分剪力墙采用型钢混凝土剪力墙,与钢结构桁架进行连接,即满足了结构扰度及位移比等各项规范设计要求,又实现了立面造型与空间结构完美结合。
(二)剪力墙结构体系剪力墙结构体系是指借助钢筋混凝土板来构成建筑的承重体系,其优点是抗侧刚度好、抗震能力强、抗风能力强,当建筑受到水平反向的作用时不易发生变形或侧移的情况,承载力较好,外观较为美观,因此,剪力墙结构在当前的建筑中使用较为广泛。
但是这种结构并不能够被轻易拆除,后期维护较难,且不利于形成大的建筑利用空间。
(三)框架—剪力墙结构体系该结构类型是将框架结构体系与剪力墙结构体系结合起来的复合型结构体系,这种结构体系结合力框架与剪力墙两种结构体系的优点,不仅能够满足超高层建筑灵活的建筑布局,同时也提高了超高层建筑的抗震能力和亢奋高能力,提高了超高层建筑的稳定性。
浅议超高层的建筑结构设计浅析
浅议超高层的建筑结构设计浅析随着城市化进程的不断推进,建筑高度也不断刷新纪录。
作为现代建筑的代表,超高层建筑具有很高的经济价值和社会意义。
由于这些建筑高度巨大,对结构设计的要求也随之增加,这就需要工程师们特别关注这一方面的设计。
超高层建筑的定义在国内,高度超过100米的高层建筑就被定义为超高层建筑。
而在国际上,这一高度标准一般被定为150米或更高。
超高层建筑一般用于商业、酒店、办公等领域,这些建筑不仅有很高的经济效益,而且也成为了城市地标。
然而,由于超高层建筑在受力方面的问题,需要特别注意结构设计。
超高层建筑的受力特点超高层建筑的受力特点主要体现在以下几个方面:1. 垂直荷载超高层建筑重量巨大,在建筑中存在着垂直荷载。
垂直荷载是指整个建筑的自重和所承载的各种加重负载,例如建筑工作人员、设备、家具、楼层内的人员活动等。
由于超高层建筑高度巨大,其表面积也非常大,所以在高层建筑上有很大的横向风荷载。
风荷载又可分为横向风荷载和竖向风荷载。
其中横向风荷载作用于建筑横向和垂直于楼面的结构,在建筑结构的设计过程中需要特别关注。
3. 地震荷载地震荷载是指地震过程中,建筑物受到的惯性和地震波引起的各种荷载。
由于超高层建筑高度巨大,地震水平分量荷载较大,所以在结构设计过程中需要充分考虑地震效应。
超高层建筑结构设计的要求在超高层建筑的结构设计方面,需要满足以下几个要求:1. 稳定性超高层建筑具有高度巨大的特点,需要具有很好的结构稳定性。
因此,在结构设计中需要充分利用杆系模型,以减小建筑变形,提高建筑的抗震能力。
2. 材料强度超高层建筑重量巨大,自重和负载都很重,所以在结构设计中选择高强度的材料是非常必要的。
例如,在构建超高层建筑的支撑柱时,要使用高强度钢材,以提高柱的承载能力。
超高层建筑在受到风荷载的时候容易出现大幅度的变形,这时就需要建筑具有较高的水平刚度。
水平刚度是指同一平面内各个钢柱之间的刚度。
在结构设计过程中,需要通过精确的计算来确定各个钢柱之间的刚度关系。
某超高层结构设计方案分析
某超高层结构设计方案分析发布时间:2022-10-13T05:13:34.926Z 来源:《建筑创作》2022年第8期作者:陈中华[导读] 东莞某超高层写字楼建筑陈中华广东省重工建筑设计院有限公司广州 510000摘要:东莞某超高层写字楼建筑,房屋结构高度为224m,位于东莞市虎门镇。
根据建筑方案及结构高度等设计条件,通过计算分析确定该结构采用框架-核心筒结构体系。
为达到合理的经济性,通过对不同类型的竖向构件的经济性比选,确定了核心筒采用钢筋混凝土剪力墙的竖向结构体系,水平结构体系采用钢筋混凝土梁及楼板。
针对结构布置及规范限制,对核心筒、外框柱、主要框架梁等主要受力构件进行了详细的计算分析,并针对性地采取了加强措施,保证了结构在地震作用下的安全性能。
关键词:超高层建筑;框架核心筒;钢板剪力墙;关键部位分析;经济性比选1.工程概况本项目位于东莞市虎门镇虎门高铁站核心区504地块。
项目总建筑面积约166810 m2,其中地下室面积34800 m2,由一栋超高层写字楼(33#)、商业裙楼(34#)及地下室组成,写字楼地上49层,结构高度224 m,商业裙楼地上5层,结构高度29.2m,整体地下室3层。
项目周边场地情况复杂,紧邻运营中的广深港高铁、东莞地铁R2线及穗莞深城际轨道。
该项目抗震设防烈度为7度(0.1g),设计地震分组为第一组,场地类别为II 类,特征周期为0.35s,50年重现期基本风压为0.65KN/㎡,地面粗糙度取C类,风荷载体型系数为1.4。
结构安全等级为二级,裙楼抗震设防类为重点设防类,裙楼以上为标准设防类,上部结构嵌固端为地下室顶板。
2.结构选型2.1 整体结构方案选择本建筑为5A级超甲写字楼,平面尺寸为52.6mx39.8m。
为满足项目运营后自由组合出租的空间使用需求,需要结构体系满足大开间、大进深的特点,且下部裙楼为商场,需尽量减少竖向构件对商场运营的影响。
同时,结构体系应能达到相应的抗震设防目标。
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浅论某超高层结构设计单位北京炎黄联合国际工程设计有限公司姓名潘龙贻邮编100081 摘要:以下本文结合工程实际,对超高层建筑的结构设计进行计算分析,并论述了有关抗震构造的加强措施,可为同类设计提供参考关键词:框架-核心筒结构体系; 超高层; 抗震性能分析; 动力弹塑性时程分析1 工程概况本工程为一幢超高层综合写字楼( 图1) 。
主楼结构平面尺寸为34. 6 × 34. 6 ( m) ,核心筒尺寸为12. 6 ×15. 1 ( m) 。
主楼地下 5 层( 高20. 4 m) ,地上47层( 结构出地面高度179. 6 m) ,其中裙房共7 层( 高34. 5m) 。
除避难层层高为3. 9 m 外,其余标准层层高均为3. 4m。
抗震设防烈度为 6 度,基本地震加速度为0. 05 g,设计地震分组为第一组,建筑抗震设防类别为丙类。
结构抗震等级为二级。
主楼基本风压按100 年重现期风压值0.45 kPa 考虑,地面粗糙度为B 类。
图 1 建筑效果图2 结构抗震超限情况及性能设计目标本工程为高度超限的高层结构。
设计时采用两阶段的抗震设计并采取相应的抗震构造措施来满足三个水准的要求,抗震设计在满足国家及地方规范的基础上,根据性能化抗震设计方法进行设计,并采取表1 的性能控制目标。
表 1 结构构件抗震性能目标3 结构抗震性能计算分析分别进行结构在多遇地震,设防地震及罕遇地震作用情况下分析。
3. 1 多遇地震下结构性能分析3. 1. 1 多遇地震下振型分解反应谱法计算分析采用扭转欧联振型分解反应谱法对结构进行多遇地震作用下弹性分析,在强制刚性楼板假定条件下采用STAWE,ETABS 及MIDAS -Building 进行对比计算分析,控制结构的位移比、位移角、周期比、刚度比,抗倾覆及整体稳定等指标。
上述不同力学模型计算结果表明,主要控制指标结果相近,未出现异常。
表2 ~3 为周期及位移角计算结果比较。
表 2 结构周期及振型表 3 风和地震作用所得层间位移角3. 1. 2 多遇地震下弹性动力时程分析根据拟建场地特性选取了2 组天然地震波,1 组人工波作为时程分析的输入。
3 组地震波的反应谱与《抗规》标准地震反应谱的基本吻合,结构前三周期点上地震波反应谱的平均值与《抗规》标准地震反应谱相差均在20% 以内。
多遇地震弹性时程分析所得结构底部剪力峰值与按照《抗规》振型分解反应谱法进行分析所得的底部剪力的对比情况,可见单组地震波输入所得的底部剪力峰值均在《抗规》振型分解反应谱法( CQC) 的65 ~135% 之间,3 组地震波结果的平均值与《抗规》振型分解反应谱法( CQC) 结果之差在20%以内。
满足高规要求。
表 4 时程分析底部剪力与CQC 反应谱法对比多遇地震时程分析时地震波主分量峰值统一取为18cm / s2。
3 组地震波时程结果的平均值与CQC 法的结果吻合较好,单组地震波计算所得的结构底部剪力峰值的最小值达到了反应谱法底部剪力的89%。
X 主向时 3 组地震波时程计算所得的结构最大层间位移角包络值为1/2034,Y主向时该值为1/2012,均小于按照规范规定计算所得限值1 /680。
多遇地震作用下结构、构件的设计均取时程分析和反应谱方法的较大值,对反应谱方法的计算结果采用相应楼层地震力放大的方法来调整楼层地震剪力。
最终计算结果均能满足规范要求。
3. 2 设防地震下结构性能分析3. 2. 1 设防地震下振型分解反应谱法计算分析采用中国建筑科学研究院研制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE 进行结构的中震弹性和中震不屈服设计。
场地特性参考《抗规》规定取值,场地特征周期为0. 35 s,水平地震影响系数最大值取为0. 12( 对应于5%阻尼比) 。
( 1) 位移分析。
设防地震反应谱分析得到的结构两个主向的层间位移角X 向最大层间位移角为1/673,位于第34 层; Y 向最大层间位移角为1 /720,位于第34 层,均小于性能目标设定的设防地震下层间位移角限值1/340。
( 2) 承载力分析。
1) 设防地震作用下2 号楼核心筒剪力墙按照正截面承载力不屈服进行设计,其受剪承载力满足下式要求:γG S GE+ γEh S*Ekh≤ R d/ γRE( 1)式中,γG和γEh分别为重力荷载代表值和水平地震作用地震作用效应的分项系数; γRE 为抗震承载力调整系数; S GE和S*Ekh分别为重力荷载代表值效应和未经调整的水平地震作用标准值效应; Rd为承载力设计值。
计算表明,2 号楼结构核心筒剪力墙均能满足性能目标的要求。
2) 设防地震作用下框架柱按弹性设计。
分析表明,所有框架柱均能满足式( 1) 的要求。
3) 设防地震作用下框架梁按正截面承载力不屈服进行设计。
4) 验算表明,钢筋混凝土连梁受剪承载力均满足下式,达到性能目标要求:S GE+ S*Ekh≤ R k( 2)式中,R k为按照材料强度标准值计算的截面受剪承载力,其余符号同式( 1) 。
3. 2. 2 设防地震下非线性动力弹塑性计算分析计算程序为中国建筑科学研究院研制的EPDA 结构动力弹塑性分析程序。
梁、柱等构件采用纤维束模型模拟其弹塑性性质,剪力墙则采用非线性壳单元模拟。
设防地震下的结构非线性时程分析采用2 组天然地震波和1 组人工波共3 组地震波作为输入。
地震波水平主分量的加速度峰值按照《抗规》的规定调整为0. 05g,水平次方向的加速度峰值调整为0. 0425g。
结构阻尼比仍取为0. 05。
鉴于目前地震工程学科的研究尚存诸多课题有待解决,以及适宜的地震动加速度记录较少,处理非线性时程分析位移结果时仍需参考多遇地震的弹性反应谱分析结果。
具体做法是: 将弹塑性分析得到的结构某部位在某地震波下的弹塑性位移与该部位在该地震加速度记录下的多遇地震位移之比作为弹塑性位移放大系数; 多组地震波的弹塑性位移放大系数包络值与结构弹性反应谱方法得到的该部位位移之积作为其结构弹塑性位移。
本报告中对设防地震和罕遇地震非线性时程分析所得结构位移结果均采用这一处理方法。
设防地震作用下的弹塑性层间位移角X 主向和Y 主向时最大层间位移角分别为1/453( 第27 层) 和1/563( 第28层) ,分别为规范弹性层间位移角限值的1. 50 倍和1.21 倍,均小于设防地震水准下结构性能目标所定位移角限值1/340。
设防地震作用下各组地震波X 向底部剪力峰值与相应多遇地震水准时底部剪力峰值之比的平均值为2. 04,Y 向为 2. 13。
设防地震和多遇地震的主分量加速度峰值之比为2. 72。
X 主向和Y 主向设防地震作用下结构底部剪力峰值与相应的多遇地震作用下结构底部剪力峰值之比均小于加速度峰值之比,表明结构在设防地震作用下部分连梁出现塑性铰后,结构刚度有所下降,结构部分耗能机制已经形成,吸收的地震作用较相应的弹性结构有所减小。
3. 3 罕遇地震下结构性能分析罕遇地震作用下结构的层间位移角计算方法同设防地震时的情况,即以各组地震波罕遇水准输入得到的结果与相应多遇地震输入结果的比值的包络值和多遇地震弹性反应谱分析的结果的乘积作为罕遇地震下的结构反应。
结构罕遇地震下X 向和Y 向最大层间位移角出现在27 层,达到1 /189; Y 向最大楼层层间位移角为 1 /207( 28 层) 。
罕遇地震下最大层间位移角均小于罕遇地震水准时结构性能目标所定限值1/170。
各组地震波X 向底部剪力峰值与相应多遇地震水准时底部剪力峰值之比的平均值为3. 48,Y 向为3. 83。
罕遇地震和多遇地震的主分量加速度峰值之比为6. 94。
X 主向和Y 主向罕遇地震作用下结构底部剪力峰值与相应的多遇地震作用下结构底部剪力峰值之比均明显小于加速度峰值之比,表明结构在罕遇地震作用下塑性发展程度较为显著,结构刚度下降较多,地震输入能量大多被进入塑性阶段的构件耗散。
( 1) 为提高结构核心筒剪力墙在罕遇地震下的抗剪能力。
各片剪力墙的承担的剪力值均偏于安全地采用罕遇地震弹性反应谱分析的结果; 剪力墙的截面控制条件采用下式:V GE+ V*EK≤ 0. 15βc f ck bh0( 3)式中,V GE和V*EK分别为重力荷载代表值和地震作用标准值产生的构件剪力,βc为混凝土强度影响系数,f ck为混凝土强度标准值,b 和h0分别为构件截面宽度和有效高度。
验算表明,所有剪力墙均能满足式( 3) 的要求。
( 2) 罕遇地震下混凝土框架柱正截面承载力满足公式( 2) ,斜截面承载力满足公式( 1) 。
均达到了性能目标的要求。
外框架的大部分梁已经进入屈服阶段。
满足性能目标的要求。
( 3) 罕遇地震下部分钢筋混凝土连梁已屈服。
经验算,其抗剪能力满足下式的要求:( 4) 式中符号意义同公式( 3) 。
罕遇地震下连梁不会发生剪切控制型的破坏,保证了连梁良好的受弯耗能能力,达到性能目标的要求。
4 抗震措施及抗震性能分析结论针对本结构高度超限,采取比规范更严格的抗震措施,对于框架柱采取以下措施: ①框架剪力进行了高于规范水准的调整,保证了结构二道防线的实现; ②剪力调整取max [min ( 0. 20Q0,1. 5Vmax) ,0. 2Q0,V i]; ③提高柱的配箍率,短柱控制较小剪压比; ④提高框架柱的配筋率。
对于核心筒采取以下措施: ①剪力墙轴压比全高控制小于0. 55; ②加大部分核心筒剪力墙配筋率; ③跨高比小于 1.5 的连梁采用交叉暗撑,全部剪力由暗撑承担; ④加大边缘构件配筋率。
改善钢筋混凝土剪力墙的延性。
总体而言结构抗震性能接近于《抗规》第2 性能水准,高于第3 性能水准,按照中等延性构造进行设计。
达到预期性能目标和规范要求。