某超限高层商业楼的结构设计分析,建筑结构论文.docx

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1、某超限高层商业楼的结构设计分析,建筑结构论文随着社会经济的发展，商业建筑迎来了蓬勃发展的时期。在建筑功能不断集成的经过中，出现了一系列的构造问题：体量大、体型复杂、大跨、开洞等，因而当代商业建筑对构造设计的要求越来越高。本文将结合工程实例，总结超限高层商业建筑的构造设计方式方法，为此类项目的设计提供参考。 1 工程大概情况 某工程由 1 栋 6 层商业楼，4 栋超高层住宅楼，1 栋 59 层超高层办公楼组成。本文以 6 层商业楼为例，分析总结超限高层商业建筑的构造设计方式方法。结合 6 层商业楼的建筑功能和构造平面布置的特点，设两道防震缝将其分为 A、B、C 三个区，分区后仅 A 区属超限高层

2、，故本文主要介绍商业楼 A 区，下文所提商业楼均指商业楼 A 区。 本工程所在地区基本设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为0. 05g,设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类，场地特征周期，多遇地震为 0. 35s,罕遇地震为 0. 40s.商业 A 区构造单元抗震设防类别为重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，故商业楼框架抗震等级应为 2 级。多遇地震计算时构造阻尼比取 0. 05,风振计算时构造阻尼比取 0. 02. 2 基础设计 商业楼基础设计等级为甲级，采用桩加防水板基础。根据前期试桩检测报告结论，采用 700 钻孔灌注桩，抗压兼抗拔桩。基础埋深12.

3、 1m,远大于建筑构造高度的 1/18.经复核，风荷载及水平地震作用下基底均不出现零应力区，可知足高层建筑构造抗倾覆稳定要求。 3 地下车库设计 地下车库采用框架剪力墙构造，局部增加的剪力墙，主要有两个作用：一是为了使得地下 1 层与地上 1 层的剪切刚度比大于 2,知足正负零作为地上单体嵌固端的要求，二是为了更好地保证室内外高差处水平力的传递。商业楼室内及室外相关范围内，正负零零层采用梁板式构造，板厚 180 250,双层双向配筋，且配筋率不小于 0. 25%. 4 上部构造设计 1超限情况的断定 根据 住房和城乡建设部关于印发(超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术重点的通知建质201810

4、9 号 ,对商业楼的超限情况断定如下：商业楼构造高度 29. 2m,采用现浇钢筋混凝土框架构造，属于 A 级高度高层建筑，高度不超限。商业楼3 层以上竖向构件缩进大于 25%,属尺寸突变立面收进；商业楼地上楼层存在多处楼板有效宽度小于 50%,开洞面积大于30%的情况；商业楼3 层和4层之间质心相差达 18m,大于相应边长的 15%,同时，考虑偏心扭转位移比大于 1. 2,小于 1. 4. 综合以上分析，商业楼属于超限高层建筑。 2上部构造计算分析 在小震作用下，全部构造处于弹性状态，构件承载力和变形应该知足规范的相关要求。根据(高层建筑混凝土构造技术规程JGJ 3 -2018 第 5. 1.

5、 12 条的要求，本工程采用 SATWE 与 PMSAP 两种不同分析软件分别进行了整体内力及位移计算，两种软件的计算结果基本一致，构造体系知足承载力、稳定性和正常使用的要求。楼层最大位层间移角小于 1/550,知足 JGJ 3 - 2018 第 3. 7. 3 的要求；在刚性楼板假定下，虑偶尔偏心影响的规定水平地震力作用下，竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值均小于 1. 4. 根据建筑抗震设计规范 GB50011 - 2018 第 5. 1. 2 条，对不规则建筑应采用时程分析进行多遇地震下的补充计算。本工程所选的三条波为 TH2TG035、TH4TG035、RH4TG03

6、5,每条时程曲线计算得到的构造底部剪力均大于 CQC 法的 65%,三组时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于 CQC 法计算得到的底部剪力的 80%,故所选三条波知足规范要求。时程分析的结果表示清楚，构造体系无明显薄弱层，时程分析法包络值较 CQC 法计算结果小，故构造的小震弹性设计由 CQC 法计算结果控制。 根据高层建筑混凝土构造技术规程 JGJ 3 -2018 第 5. 1. 13 条的要求，对商业楼采用弹塑性静力分析方式方法进行了补充计算。两个方向罕遇地震下性能点最大层间位移角均小于 1/50,小于规范弹塑性位移角限值，因而宏观上商业楼所用构造体系能保证大震不倒的设计要求。 在通过二阶

7、段设计实现三个水准的基本设防目的以外，针对本工程的详细情况，提出了下面抗震性能化目的：设防地震作用下，中庭连廊等薄弱处楼板内双层双向钢筋不委屈服从；设防地震作用下，悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱斜截面抗剪按弹性设计，正截面抗弯按不委屈服从设计；PMSAP 楼板应力分析结果表示清楚，中庭连廊根部、平面凹口阴角位置一般为应力集地区域，在多遇地震作用下，楼板主拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值，楼板不会开裂，在设防地震作用下，应力集中位置楼板主拉应力略大于混凝土抗拉强度标准值，但适当加大楼板配筋，即可知足楼板内钢筋不委屈服从。 在设防地震作用下，利用 SATWE 进行弹性设计和不委屈服从设计，

8、分别校核悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱的箍筋和纵筋，并与多遇地震计算结果一起进行包络设计。计算结果表示清楚，配筋值均在合理范围，配筋切实可行。通过以上性能化设计措施，在对构造的经济性影响较小的情况下，提高了构造的抗震性能，增加了建筑的安全性。 3上部构造设计针对偏心布置和扭转不规则，设计时，尽量使构造抗侧力构件在平面布置中对称均匀布置，避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏离；加强外围构件的刚度，加强构造的抗扭性能。计算时，考虑偶尔偏心的影响，设计时适当加强受扭转影响较大部位构件的强度、延性及配筋构造。通过调整构造布置，将考虑偶尔偏心下的最大位移比严格控制在 1. 4 下面，第一扭转周

9、期和第一平动周期比严格控制在 0. 9 下面。 针对立面收进带来的扭转不利影响而采取的抗震措施详第1条。构造上，对收进楼层4 层加厚至 140mm 且双层双向加强配筋，配筋率不小于 0. 25%,但为减小大跨部分楼板自重，室内大跨度区域楼板厚 120mm,屋面大跨度区域楼板厚 130mm,收进部位上下层楼板3 层和 5 层 厚度不小于 120mm,并双层双向加强配筋。根据(高层建筑混凝土构造技术规程 JGJ3 -2018的相关规定，体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向构造构件的抗震等级提高一级，框架柱在这里范围内箍筋全高加密，提高纵筋配筋率；收进部位下面两层构造周边竖向构件配筋加强。 针对因开

10、洞构成楼板不连续情况，整体计算时按实际开洞情况建模，并将以上楼层定义为弹性膜，以考虑楼板不连续对构造的影响；同时，构造加厚连廊等薄弱区域楼板至 130mm 厚，并双层双向配筋，配筋率不小于 0. 25%. 5 结束语 本文对某超限高层商业楼的构造设计进行了扼要介绍，主要的设计重点可总结如下：1结合建筑功能和构造布置合理设缝，躲避平面布置的不规则；2优化布置构造抗侧力构件，适当加强外圈构件的刚度，提高构造的抗扭性能；3采用两种软件进行多遇地震弹性分些，构造应知足相应的强度和刚度要求；4对构造进行多遇地震下的弹性时程分析，验证构造体系的合理性，并与振型分解反响谱法进行包络设计；5补充罕遇下的静力弹塑性分析，控制性能点层间位移角不大于规范要求；6根据工程的详细情况，提出合理的抗震性能化设计目的；7利用概念设计原理，结合规范要求，对薄弱部位进行构造加强。 以下为参考文献： 1吕西林。 超限高层建筑工程抗震设计指南M. 上海：同济大学出版社，2005.