厦门建发大厦超高层结构设计

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架抗震等级为一缀,势力墙的抗震辱级为特一级.地下 二层和=屈的框架和剪力墙的抗震等级均为j缓。

上部结构趋限情嚣
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
首先.本T程的高度E经超出了B级高度建筑的 最大适用高度。其次.结构的璺向布置.平面布置均存
在趣限的地方。 21竖向布置越限
250mm的^I挖孔桩,桩螭持力层太部分为巾风化 结构抗震等级:8层以下翦力墙(简体)为特一缎.
O.24
加速廑m/s2
注:1)总质量、基底剪力、基底倾覆弯矩均为嵌固层计算值。2)表中 所指层数均为建筑楼层编号。

r扭/n
的比值小于1.4;地震作用的质量参与系数均大于 90%;地震作用下底部的剪重比均大于2.0%;框架承 担的底部地震倾覆力矩均小于总地震倾覆力的50%; 框架柱和剪力墙墙肢的轴压比均满足规范要求;除薄 弱层所在的二层外,其余各楼层的上下刚度均符合有 关规范的要求,二层水平地震作用按规范要求乘以1. 15的增大系数,该楼层与其上一层的刚度比分别为O. 62(X向)和0.64(1,向),该楼层抗剪承载力与上层的 比值为0.82(X向)和0.85(y向),根据弹性和弹塑性 计算的层间位移曲线分析,该层未见明显的变形突变。 且罕遇地震作用下,该楼层竖向结构构件的塑性应变 均在可接受的范围内,结构是安全的。 本工程在风荷载作用下,两个程序的风荷载分析 结果都满足规范要求。我们对y向风荷载作用下有害 层间位移与总层间位移的关系进行了分析,总层问位
(24层)
l,03
(44层)
l,01
(23层)
1.05
(40层)
J,04
(4层)
(32层)
(5层)
(5层)
40 338
32 586
40 338
剪力(kN)
风作用倾覆
3 839 12S 4 891 859 3 946 999 4 885 812
弯矩(kN n1) 表l 风作用顶点位移
(u/^t)
225.1 323.1 243 32l
Xlamen Jlanfa Tall Building Structure Xiong Xi蛐gyang.Lu Gang,Li
Xien Dai A"hitccluta]Design
D捌ln
Zhiping
Ymlng,Wei
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6mup.She.gh‘thⅡI眦of^m№州urd
2.2结构平面布置超陬 为配合建筑平面却置要求,在^fI太堂上方楼板 一层结构平面楼板大范围缺失,开洞面积占全楼屋面 积的34%,见舟4;口层至^层局群术平外挑R寸最大 逃8m,大于4m,见刚5.

范和审查要求的前提下,采用抗震性能相对较好的钢 管混凝土框架-混凝土核心筒体系(图6)。
结构方案选型 在方案设计阶段,结合建筑平立面布置的特殊性.
4 有效质量系数 地震作用最大层
主要位移、力输出汇总
SATWE x向 96.7%
1/929 PMSAP
表3
y向
94.4% l/802
X向
95.7% l/915
Y向 96.2%
1/839
结构计算与分析
间位移角 地震最大层间位 移/平均层间位移
地震作用基底
(32层)
1.07
(45层)
1.14
(28层)
1.08

月,”*#B
置的不合理;而钢筋混凝土框架-桉。筒结构体系和型
钢捏凝土框架・棱-t5简体系、钢管混凝±框架混凝土 桉心简体系在整体抗侧力刚度方面均能满足要求。经 与专家共同研究后,央定在各项控制指标均能满足规
厦功能使用上的限制,建筑物顶部(43层阻上)无法设 置仲怿桁颦.而仪在15层和3l层设伸臂桁架。
337
墙、柱最大轴压比及嵌固层柱倾覆弯矩百分比表2
SATWE 框架柱
PMSAP
剪力墙
O.50
框架柱
0.49
剪力墙
0.50
最大轴压比 倾覆弯矩百分比
0.59
15%(X)


85%(X) 73%(y)
27%(’,)
4.2结构分析的主要结果 从上述表格所列举的计算结果可以看出,SATWE 与PMSAP两种软件计算结果相近,可以相互印证。计 算结果表明:结构以扭转为主的振型的周期与以第一 平动周期为主的周期的比值为0.47(小于0.85);各楼 层在地震作用和风荷载作用下的层间位移均小于 1/545(主要发生在24—45层范围内);在单向地震作 用考虑偶然偏心的情况下.楼层最大位移与平均位移
钢管混凝土结构相对传统的锕筋混凝土结椅和型 钢混凝土结构有“下优点”1承载力高,抗震性能好, 制作与施工方便;耐火性较好;经济散果虾。当然由于 车工程建筑平面和立面租不规则.梁柱为空间斜交。美
系复杂.型锕粱与钢柱的节点做法相当复杂,制作安装
的堆度大,对施I单位的技术耍求较高。 由于受建筑平、立面的限制,结掏布置受到约束较 大,两十方向剐度相差较大.特别是Y向相对较弱。通 过计算可知.本工程在X向主要为地震I况控制,在Y
我们选择了“下几种缔构体系进行分析比较钢筋混 凝±框架-棱心简体系、型铜混凝±框架-桉心简体系、
钢框架混凝±核心简体系、钢管混凝土框架一混凝土
核心简体系。从最大适用高度束分析,本L程建筑高 度为2t5m,对《高规》。中规定的各类体系而言均超过 B级最大适用高度,萁中“钢框架,钢筋混凝土棱心简
体系的赳眼幅度最大。
Kqwords:H¨building:…m"・6lld s”d¨be columE‘;ek”一目*Ilc
项目概况 厦『l建发国际大厦地处厦『I东悔岸的会展中心北
片Ⅸ.东面为环岛路。苴地上建筑由一拣48屡超高层 主楼和数栋多层商业用房等组团椅成,地下为i层的 超大地下室。总建筑面税约16 4万m‘.其中主楼面
SATWE(s)
PNSAP(s)
(1/955)
(I/665)
(1/894)
(1/676)
结构顶点最大 4.53(Y向第一平动周期) 4.39(x向第一平动周期) 2.14(第一扭转周期)
0.47<0.85
4.57(Y向第一平动周期) 4.53(x向第一平动周期) 2.39(第一扭转周期)
0.52<0.85
参考了广东省的相关规定‘和B有经验,认为当基本
风压取100年一遇时,如果有害层间位移占总层间位 移的50%以下,对高度在150m一250m的建筑,其最大 层间位移角的限值可在1/600—1/500之间插值,按此 则本工程的最大层间位移角可采用1/545来控制,这 一控制标准得到了超限抗震审查专家组的认可。
移大于1/575的楼层,其有害层间位移所占的比例均 在10%以下,楼层的层间位移以弯曲变形产生的无害 位移占主导。另外,根据PMSAM计算结果,在不同风 向的风力作用下,主楼顶点的最大加速度为0.24m/s2, 满足规范对舒适度的要求(小于0.25m/s2)。 4.3弹性时程分析以及弹塑性时程分析 由于本工程已经超过了《高层建筑混凝土结构工 程技术规程》(JGJ3.2002)第ll章中规定的混合结构 体系最大适用高度,在常规计算分析的基础上,我们还 用ABAQUS等通用有限元程序补充进行了施1=过程模 拟分析、弹性时程分析以及弹翅性时程专项分析”。。 根据中国建筑科学研究院工程抗震所提供的场地地震 波进行双向地震作用计算,小震、中震和大震地面运动 最大加速度分别为559al、1559al、3109al。 小震弹性时程分析结果
(43层)
1.04
4.1结构计算 结构常规分析计算采用中国建筑科学研究院开发 的SATWE及PIqlSAP软件。本工程平面和立面基本规 则,SATWE能足够客观、准确、可靠的反映结构的抗震 受力特征,因此计算结果以SATWE分析为主,PMSAP 进行校核。 由于办公楼建筑高度215m,且平面及立面造型独 特,规范中无相应的风荷载体型系数可直接选用,因此 在整体计算时参考了本工程风洞试验结果,体形系数 取1.35,阻尼比按0.04计算风振系数。 地震工况采用振型分解反应谱法计算结构响应, 计算振型数取21个,各振型贡献按CQC组合,分别考 虑双向地震力工况及5%的偶然偏心工况。 整体分析楼层位移特性时,各层楼楼板按刚性板 考虑;结构内力计算时,二层楼板(有较大面积的楼面 缺失)、加强层上下两层楼板设置为弹性板,其余各层 仍为刚性板。此外经计算,主楼投影范围内地下室顶 板上下相邻两层的刚度比为0.505(x向)和0.498(】, 向),故上部结构计算时以地下室顶板作为嵌固端。 前3阶周期表
标.在Y向风荷载作用下,采用锕框架.混凝±校一0筒 f高规)…第4

3条。本工程的高度升下150m一
250m,其最大层问位移角限僵为1/575。如果能适当
结构体系的方案整体刚度明&偏弱,如果柱子尺寸受 到限制,则须不同程度地增加简体墙厚,造成枝心筒布
336
放宽该限值,将使结构方案获得更大的经济性。我们
主楼底部第.层层高9 6m,其上下两层的层高分
别是4 8m和5 5m.竖向剐鹰突变。读展翻向刚度与 上部楼层翻向剐廑的比值为0 62(j)和0 64(y):该层
岩石层。
l圈囵
的楼层层问抗侧力结构的受剪承藏力与I:层受剪承载 力的比值为0 70,见闱2。 日十^层“±主体结构收进的水平R寸与下部楼 层之№太于25%,见罔3。除此“外.由于受建筑布置
向主要为风荷载工况控制.而结柯在Y向风荷载作用
下的层问位移和顶点位移都远大干z向风荷载及两向 地震佧用下的层问位移和顶点位移,因此,结构设计时 通过在15层和31层设备层设置伸臂桁架来加强r向 刚度,减少东平荷载作用下的楼层位移,同时着重对饿 方向风荷载作用下的层问位移限制进行了探讨。依据 经过仆析r述各种结构方案的平面布置和计算指
积纳8 3万m 2.姐罔1所不,限于篇幅,本文仅舟绍主 懂部分的设计。 主碴建筑高度约215m.平面凳姒鼓形,底部长度
约为45m.宽度约36m+高宽比约为6 0。主接结构体 系采用铜管混凝±.锕粱-混矗土核心简体系.利用设 备层布置两处加强层,楼面采用组合楼板。核心筒外
嗣剪力墙厚度.底部为900mm,日层以上为700mm.钢
203.3
顶点位移u(U/lt) (i/I 125) 楼层抗剪承载力 与上层的比值 风作用 最大层间位移角 风作用最大层问位 移/平均层间位移 风作用基底
3l 619 l/803
(1/1 028)
(1/1 117)
O.80
(1/1 067)
0.84
(48层)
1/556 l/740
(48层)
l/567
3∞一1 450mm,柱子的竖向 随建筑矗面倾斜角度约为I。-6。;另刺川建筑盛难堪
管混凝土柱外柽约为1 第15层和第3l层设置r向掉臂桁槊.m跋善该方向
结拇的变形性能。外围框梁霹与柱刚接.内都径向框 架鬻与墙投接、与柱雕接.伸臂桁槊%墙剐接,与柱 8层以上剪力墙(简体)为一缎;地下一层的混凝±框
月IⅡf Jt&Ⅷ*^Wt#tlm
彀接。 恢工程设肪烈度为7度.社计地震分组为第一组. 设计基奉加建度0 15¥.II类场地.特征周期0 35s,建 筑物抗震设防分类为一类。依据勘察报告.车T程场 地属于抗震不利地殷.在基坑开挖后.对建筑物抗震不 利的各±层均全部挖辣.科可消除其不刺影响。办公 接范围的基础形式采用桩・筏扳基础,桩型则选用桩径
平均反应 X向
模态
l 2
(15层)
(2层)
(2层)
(3层)
25 259
26 072
25 48l
26 576
剪力(kN)
地震作用倾覆 弯矩(kN m) 地震作用基底剪
3 328 614
3 274 612

113 317

090 790
2.09%
2.15%
2.04%
2.13%
力与总质量比
地震作用
191.1
209.1
194.2
第39卷增刊
建境结构
2009年4月
厦门建发大厦超高层结构设计
熊向阳,路岗,李亚明,魏志平
现代设计集团上海建筑设计研究院有限公司,上海20004
[抽¥】 舟目TⅢ门建发大厦目高B£楼的螺臂混捱±-铜女*&±#o*体§结构布t、扭震分析“A弹£性
曲力时称分析、主}∞抗t措施A#差∞镕相概e设计e同目目¥t程一些±墨目盛∞Ⅻm.mm行T轻详自n 讨皓和舟绍.日供同娄I程设计目参考。 【美■∞】超高E:村f混鼍±;弹∞&:自m¨&分析
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