博物馆结构篇04.doc

天津博物馆方案一初步设计说明书 1 第四章 结构篇 4 1 工程概况 2 4 2 主要设计依据 2 4 3 工程地质概况 2 4 4 结构使用年限与结构安全等级 4 4 5 结构构件的耐火等级 4 4 6 混凝土结构的耐久性要求 4 4 7 预防混凝土碱 集料反应技术要求 4 4 8 受弯构件的挠度及裂缝宽度控制要求 4 4 9 荷载取值 4 4 10 部分材料 构件容重及结构用料 5 4 11 抗震设防标准及地震作用 5 4 12 结构布置和选型 5 4 13 结构弹性分析 6 4 14 楼盖竖向振动舒适度分析 9 4 15 竖向构件计算长度分析 10 4 16 构造加强措施 12 4 17 抗震性能目标 12 天津博物馆方案一初步设计说明书 2 第四章第四章 结构篇结构篇 4 14 1 工程概况工程概况 工程用地具体位于河西区现状天津乐园西南部 未来规划建设的天津市文化中心南部 南面为平江道 西面为越秀路 道 东面紧邻美术馆 北面面向文化中心湖面 本工程是文化中心的主体文化建筑 将与新建的美术馆 图书馆形成完 整的文化建筑群 本工程是天津博物馆 包括陈列展览区 文物库房区 专业技术区 图书资料区 办公区 社会服务区 设备用房等 七个部分 建筑总面积 含地下一层 63883 m2 其中 1 博 美 图公共地下空间分摊面积 6027 m2 2 本体建筑面 积 54888 m2 其中地上 40071 m2 地下 14817 m2 3 架空层 5936 m2按 1 2 计算建筑面积为 2968 m2 建筑高度为 30 00 米 是天津市收藏 保护 展示 研究文物及文化资源的综合博物馆建筑 同时也是进行教育 休闲 文化服务活 动的场所 4 24 2 主要设计依据主要设计依据 天津博物馆设计任务书 天津市文化局 工程建设标准强制性条文 房屋建筑部分 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223 2008 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068 2001 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 2006 年版 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 2008 年版 混凝土结构设计规范 GBJ50010 2002 混凝土结构耐久性设计规范 GB T 50476 2008 天津市预防混凝土碱 集料反应技术规程 DB29 176 2007 钢结构设计规范 GB50017 2003 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99 98 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138 2001 地下工程防水技术规范 GB50108 2008 矩形钢管混凝土结构技术规程 CECS 159 2004 天津市矩形钢管混凝土节点技术规程 DB29 186 2008 钢管混凝土结构设计与施工规程 CECS 28 90 高层建筑结构用钢板 YB 4104 2000 砌体结构设计规范 GB50003 2001 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 2005 年版 天津博物馆 天津美术馆 天津图书馆及周边地下 车库项目岩土工程详细勘察报告 天津市勘察院 2009 10 18 天津市文化中心建设项目场地地震安全评价报告 天津市地震工程研究所 2009 12 4 34 3 工程地质概况工程地质概况 4 3 1 地层分布及其工程特性 根据本次勘察资料 该场地埋深 80 00m 深度范围内 地基土按成因年代可分为以下 11 层 按力学性质可进一步划分 为 23 个亚层 现自上而下分述之 1 人工填土层 Qml 厚度 0 60 3 00 m 底板标高为 1 23 0 45 m 该层从上而下可分为 3 个亚层 第一亚层 杂填土 地层编号 1a 厚度一般为 0 70 2 50 m 呈杂色 松散状态 由砖块 砼渣 废土组成 第二亚层 素填土 地层编号 1b 厚度一般为 0 50 3 00 m 呈褐色 褐灰色 软塑状态 由粘土 粉质粘土质组成 含砖渣 石子 属中 偏高 压缩性土 天津博物馆方案一初步设计说明书 3 第三亚层 冲填土 地层编号 1c2 厚度一般为 0 90 1 00 m 呈褐灰色 流塑状态 由淤泥质土 粉质粘土 粘土组 成 属高压缩性土 人工填土填垫 冲填年限大于十年 2 坑 沟底新近淤积层 Q43Nsi 厚度 0 20 3 40 m 底板标高为 0 63 2 77 m 主要由淤泥组成 呈黑色 流塑状态 无层理 含有机质 腐植物 属 高压缩性土 3 全新统上组陆相冲积层 Q43al 厚度 0 70 3 90 m 顶板标高为 0 83 2 77 m 该层分为 2 个亚层 第一亚层 粉质粘土 地层编号 3a 厚度一般为 0 40 3 00 m 呈灰黄色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 第二亚层 粉土 地层编号 3b 厚度一般为 0 60 2 50 m 呈灰黄色 中密状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 4 全新统中组海相沉积层 Q42m 厚度 7 50 9 10 m 顶板标高为 2 35 3 97 m 分为 2 个亚层 第一亚层 粉土 地层编号 4a 厚度一般为 0 70 3 50 m 呈灰色 中密状态 无层理 含贝壳 属中压缩性土 第二亚层 粉质粘土 地层编号 4b 厚度一般为 4 60 7 30 m 呈灰色 软塑状态 有层理 含贝壳 属中压缩性土 5 全新统下组沼泽相沉积层 Q41h 厚度 0 90 1 50 m 顶板标高为 10 76 11 79 m 主要由粉质粘土 地层编号 5 组成 呈黑灰 浅灰色 可塑状态 无层理 含有机质 腐植物 属中压缩性土 6 全新统下组陆相冲积层 Q41al 厚度 4 10 8 00 m 顶板标高为 11 83 13 08 m 分为 2 个亚层 第一亚层 粉质粘土 地层编号 6a 厚度一般为 0 50 4 20 m 呈灰黄色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标贯 12 18 击 平均 9 3 第二亚层 粉土及砂性大粉质粘土 地层编号 6b 厚度一般为 1 00 6 50 m 呈灰黄色 密实状态 无层理 含铁质 属中 偏低 压缩性土 标贯 15 35 击 平均 23 3 7 上更新统第五组陆相冲积层 Q3eal 厚度 6 50 10 60 m 顶板标高为 17 11 20 17 m 可分为 3 个亚层 第一亚层 粉质粘土 地层编号 7a 厚度一般为 0 50 6 00 m 呈褐黄色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标贯 9 21 击 平均 13 2 第二亚层 粉土 地层编号 7b 厚度一般为 1 00 6 30 m 呈褐黄色 密实状态 无层理 含铁质 属中 偏低 压缩性 土 标贯 20 38 击 平均 29 3 第三亚层 粉质粘土 地层编号 7c 厚度一般为 1 00 5 00 m 呈褐黄色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标贯 9 24 击 平均 13 9 8 上更新统第四组滨海潮汐带沉积层 Q3dmc 厚度 2 00 4 00 m 顶板标高为 26 17 27 71 m 主要由粉质粘土组成 呈黄灰色 可塑状态 有层理 含贝壳 属 中压缩性土 标贯 12 25 击 平均 16 7 9 上更新统第三组陆相冲积层 Q3cal 厚度 17 50 19 30 m 顶板标高为 29 08 30 67 m 可分为 4 个亚层 第一亚层 粉土 地层编号 9a 厚度一般为 1 00 4 50 m 呈黄褐色 密实状态 无层理 含铁质 属低压缩性土 本 来层土水平方向上土质较均匀 分布不稳定 标贯 35 42 击 平均 38 7 第二亚层 粉质粘土 地层编号 9b 厚度一般为 1 00 5 80 m 呈黄褐色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 本亚层土水平方向上总体上分布尚稳定 厚度及底板标高变化较大 标贯 12 26 击 平均 17 2 第三亚层 粉土 地层编号 9c 厚度一般为 5 00 9 50 m 呈黄褐色 密实状态 无层理 含铁质 属低压缩性土 局 部夹粉质粘土薄层 本层土水平方向上土质较均匀 分布较稳定 顶 底板标高有所起伏 标贯 27 75 击 平均 45 第四亚层 粉质粘土 地层编号 9d 厚度一般为 5 50 9 00 m 呈黄褐色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标贯 16 27 击 平均 19 9 10 上更新统第二组海相沉积层 Q3bm 厚度 6 00 9 00 m 顶板标高为 47 90 48 59 m 可分为 2 个亚层 第一亚层 粉质粘土 地层编号 10a 厚度一般为 4 00 7 00 m 呈黄灰色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性 土 标贯 15 30 击 平均 22 3 第二亚层 粉土 地层编号 10b 厚度一般为 1 00 5 00 m 呈黄灰色 密实状态 无层理 含贝壳 属中 偏低 压缩 性土 标贯 30 80 击 平均 57 1 11 上更新统第一组陆相冲积层 Q3aal 揭露厚度 20 00 23 50 m 顶板标高为 54 24 57 16 m 可分为 3 个亚层 第一亚层 粘土 地层编号 11a 厚度一般为 6 00 13 20m 呈黄褐色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标贯 21 27 击 平均 24 第二亚层 粉砂 地层编号 11b 提示厚度一般为 2 50 12 50 m 呈黄褐色 密实状态 无层理 含铁质 属中 偏低 压缩性土 第三亚层 粘土 地层编号 11c 呈黄褐色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 4 3 2 地下水概况 1 浅层地下水水文地质特征 本场地浅层地下水主要为潜水 静止水位埋深 0 20 1 10m 相当于标高 2 16 1 63 年变幅一般为 0 50 1 00m 该 场地抗浮设计水位可按大沽标高 2 50m 考虑 2 地下水腐蚀性分析 根据地质勘察报告 本场地无干湿交替作用时 本场地地下潜水对混凝土结构有弱腐蚀性 腐蚀介质为 SO42 对钢 筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性 腐蚀介质为 CL 有干湿交替作用时 本场地地下潜水对混凝土结构有弱腐蚀性 腐 天津博物馆方案一初步设计说明书 4 蚀介质为 SO42 对钢筋混凝土结构中的钢筋有中腐蚀性 腐蚀介质为 CL 4 3 3 标准冻深 本场地标准冻深为 0 60m 4 44 4 结构使用年限与结构安全等级结构使用年限与结构安全等级 根据 建筑结构可靠度设计统一标准 第 1 0 5 1 0 8 条的规定和 天津博物馆设计任务书 本工程的结构设计基 准期和使用年限为 50 年 钢筋混凝土结构的耐久性年限为 100 年 建筑结构安全等级为一级 结构重要性系数为 1 1 4 54 5 结构构件的耐火等级结构构件的耐火等级 结构构件的耐火等级为一级 承重柱 斜撑的耐火极限为 3 小时 钢梁 钢筋砼梁 板的耐火极限分别为 2 小时 1 5 小时 4 64 6 混凝土结构的耐久性要求混凝土结构的耐久性要求 根据 岩土工程勘察报告 和 混凝土结构耐久性设计规范 的规定 本工程混凝土结构构件的环境作用等级如下表 环境作用等级混凝土结构构件部位 A 室内一般构件 B 室内外水池 屋面 C 基础构件 地下室侧壁 地下室顶板覆土部分 各构件混凝土满足耐久性设计使用年限为 100 年的规定要求如下表 环境作用等级 混凝土 强度等级 最大 水胶比 保护层 最小厚度 I A C300 5520 B C35 C40 0 50 0 45 30 25 板 墙等 面形构件 CC450 4040 I A C30 C35 0 55 0 50 25 20 B C35 C40 0 50 0 45 35 30 梁 柱等 条形构件 C C45 C50 0 40 0 36 45 40 另外 要求控制最大氯离子含量不大于 0 06 最大碱含量不超过 3 0kg m3 优先使用非碱活性骨料 在使用过程中 应定期维护 4 74 7 预防混凝土碱预防混凝土碱 集料反应技术要求集料反应技术要求 根据 天津市预防混凝土碱 集料反应技术规程 本工程属于 类工程 类工程使用非活性集料时 混凝土总碱 含量不受限制 当使用的集料为碱 硅酸反应活性集料时 必须采取预防混凝土碱 集料反应的技术措施 4 84 8 受弯构件的挠度及裂缝宽度控制要求受弯构件的挠度及裂缝宽度控制要求 钢筋混凝土构件允许挠度 当 l0 7m 时 允许挠度 l0 200 7m l0 9m 时 允许挠度 l0 250 l0 9m 时 允许挠度 l0 300 l0为计算跨度 钢构件允许挠度钢构件允许挠度 主梁 l0 400 次梁 l0 250 钢筋混凝土构件允许裂缝宽度钢筋混凝土构件允许裂缝宽度 本工程裂缝控制等级为三级 要求室内正常环境下的普通混凝土构件最大裂缝宽度不超过 0 3mm 预应力构件 0 2mm 露天或高湿度环境下的普通混凝土构件最大裂缝宽度不超过 0 2mm 天津博物馆方案一初步设计说明书 5 4 94 9 荷载取值荷载取值 4 9 1 风荷载和雪荷载 根据 建筑结构荷载规范 和 天津博物馆方案交流意见 本工程 100 年一遇的基本风压 Wo 0 60kN m2 地面 粗糙度 B 类 本工程 50 年一遇的基本雪压 So 0 40kN m2 屋面积雪分布系数取 1 0 雪荷载分区为 区 4 9 2 主要使用活载 楼面用途活荷载吊顶机电设备找平层 不上人屋顶 0 50 20 52 4 临时展厅 近代展厅 10 0 整体计算 8 0 0 20 50 5 其他展厅 未来大厅 6 00 20 50 5 大厅 6 00 20 50 5 普通库房 6 0 0 50 5 重型库房 10 0 0 50 5 会议 办公 室 2 00 20 50 5 疏散楼梯 3 5 1 2 机房 7 0 0 51 2 密集书柜 12 0 0 51 0 厨房 4 0 0 53 6 餐厅 2 50 50 51 0 4 104 10 部分材料部分材料 构件容重及结构用料构件容重及结构用料 钢筋砼容重 25kN m3 水泥砂浆容重 20kN m3 石灰砂浆 混合砂浆容重 18kN m3 玻璃窗连框 0 75kN m2 隔墙容重 12kN m3 钢筋采用 HPB235 级 HRB335 级 级及 HRB400 级 钢筋 混凝土强度等级如下表 层次楼盖构件钢管砼柱普通砼柱 1C45C50C45 1 5C35C50 4 114 11 抗震设防标准及地震作用抗震设防标准及地震作用 根据 建筑工程抗震设防分类标准 第 6 0 6 条 本工程属重点设防类 乙类 建筑 应按本地区抗震设防烈度 7 度 0 15g 确定其地震作用 按高于本地区设防烈度一度即 8 度的要求加强其抗震措施 4 124 12 结构布置和选型结构布置和选型 4 12 1 结构高度 本工程共有六层 地下一层 地上五层 结构顶标高 28 50m 高宽比为 28 5 1 35 100 0 3 4 12 2 抗侧力结构体系 采用钢框架 支撑结构体系 利用电梯井 楼梯间位置对称设置钢支撑框架 与框架柱 顶层桁架一起作为主要的 抗侧力结构 采用矩形或圆形钢管混凝土柱作为竖向主要承重构件 截面尺寸为 500 x500 20 800 x1000 30 钢斜撑截面尺寸为 400X400 20 700X700 30 钢框架横梁为 450 850 高的工字型钢 顶层桁架高度 3 3 45 米 4 12 3 楼盖体系 地下室顶板采用普通钢筋混凝土梁板结构 梁截面一般为 1000 高 楼板厚度一般为 180mm 库区按防盗要求 250mm 矩形钢管柱在地下室部分采用外包混凝土做法 与钢管柱相连的主梁采用双梁 从钢管柱两侧通过 天津博物馆方案一初步设计说明书 6 4 12 4 基础选型及结构抗浮 地基基础的设计等级为乙级 采用钻孔灌注桩基础 持力层为地质勘察报告中的第 9c 粉砂层和 9d 粉质粘土层 有效桩长分别约为 30m 或 37m 桩径为 0 6 0 7m 部分钻孔灌注桩基础 兼作抗拔桩设计 地下一层底板厚一般 600mm 库区 700mm 水泵房局部较深处底板厚 800mm 柱下承台根据受力需要加厚 4 134 13 结构弹性分析结构弹性分析 4 13 1 分析软件 ETABS 建筑结构分析与设计软件 MIDAS Gen General structure design system 4 13 2 计算时考虑的计算参数 1 以首层板为嵌固端 2 采用弹性楼板假定 3 不考虑重力二阶效应 P 效应 4 周期折减系数为 0 85 5 结构阻尼比 0 035 6 考虑楼板作用的钢梁刚度放大系数为 1 5 7 根据 建筑抗震设计规范 5 1 1 条规定 本工程计算时采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法 8 本工程计算时考虑了竖向地震作用 根据 5 3 3 条规定 竖向地震作用标准值取重力荷载代表值的 10 9 根据 建筑抗震设计规范 5 2 5 条规定 水平地震作用计算时 本工程结构各楼层水平地震的剪重比不应小于 0 024 经计算本工程能满足此要求 10 本工程计算时各考虑了 30 个振型 振型质量参与系数为 99 以上 4 13 3 ETABS MIDAS 计算结果 1 ETABS 主要计算结果列表 T1 1 26290 T2 1 12667 T3 1 04268 T T4 0 43093 T5 0 37749 T6 0 30727 T7 0 20408 T8 0 20192 T9 0 17721 自振 周期 秒 注 括号中的 T 表示以扭转为主的模态 T3 T1 0 826 方向 XY 顶点 U mm 3 43 1 U H1 90581 9935 最大层间 u mm 1 00 2 层 1 08 4 层 位 移 u h1 62011 6918 基底弯矩 M0 KN m 4 809E 045 402E 04 风 荷 载 作 用 基底剪力 Q0 KN 2 604E 032 972E 03 顶点 U mm 39 432 5 U H1 7841 947 最大层间 u mm 13 1 4 层 11 5 4 层 位 移 u h1 5741 652 基底弯矩 M0 KN m 5 037E 05 5 586E 05 基底剪力 Q0 KN 2 391E 042 668E 04 地 震 作 用 剪重比 Q0 G 5 1 5 7 总重量 G KN 4 674E 05 2 MIDAS 主要计算结果列表 T1 1 2604 T2 1 1330 T3 1 0355 T T4 0 4261 T5 0 3702 T6 0 2977 T T7 0 2460 T8 0 1989 T9 0 1956 自振 周期 秒 注 括号中的 T 表示以扭转为主的模态 T3 T1 0 82 天津博物馆方案一初步设计说明书 7 方向 XY 顶点 U mm 3 562 96 U H1 86511 10405 最大层间 u mm 0 95 2 层 0 627 3 层 位 移 u h1 65301 7182 基底弯矩 M0 KN m 5 244E 045 723E 04 风 荷 载 作 用 基底剪力 Q0 KN 2 85E 033 119E 03 顶点 U mm 41 434 1 U H1 7431 903 最大层间 u mm 12 09 4 层 6 34 3 层 位 移 u h1 6201 709 基底弯矩 M0 KN m 5 341E 05 6 051E 05 基底剪力 Q0 KN 2 4099E 042 6952E 04 地 震 作 用 剪重比 Q0 G 5 1 5 7 总重量 G KN 4 73E 05 3 结构前三个振型空间振型图 ETABS 计算结果 图 1 结构第 1 振型图 X 向平动为主 图 2 结构第 2 振型图 Y 向平动为主 图 3 结构第 3 振型图 扭转为主 4 风荷载 地震作用下结构楼层剪力及弯矩图 ETABS 计算结果 天津博物馆方案一初步设计说明书 8 X X向向地地震震作作用用下下 23092 52 21774 06 18046 98 15371 18 9220 68 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 001 00E 042 00E 043 00E 04 楼楼层层剪剪力力 kN 楼楼层层 X X向向地地震震作作用用下下 4 83E 05 3 85E 05 2 64E 05 1 87E 05 7 41E 04 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 002 00E 054 00E 056 00E 05 楼楼层层弯弯矩矩 kN m 楼楼层层 Y向向地地震震作作用用下 下 24335 95 22809 31 18620 55 16156 72 10525 08 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 001 00E 042 00E 043 00E 04 楼楼层层剪剪力力 kN 楼楼层层 Y向向地地震震作作用用下 下 4 97E 05 3 98E 05 2 78E 05 2 01E 05 8 45E 04 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 002 00E 054 00E 056 00E 05 楼楼层层弯弯矩矩 kN m 楼楼层层 X向向风风荷荷载载作作用 用下下 2699 77 2319 08 1860 98 1320 9 440 12 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 001 00E 032 00E 033 00E 03 楼楼层层剪剪力力 kN 楼楼层层 X向向风风荷荷载载作作用 用下下 4 86E 04 3 62E 04 2 18E 04 1 34E 04 3 52E 03 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 003 00E 046 00E 04 楼楼层层弯弯矩矩 kN m 楼楼层层 Y向向风风荷荷载载作作用 用下下 3104 53 2613 22 2063 28 1421 68 472 79 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 001 00E 032 00E 033 00E 034 00E 03 楼楼层层剪剪力力 kN 楼楼层层 Y向向风风荷荷载载作作用 用下下 5 42E 04 3 99E 04 2 37E 04 1 44E 04 3 78E 03 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 003 00E 046 00E 04 楼楼层层弯弯矩矩 kN m 楼楼层层 5 风荷载 地震作用下结构楼层位移及层间位移角曲线 X向向风风荷荷载载作作用 用下下 0 3 1 1 1 8 2 8 3 4 0 1 2 3 4 5 6 01234 楼楼层层位位移移 mm 楼楼层层 Y向向风风荷荷载载作作用 用下下 0 3 1 1 6 2 5 3 1 0 1 2 3 4 5 6 01234 楼楼层层位位移移 mm 楼楼层层 天津博物馆方案一初步设计说明书 9 X向向地地震震作作用用下 下 3 7 13 2 19 4 31 9 40 7 0 1 2 3 4 5 6 01020304050 楼楼层层位位移移 mm 楼楼层层 X向向地地震震作作用用下 下 3 1 11 6 18 3 30 5 40 5 0 1 2 3 4 5 6 01020304050 楼楼层层位位移移 mm 楼楼层层 X向向风风荷荷载载作作用 用下下 9 07E 05 1 66E 04 1 47E 04 1 41E 04 7 56E 05 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 008 00E 051 60E 042 40E 04 层层间间位位移移角角 楼楼层层 Y向向风风荷荷载载作作用 用下下 9 02E 05 1 34E 04 1 39E 04 1 42E 04 7 22E 05 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 008 00E 051 60E 04 层层间间位位移移角角 楼楼层层 X向向地地震震作作用用下 下 9 11E 04 1 62E 03 1 61E 03 1 80E 03 1 19E 03 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 002 00E 03 层层间间位位移移角角 楼楼层层 Y向向地地震震作作用用下 下 9 81E 04 1 49E 03 1 65E 03 1 89E 03 1 31E 03 0 1 2 3 4 5 6 0 00E 002 00E 03 层层间间位位移移角角 楼楼层层 4 13 4 计算结果分析 1 ETABS 与 MIDAS 两个程序的计算结果比较接近 计算结果可信 2 根据 建筑抗震设计规范 3 4 3 条规定 楼层的竖向构件的最大水平位移不宜大于该层平均位移的 1 2 倍 不应大于平均值的 1 5 倍 计算结果显示 本工程该项比值最大值为 1 122 X 向 1 175 Y 向 能满足规范要 求 属于扭转规则结构 3 根据 建筑抗震设计规范 3 4 2 条规定 楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的 80 不应小于其上一层受剪承载力的 65 经验算 本工程各层受剪承载力比值符合规范要求 4 根据 建筑抗震设计规范 3 4 2 条规定 楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70 或其上相邻三 层侧向刚度平均值的 80 经验算 本工程该项指标符合本规定的要求 5 根据 建筑抗震设计规范 5 5 1 条规定 楼层最大弹性层间位移角 u h 限值如下 多高层钢结构 u h 1 300 本工程计算的最大层间位移角为 1 498 符合规范要求 6 根据 建筑抗震设计规范 3 6 3 条规定 当结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的 10 时 应计入 重力二阶效应的影响 经验算 本工程重力附加弯矩不足初始弯矩的 2 不需计入重力二阶效应的影响 7 根据 建筑抗震设计规范 8 3 1 条规定 不超过 12 层的钢框架柱的长细比 8 度时不应大于 120 ay f 235 本工程所有钢框架柱的长细比均满足要求 8 根据 建筑抗震设计规范 8 4 2 条规定 不超过 12 层的中心支撑杆件的长细比 8 度时不应大于 120 板件的宽厚比箱型截面腹板不应大于 28 本工程所有中心支撑杆件的长细比和宽厚比均满 ay f 235 ay f 235 足要求 4 144 14 楼盖竖向振动舒适度分析楼盖竖向振动舒适度分析 根据 高层建筑钢 混凝土组合结构设计 第二版 本格尼 S 塔拉纳特 复杂高层建筑结构设计 徐培 福 傅学怡 王翠坤等 钢结构设计方法 童根树 等文献 竖向振动加速度的舒适度限值为 0 15m s2 可用施加单点激振荷载的方法计算楼盖竖向振动的加速度 荷载值取 0 3kN 楼盖阻尼比取 0 035 以顶层楼盖为 天津博物馆方案一初步设计说明书 10 例 在图 1 中的 X 点上同时加 0 3kN 集中力的白噪声荷载 采用 SAP2000 软件计算 得到的楼盖竖向振动的最 大加速度为 0 011m s2 远小于 0 15m s2的要求 该点的竖向振动加速度与激振荷载频率的关系曲线如图 5 所示 图图 4 竖向激振加载位置竖向激振加载位置 图图 5 某点竖向振动加速度与激振荷载频率的关系曲线某点竖向振动加速度与激振荷载频率的关系曲线 4 154 15 竖向构件计算长度分析竖向构件计算长度分析 本工程结构布置较复杂 框架柱的计算长度的取值难于按 钢结构设计规范 进行计算 因此采取稳定分析 以 确定竖向构件的计算长度 4 16 1 分析软件 SAP2000 通用有限元结构分析软件 4 16 2 分析原理 线性屈曲分析用于寻找在一组特定荷载下由 P Delta 效应引起的不稳定模式 屈曲分析涉及到对一般特征值问题 的求解 K G r 0 这里 K 为刚度矩阵 G r 为荷载向量 r 作用下的几何 P delta 刚度 为特征值对角矩阵 为对应的特征 向量 振型 矩阵 每一个 特征值 特征向量对 称为结构的一个屈曲模式 特征值 称为屈曲因子 在给定 模式中 它必须乘以 r 中的荷载才能引起屈曲 可以将屈曲因子 视为安全系数 如果屈曲因子大于 1 给定的 荷载必须增大以引起屈曲 如果它小于 1 荷载必须减小以防止屈曲 通过线性屈曲分析 我们可以得到以下两个目的 1 找出反映结构整体稳定的屈曲模态 可判别结构整体稳定的安全度 2 找出某根柱局部稳定的屈曲模态 可得到