某超限高层建筑结构楼板的应力分析

某超限高层建筑结构楼板的应力分析

摘要：楼板是传递水平力，协调剪力墙共同工作的重要构件。之前的计算均采

用刚性楼板假定，对部分楼板缺失或细腰进处楼板应力可能较大的楼层可能不安全，因此本文通过考虑采用弹性楼板假定，对某超限高层建筑工程其中一栋楼典

型楼层楼板应力结果进行分析。从而保证楼板结构设计的安全。

关键词：超限；高层建筑；结构设计；楼板应力

一、工程概况

深圳市某工程由6幢50层的住宅楼及1层商业裙楼和一个集中地下室组成。塔楼地面以上总高度154.35~154.95米（包括出屋面构架），结构屋面高度145.95~149.45米。本工程在

地下二层设有人防地下室，人防抗力等级为常六级及核六级、核五及及常五级。

二、设计基本条件及分析软件

结构设计基准期：（可靠度）50 年

结构设计使用年限：50 年

建筑结构安全等级：二级

建筑抗震设防分类：丙类

建筑结构高度分类：B级高度

地基基础设计等级：甲级

结构重要性系数γo=1.0

1、地震作用

对比安评报告和规范要求，在小震、中震及大震按照两者的大值，应采用规范要求控制

地震荷载，因而对本工程抗震计算的主要地震参数如下：

2、时程分析用地震加速度时程的最大值

3、分析软件

1）中国建筑科学研究院编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件

SATWE（2010.01）；

2）北京迈达斯技术有限公司MIDAS/Gen（V7.8.0）；MIDAS/Buiding

三、抗震设计要求及性能目标的确定

1、抗震性能目标

本项目的抗震设计在满足国家、地方规范外，根据性能化抗震设计的概念进行设计。

根据【建筑工程抗震性态设计通则】，并根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.11.2.2.1条，结构抗震性能目标可分为四个等级：结构抗震性能目标分为A、B、C、

D四个等级，结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准，每个性能目标均与一组在指定地

震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。

表8.1 结构抗震性能目标

表8.2 各性能水准结构预期的震后性能状况

本工程进行抗震性能评估时，其性能目标定为性能C。

性能目标C 是指小震下满足结构抗震性能水准1 的要求，中震下满足性能水准3 的要求，大震下满足性能水准4 的要求。

2、计算要求

四、结构构件基本尺寸及结构材料

1、结构基本构件尺寸：

2、结构基本构件混凝土强度等级：

3、混凝土材料

结构构件所选用之混凝土将不低于 C30，按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 材料参数如下：

4. 钢筋材料

五、结构体系与布置（选取3#楼作为分析对象）

六、弹性楼板应力分析（3#楼）

1）各工况下楼板应力

2）楼板应力状况及加强措施：

小震作用下，大部分楼板应力不超过0.5MPa，小于楼板混凝土抗拉强度1.43MPa，满足性能目标。图中应力较大处，比如电梯间左右角部、电梯走道处应考虑适当增大分布筋配筋率，考虑按10@100配筋。

中震作用下，大部分楼板应力不超过2.5MPa，配筋8@150，钢筋的应力为372Mpa，满足中震楼板钢筋不屈服的性能目标；图中局部应力较

大处，比如电梯间左右角部、电梯走道处考虑适当增大分布筋配筋率，考虑按10@100的配筋，钢筋的应力为382 Mpa，满足中震楼板钢筋不屈服的性能目标。

为保证本工程抗震安全性，对本栋楼板弱连接部分进行大震下的截面抗剪验算，参考高规10.2.24-1；10.2.24-2条的公式，大震下弱连接的楼板应达到抗剪不屈服状态。即上边连接板 180KN 482.4KN 1004.8KN 满足要求

中间连接板 478.8KN 687.42KN 1431.84KN 满足要求

下边连接板 135KN 361.8KN 753.6KN 满足要求

经验算，能满足大震下的截面抗剪计算。

七、结论

计算结果表明：

1）核心筒区域及相邻的楼板、弱连接的楼板是楼板受力较大的区域；

2）小震作用下，大部分楼板的应力小于混凝土的抗拉强度。核心筒区域局部应力较为集中处，其应力水平接近混凝土抗拉强度。

3）在中震作用下，大部分楼板面内拉应力接近混凝土抗拉应力值1.43 MPa，核心筒周围个别区域达到4.0~5.0MPa，适当加强该区域及相邻的楼板厚度（120~130mm）、增加配筋（8~10@100），可以达到中震钢筋不屈服的性能目标；

4）大震作用下，绝大部分楼板剪应力不大，小于混凝土的抗拉强度。

弱连接楼板验算其截面抗剪性能，板厚及配筋需做适当加强，弱连接处板厚初步考虑增加至（140~150mm），适当加强楼板配筋（），加强后可以满足大震下楼板截面抗剪的性能要求。