某高層辦公樓結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)

1、<p>　　某高層辦公樓結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)</p><p>　　中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　成都市某辦公樓項(xiàng)目高176.85米，建筑面積約6萬(wàn)平方米，設(shè)5層商業(yè)裙房及4層地下室，地下室埋置深度約25米。本結(jié)構(gòu)采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)。 </p&

2、gt;<p><b>　　2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　2.1 工程地質(zhì)參數(shù) </p><p>　　項(xiàng)目場(chǎng)地位絕對(duì)高程為501.94～503.71m，地貌單元為成都平原岷江Ⅰ級(jí)階地。在勘察鉆探揭露深度內(nèi)，地層由第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）和白堊系上白堊統(tǒng)灌口組泥巖（K2g）組成。 場(chǎng)地地下水為孔

3、隙型潛水，根據(jù)區(qū)域水文資料，最高水位埋深3.00m。場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，無(wú)不良地質(zhì)作用，適宜建筑。 </p><p>　　2.2 樁基及基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì) </p><p>　　本工程有四層地下室，基坑開(kāi)挖深度24米，基礎(chǔ)選用人工挖孔擴(kuò)底樁方案，樁基持力層選用⑦-2微風(fēng)化泥巖層。辦公樓采用Ф1600mm人工挖孔樁，擴(kuò)大頭直徑為Ф4000mm，單樁承載力特征值約為22000KN；樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C

4、35。 </p><p>　　辦公樓核心筒下筏板厚度3.35m,其余部位筏板厚度2.85m。 </p><p>　　地下靜止水位埋深4.24～5.66m。在施工后澆帶混凝土未澆灌完成之前，需進(jìn)行降水工程。但工程不設(shè)永久降水系統(tǒng)。 </p><p><b>　　3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　3.1 主要設(shè)

5、計(jì)參數(shù) </p><p>　　本工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取 1.0?？拐鹪O(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）；地震設(shè)防烈度為7 度，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第三組（設(shè)計(jì)地震加速度為 0.l2g）。 </p><p>　　振型分解反應(yīng)譜法分析時(shí)，地震作用按照《地震安評(píng)報(bào)告》中的地震影響曲線圖， </p><p>　　《地震

6、安評(píng)報(bào)告》工程場(chǎng)地地表水平向設(shè)計(jì)地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜（5%阻尼比） </p><p>　　采用的主要地震參數(shù)如下： </p><p>　　《地震安評(píng)報(bào)告》工程場(chǎng)地地表多遇地震加速度時(shí)程曲線 </p><p>　　《地震安評(píng)報(bào)告》工程場(chǎng)地地表罕遇地震加速度時(shí)程曲線 </p><p>　　3.2 結(jié)構(gòu)形式及主要構(gòu)件尺寸 </p>&l

7、t;p>　　塔樓在地面以上塔樓與裙樓之間設(shè)抗震縫分開(kāi)，平面布置規(guī)則，底部平面尺寸最大位置處約為52.3m ×36.2m，核心筒尺寸約為29.1m ×12.9m。外框架柱間距為13.0m ～ 6.9m， 核心筒與框架柱的間距約11.2m~4.2mm，核心筒為上下連續(xù)貫通，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用：1）地下室筏板采用C40；2）豎向構(gòu)件及連梁21/F樓面

8、以下采用C60，21/F樓面及以上采用C50；3）梁、板等水平構(gòu)件23/F及以下C40，24/F及以上采用C35。 </p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面 </b></p><p>　　(1)部分樓層典型柱、墻尺寸 </p><p>　　(2)主要梁截面尺寸： </p><p>　　連接核心筒與柱的框架梁截面：60

9、0X850，700X850，800X850,850X1200 </p><p>　　外圍框架梁截面：600X850， 800X850， 700X1200 </p><p>　　次梁截面： 450X750 </p><p>　　(3)樓板截面尺寸： </p><p>　　核心筒內(nèi)150mm；核心筒外110mm；屋面、首層樓板200mm；二層、三

10、層、避難層樓板150mm </p><p>　　3.3 抗震等級(jí)采用 </p><p>　　框架及核芯筒剪力墻抗震等級(jí)： 地下一層以上均為一級(jí)，地下二層以下為二級(jí) </p><p>　　3.4 主要超限內(nèi)容 </p><p>　　本工程超限情況包括：1）高度大于130米，小于180米，屬于B 級(jí)高層建筑；2）考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2

11、，屬扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；3）二層樓板開(kāi)洞面積達(dá)90%，超過(guò)樓面面積的30%； </p><p>　　3.5 性能設(shè)計(jì)目標(biāo) </p><p>　　本工程性能設(shè)計(jì)目標(biāo)按達(dá)到 C 類的要求。具體詳見(jiàn)下表。 </p><p>　　3.6 結(jié)構(gòu)整體分析 </p><p>　　3.6.1 小震、中震、大震計(jì)算參數(shù)的選取 </p><p>

12、　　3.6.2 嵌固分析 </p><p>　　地下室結(jié)構(gòu)與首層剛度比大于2，滿足作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端條件，故取首層為上部結(jié)構(gòu)嵌固端。 </p><p>　　3.6.3 計(jì)算軟件和計(jì)算模型 </p><p><b>　　1）彈性分析 </b></p><p>　　計(jì)算采用SATWE及ETABS二種程序分別進(jìn)行整體計(jì)算比較。

13、計(jì)算結(jié)果如表所示。建筑立面造型在其中兩個(gè)立面從13樓開(kāi)始向內(nèi)收縮傾斜，傾斜角為1.5度，此兩個(gè)立面外框架柱做成斜柱。在分析中，采用完全直立柱子的SATWE模型，完全直立柱子的ETABS模型和一個(gè)斜柱的ETABS模型進(jìn)行比較分析。其中，斜柱模型按照實(shí)際建筑立面造型考慮1.5度傾斜角度情況。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)彈性分析主要結(jié)果 </p><p>　　2）多遇地震下的結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力時(shí)程分析

14、 </p><p>　　計(jì)算采用SATWE程序，選用3條人工波進(jìn)行分析，加速度峰值為42.0cm/s2。 </p><p>　　時(shí)程分析法地震響應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。 </p><p>　　上述平均剪力值大于振型分解反應(yīng)譜法的80%，各條波分別作用下的底部剪力值大于振型分解反應(yīng)譜法的65%，滿足規(guī)范規(guī)定. </p><p>　　3）動(dòng)力彈塑性分析

15、 </p><p>　　采用EPDA程序，進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析，了解塔樓結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的彈塑性能，確定本結(jié)構(gòu)的薄弱層及進(jìn)行薄弱層的驗(yàn)算，研究結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗倒塌能力。 </p><p>　　按《地震安評(píng)報(bào)告》提供的三條罕遇地震波USER1，USER2，USER3作為動(dòng)力彈性時(shí)程分析的地震波，波峰值加速度取為223gal。 </p><p>　　根據(jù)大震的

16、分析結(jié)果，辦公樓結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大位移886.4mm，最大層間位移角為1/144，滿足規(guī)范限值1/100的要求。整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，結(jié)構(gòu)始終保持直立，能夠滿足規(guī)范的“大震不倒”要求。結(jié)構(gòu)底部剪力墻在整個(gè)大震彈塑性分析中，出現(xiàn)少量塑性應(yīng)變，底部剪力墻破壞較輕。框架柱內(nèi)鋼筋在整個(gè)分析過(guò)程中均未產(chǎn)生塑性應(yīng)變，處于彈性狀態(tài)。在大震下，大部分連梁內(nèi)鋼筋屈服，混凝土開(kāi)裂。連梁破壞區(qū)域集中于梁端、與剪力墻相連部位，說(shuō)明在罕遇地震作用下，連梁形成了鉸機(jī)制，發(fā)揮了

17、屈服耗能的抗震工程學(xué)概念。剛度變化較均勻，沒(méi)有明顯的剛度突變，結(jié)構(gòu)的薄弱層不太明顯。 </p><p>　　3.7 樓板應(yīng)力分析 </p><p>　　本工程2、3層（結(jié)構(gòu)層）開(kāi)洞較大，整體計(jì)算采用彈性樓蓋的計(jì)算模型，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)，找出邊緣薄弱部位，分析其內(nèi)力與剛性板模型的差異。同時(shí)，采用ETABS進(jìn)行樓板平面內(nèi)的應(yīng)力分析，進(jìn)行樓板設(shè)計(jì)。 從樓板應(yīng)力來(lái)看，地震作用下的樓板應(yīng)力較大，峰值

18、為2.0N/m&sup2;,大于混凝土抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)樓板配筋抵抗拉應(yīng)力。 </p><p>　　3.8 越層柱分析 </p><p>　　結(jié)構(gòu)第二層有開(kāi)大洞形成若干柱越層，分析時(shí)取兩個(gè)模型：1) 二、三層均輸入模型中，層高分別為6.45m、6.45m；2) 抽掉第二層，模型中考慮其荷載，層高按12.9m輸入。越層柱的截面設(shè)計(jì)取中震彈性設(shè)計(jì)下兩種模型的包絡(luò)值，且在大震標(biāo)準(zhǔn)

19、組合下的剪力滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　4 針對(duì)超限采取的措施 </p><p>　　(1)嚴(yán)格按照一級(jí)抗震等級(jí)控制剪力墻的約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱筋和箍筋；嚴(yán)格控制剪力墻的軸壓比，底部加強(qiáng)區(qū)按0.5控制，保證剪力墻良好的延性。在底部10層設(shè)置芯柱，芯柱按柱截面0.8%配附加縱筋，增加框架柱的延性。 </p><p>　　(2)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置，使

20、之均勻?qū)ΨQ，減少質(zhì)心與剛心之間的偏心，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；加大建筑物周圈梁寬度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度。 </p><p>　　(3)二、三層局部板開(kāi)洞，板厚取150mm，按雙層雙向配筋，配筋率不小于為0.25%，模型中定義為彈性板。根據(jù)ETABS的樓板應(yīng)力分析，加大應(yīng)力集中部位的樓板配筋，板筋按抗震構(gòu)造錨固。 </p><p><b>　　5 結(jié)語(yǔ) </b></

21、p><p>　　本工程在高度、平面不規(guī)則、超出規(guī)定要求。通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，分別采用SATWE及ETABS二種程序驗(yàn)算，結(jié)果相差不大，結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性基本吻合，各類指標(biāo)均在合理范圍內(nèi)，且滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，計(jì)算結(jié)果可靠，結(jié)構(gòu)方案可行。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] JGJ94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范.

22、北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008. </p><p>　　[2] GB50011－2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 2008年版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008. </p><p>　　[3] JGJ3－2002 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)與技術(shù)規(guī)程. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002. </p><p>　　[4] DB51/T5058-2008 《四川省抗震設(shè)防超高層