试析珠江珠江新城某高层超限设计
最后更新时间：2024-03-27
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论文导读：
摘要：珠江新城某高层办公楼，总高153.9米，为B级高度的高层建筑。主体采用框架-核心筒结构体系，结构采用PKPM-SATWE（2008版）、ETABS（9.7版）两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体计算，因为计算结果中第一扭转周期出现于在不同的顺序，补充了PKPM-PMSAP（2008版）计算。由于剪力墙斜交，计算时考虑了不同两个不同方向作为结构主方向进行计算。
关键词：B级高度高层建筑 斜交剪力墙 超限设计
工程概况
项目位于广州市珠江新城，北临黄埔大道，西临华穗路。总层数三十七层，建筑面积90232平方米，建筑总高153.9米，包括4层商业裙楼，和33层办公塔楼以及4层地下车库和设备用房。塔楼高宽比：4.13；核心筒高宽比10.62。主要框架梁尺寸为600x800～600x1100，主要次梁尺寸为200x400～600x800，混凝土框架柱尺寸为800x800～2000x2400mm，钢骨混凝土柱尺寸为1600x1800mm（钢骨尺寸为1000x1400x50x50mm）、1600x2000mm（钢骨尺寸为1000x1400x50x50mm）、1800x2000mm（钢骨尺寸为1000x1600x50x50mm），剪力墙厚300～800mm。地下室底板采用无梁楼盖，板厚h=800mm，地下负三层至负一层采用无梁楼盖，局部采用梁板结构，无梁楼盖楼板厚度约350mm。
采用天然基础，地下室抗浮采用抗拔锚杆。楼层的标准层结构布置平面详图1。
结构计算及分析
本工程根据规则性判断为II类扭转不规则的B级高度一般不规则超限高层建筑。由于剪力墙斜交，分析时考虑了（0度、90度）和（30度、120度）两组方向进行分析。按文献中性能目标C进行性能设计。
(2)弹性时程分析
ETABS计算的基底最大总剪力及最大层间位移角（0度、90度）
SATWE计算的基底最大总剪摘自：毕业论文答辩www.7ctime.com
力及最大层间位移角（0度、90度）
ETABS时程分析与反应谱法的楼层剪力曲线（0度、90度）
SATWE时程分析与反应谱法的楼层剪力曲线（0度、90度）
(3) 静力弹塑性推覆（PUSHOVER）分析
按照规范要求“大震不倒”的抗震设防目标，本工程采用PUSH&EPDA程序接口SATWE进行罕遇地震作用下进行静力弹塑性推覆分析。推覆荷载分布模式为倒三角形的水平荷载。
主要分析结果（0度、90度）
分析结果
在罕遇地震作用下，性能点处，靠外侧受拉的剪力墙损伤较为明显，受压一侧的剪力墙基本完好，部分连梁和框架梁梁端出现塑性铰，剪力墙未出现剪力铰，即剪力墙抗剪能力足够，不会发生剪切破坏。各层弹塑性位移角最大值均小于1/100，符合《高层建筑砼结构技术规程》第
除进行以上计算外，本工程还进行了舒适度计算、及按大震控制剪力墙的剪应力水平，结果不再叙述。
针对超限采取的措施
（1）本工程塔楼为B级高度的一般超限高层建筑，针对结构超限情况，设定相应的抗震性能目标，并按大震控制剪力墙的剪应力水平；
（2）严格控制剪力墙轴压比在0.5以内，提高边缘构件的配筋率及体积配箍率，以提高其延性；
（3）钢骨柱控制轴压比在0.7以内；钢筋混凝土柱的剪跨比小于2时，在柱内设置芯柱及采用复合加密箍等措施提高柱的延性；
（4）根据静力弹塑性推覆分析的结果，提高剪力墙底部加强区竖向分布钢筋的配筋率至0.6%；
（5）结构构件取包络设计原则。分别采用三个不同力学模型论文导读：
的空间结构分析程序，并考虑平扭耦联影响，对不同程序计算的结果加以判断和采用；按《地震安全性评价报告》所提供的场地人工地震波和两组实际地震记录做弹性时程分析，结构构件设计时取多条时程曲线计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
（6）大震不倒”和“多道抗震防线”的验证。根据静力弹塑性分析(PUSHOVER分析)结果，结构在罕遇地震下的位移小于规范限值，表明结构具备“大震不倒”的能力。
结论
1.本工程竖向抗侧力构件连续，通过计算表明：结构在常遇地震作用时的周期比、层间位移角、扭转位移比、抗侧刚度比、楼层层间受剪承载力比、柱的轴压比均满足规范控制指标；
2.根据中、大震相关计算，结构构件能满足预先设定的性能目标，可达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
说明
由于本工程设计期间，正值《建筑抗震设计规范》GB50011-2010实施而分析计算软件尚未按新规范进行调整，设计时考虑了地震力放大来满足楼层的最小剪重比要求及对时程分析结果进行包络。初步设计阶段根据专家要求，结构柱由钢骨混凝土柱改为钢管混凝土柱，钢管混凝土柱规格ø1400x35~ ø1100x14，管内混凝土采用C70，钢材为Q345B。梁柱节点采用混凝土环梁节点。计算软件采用了新版的PKPM-SATWE（2010版），按文献进行设计，由于刚度削弱，加强了核心筒Y向剪力墙的厚度。
参考文献
JGJ 3-2002,《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ 3-2010,《高层建筑混凝土结构技术规程》
[3] GB 50011-2010,《建筑抗震设计规范》
摘要：珠江新城某高层办公楼，总高153.9米，为B级高度的高层建筑。主体采用框架-核心筒结构体系，结构采用PKPM-SATWE（2008版）、ETABS（9.7版）两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体计算，因为计算结果中第一扭转周期出现于在不同的顺序，补充了PKPM-PMSAP（2008版）计算。由于剪力墙斜交，计算时考虑了不同两个不同方向作为结构主方向进行计算。
关键词：B级高度高层建筑 斜交剪力墙 超限设计
工程概况
项目位于广州市珠江新城，北临黄埔大道，西临华穗路。总层数三十七层，建筑面积90232平方米，建筑总高153.9米，包括4层商业裙楼，和33层办公塔楼以及4层地下车库和设备用房。塔楼高宽比：4.13；核心筒高宽比10.62。主要框架梁尺寸为600x800～600x1100，主要次梁尺寸为200x400～600x800，混凝土框架柱尺寸为800x800～2000x2400mm，钢骨混凝土柱尺寸为1600x1800mm（钢骨尺寸为1000x1400x50x50mm）、1600x2000mm（钢骨尺寸为1000x1400x50x50mm）、1800x2000mm（钢骨尺寸为1000x1600x50x50mm），剪力墙厚300～800mm。地下室底板采用无梁楼盖，板厚h=800mm，地下负三层至负一层采用无梁楼盖，局部采用梁板结构，无梁楼盖楼板厚度约350mm。
采用天然基础，地下室抗浮采用抗拔锚杆。楼层的标准层结构布置平面详图1。
结构计算及分析
本工程根据规则性判断为II类扭转不规则的B级高度一般不规则超限高层建筑。由于剪力墙斜交，分析时考虑了（0度、90度）和（30度、120度）两组方向进行分析。按文献中性能目标C进行性能设计。
1.分析方法
分别采用CSI系列的ETABS 9.7.0及PKPM2008系列的SATWE和PMSAP三个不同力学模型的三维空间分析软件，计算在竖向荷载、X、Y方向的风荷载及地震作用下的内力与位移，计算时考虑了重力二阶效应影响，同时根据地震安全性评价报告提供的地震波进行多遇地震下的弹性时程分析，并采用PKPM系列的PUSH&EPDA弹塑性静力分析软件对高层建筑结构在罕遇地震作用下进行静力弹塑性分析（PUSHOVER分析）。2.主要计算结果
(1) 结构整体指标(以0度和90度方向为例)(2)弹性时程分析
ETABS计算的基底最大总剪力及最大层间位移角（0度、90度）
SATWE计算的基底最大总剪摘自：毕业论文答辩www.7ctime.com
力及最大层间位移角（0度、90度）
ETABS时程分析与反应谱法的楼层剪力曲线（0度、90度）
SATWE时程分析与反应谱法的楼层剪力曲线（0度、90度）
(3) 静力弹塑性推覆（PUSHOVER）分析
按照规范要求“大震不倒”的抗震设防目标，本工程采用PUSH&EPDA程序接口SATWE进行罕遇地震作用下进行静力弹塑性推覆分析。推覆荷载分布模式为倒三角形的水平荷载。
主要分析结果（0度、90度）
分析结果
在罕遇地震作用下，性能点处，靠外侧受拉的剪力墙损伤较为明显，受压一侧的剪力墙基本完好，部分连梁和框架梁梁端出现塑性铰，剪力墙未出现剪力铰，即剪力墙抗剪能力足够，不会发生剪切破坏。各层弹塑性位移角最大值均小于1/100，符合《高层建筑砼结构技术规程》第
4.6.5条要求， 因此建筑物可实现“大震不倒”的抗震设防目标。
(6) 计算说明除进行以上计算外，本工程还进行了舒适度计算、及按大震控制剪力墙的剪应力水平，结果不再叙述。
针对超限采取的措施
（1）本工程塔楼为B级高度的一般超限高层建筑，针对结构超限情况，设定相应的抗震性能目标，并按大震控制剪力墙的剪应力水平；
（2）严格控制剪力墙轴压比在0.5以内，提高边缘构件的配筋率及体积配箍率，以提高其延性；
（3）钢骨柱控制轴压比在0.7以内；钢筋混凝土柱的剪跨比小于2时，在柱内设置芯柱及采用复合加密箍等措施提高柱的延性；
（4）根据静力弹塑性推覆分析的结果，提高剪力墙底部加强区竖向分布钢筋的配筋率至0.6%；
（5）结构构件取包络设计原则。分别采用三个不同力学模型论文导读：
的空间结构分析程序，并考虑平扭耦联影响，对不同程序计算的结果加以判断和采用；按《地震安全性评价报告》所提供的场地人工地震波和两组实际地震记录做弹性时程分析，结构构件设计时取多条时程曲线计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
（6）大震不倒”和“多道抗震防线”的验证。根据静力弹塑性分析(PUSHOVER分析)结果，结构在罕遇地震下的位移小于规范限值，表明结构具备“大震不倒”的能力。
结论
1.本工程竖向抗侧力构件连续，通过计算表明：结构在常遇地震作用时的周期比、层间位移角、扭转位移比、抗侧刚度比、楼层层间受剪承载力比、柱的轴压比均满足规范控制指标；
2.根据中、大震相关计算，结构构件能满足预先设定的性能目标，可达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
说明
由于本工程设计期间，正值《建筑抗震设计规范》GB50011-2010实施而分析计算软件尚未按新规范进行调整，设计时考虑了地震力放大来满足楼层的最小剪重比要求及对时程分析结果进行包络。初步设计阶段根据专家要求，结构柱由钢骨混凝土柱改为钢管混凝土柱，钢管混凝土柱规格ø1400x35~ ø1100x14，管内混凝土采用C70，钢材为Q345B。梁柱节点采用混凝土环梁节点。计算软件采用了新版的PKPM-SATWE（2010版），按文献进行设计，由于刚度削弱，加强了核心筒Y向剪力墙的厚度。
参考文献
JGJ 3-2002,《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ 3-2010,《高层建筑混凝土结构技术规程》
[3] GB 50011-2010,《建筑抗震设计规范》