金广枫景超高层剪力墙结构分析.pdf

第3 9 卷增刊建筑结构 2 0 0 9 年4 月 金广枫景超高层剪力墙结构分析 王晓洁 陆道渊 魏丰登 赵明 王进琦 现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司 上海2 0 0 0 0 2 摘l I 月 m 镕构 建筑高度超过了 高规 规定的7 度EB 缎高度的规定 t 1 7 56 m I u 专家意见为指导 栗月 自m 时B 分析 弹 尊 折等方法研兜结构在地震作甩下的动力性能 研究结 构 l 构造措臆 选到结掏 计 术先进 女 适用 济音4 的要求 月 镕 g m 高B 塑性分析 S t u d yo nt h eS u p e r i 曲 r i s eS h a l ls t r u c 缸件 W a n gX i a o j i e L uD a o y u a n W e iF e n g d e n g Z t m oM i n g W a n gJ i n q i E a s tC h i n aA r c h i t e c t u D e s i g n R c hI n m 衄kC o L t d X i a nD a i I d 胁u D e s i g nG r o u p a b y s m a l 2 0 C 日日2 C h i n a A b s i r a c t S h e a M B l m c n w e di nt h i sp r o j e n lT h ec o c t l o nh e i g h t 5Bl e v e li nT h n i c a ls p e c i f i t l o n f o r m t l u m 目o f t a l lb u i l d i n g i n t h e f o r d f 瑚t i o n l a x i t y7 a n d 1 7 56 m W eu e ee l a s t i c d y n a m l cl l m e h i s t o r ya n a l y s i sa n dp u s h o r a l y s i su n d e re a r l h q u a k e n t oe mt h ep e r f a n ds e i s m i c b l n c m l a K e y w o r d sshea all Iu high riaeb u i l d i n g p u s h o v Ha n a l y s i s 1 工程概况 金广枫景高级住宅T 程位于大连市劳动公园西 翻 项目总建筑面积1 05 万m 地上5 0 层 主要由酒 店式公寓和住宅两部分组成 主要屋面高度1 7 56 m 地下两层 为设备用房 车库及公建 目前结杓主体E 经封顶 世人内部装修阶段 见倒1 目It n 目 项目主塔楼为椭圆型平面 具体缔椅平面厦剖面 洋见图2 图3 结构体系为垒落地剪力墙结构 超过 高规 规定的7 度RB 级钢筋混凝 结构最大适用 高度1 5 0 m 的限制规定 裙房4 层 地上两层 两层埋于 地下 为框架结构 2 0 0 4 年8 月 项目通过了全国超限 3 4 8 高层建筑抗震设防叠量会专家的审查 2 堵构设计 2 1 结构鼻力分斩 金广枫景高级住宅建筑开同较大 多在70 一 1 02 m 之间 底层主要曼力剪力墙截面为4 0 0 4 5 0 r a m 混疆土强度等级为C 6 0 主塔楼坐落在中风 化板岩 承载力特征值丘 12 0 0 k P a 上 抗震设防烈 度7 度 场地属于 类 为抗震有利地段 本工程采用S A T W E 和P M S A P 两个程序进行比较 分析 还采用弹性动力时程分析法进行多强地震下的 补充计算 采用E P S A 进行大 中 小震作用下p u s h o v e r 分析 以寻拽结构的薄弱部位 从而在设计时对薄弱部 位予以加强 结构的底部加强区按中震作用下剪力墙 不屈服进行设计 其地震影响系数矗大值a 02 3 结构主要计算结果如表1 拒型图如图4 所示 濯审 女自 口 iY A 日 南表1 可知 结构在地震荷载厦风荷载作用下 最 大崖问位移角均满足规范1 10 0 0 的限值要求 搂层 侧移剐度与上层侧移刚度7 0 之比及与上三层平均 侧移刚度之比的最大值均大于l0 结构为竖向规则 结构 结构扭转周期与平动周期之比为06 6 远小f 规范规定的08 5 楼层最大层问位移与平均层闻位移 之比的晟大值为I2 0 楼层最大水平位移与平均水平 位移之比的最大值为I1 9 结搀为扭转规划结拇 结构二层 下楼层地震剪力系数小于14 汁 算时程序自动予 谓整 最大地震力放大l0 9 8 倍 使其均满足 高规 第331 3 条的要求 山计算分析得 底层绝大多数剪力墙的轴压比都 控制在04 5 内 仅有两道剪力墙肢轴压此达到04 8 但其亦满足规范要求 剪力墙的剪压比远小于规箍的 蛋求 X 向刚蕾比E J d G H 2 36 5 r 向3l I 演结构刚 重 大于14 能够埔过 高规 的整体稳定骑算 该结 构刚垂比大下27 n I 眦不考虑重力二阶效应 g 橱主薹计茸结集裹l J y m 4 l o l0 t 00 0 38 6l0 0 0 l0 27 2 IO o l0 0 叫篡篡 22 弹性动力时程分析 根据辽宁省地震研究所提供的 大连金广枫景I 程 场地地震安全性评价 报告 本工程抗震烈度为7 度 场 地类刷为1 1 类 设计地震分组为第一组 地表的超越概 率6 3 的地震波的峰值加速廑为柏6 c m 2 s 场地地表 特征周期为o3 1s 比规范的超越概率6 3 的地震峰值 加速度3 5 c m 2 s 要大 计算按安详报告的取值 对程分析采用T r 0 L A N l 0 和地震安全性评价 报告提供的U S E R 波 时程分析结果表明 主体塔楼 的位移曲线光滑 无突变无尖角 结构竖向刚窿均匀 王明显薄弱层 与C Q C 法i I 算结果基本一致 结构的 惶移等响应曲线均包络在c Q c 法之内 楼层剪力曲线 中有部分楼层剪力太fC Q C 法 设计时将超出C Q C 的 楼屈地震力接比例放大后再计算其配筋 各条时程曲 线计算所得竹结构底部剪力均T 小于c Q c 法求得的 底部剪力的6 5 每蛆时程曲线计算所得的结构底部 剪力的平均值均T 小于c o c 法的8 0 23 结构p u s h o v e i 分析 奉T 程采用E P S A E l a s t i c P l a s t i cS t a t i cA a a l y s i s 戟件对结构进行了弹蠼性静力分析 即p u s h o v e r 分析 以弄清结构在小震中震及太震作用下的动力性能 栗用倒 角侧向荷载分布模式 通过推覆讣析 并经过复杂的承载力谱及加速度 谱转化 得到T 小1 中 大震作用下结构的 供给 需求 谱 曲线 见田5 呵以看出 结撺在大震作用下能力 曲线均能穿越需求谱陆线 而且能力曲线和需求谱曲 线的交点对应结构层阿位移角g 向为1 1 4 6 Y 向为 I 2 1 6 均满足规范1 1 2 0 的要求 说明结构在大震作 用下抗震性能满足要求 在结构的整十推覆过程中 随 着荷藏的增大 结构中的连集开蛤屈服 荷载进一步加 3 4 9 薰露藤器爝埋 薹 大 结构中的剪力墙出现屈服破坏点 而结构的能力曲 线始终光滑 饱满 且能持续发展 说明结构具有较好 的延性 在结构的能力曲线中 未出现结构失稳点及承 载力下降段 图中并未得到结构的弹塑性全过程曲线 表2 是结构在小 中 大震作用下的层间位移角 由表可知 结构在多遇地震作用下 楼层最大层问位移 角 f 方向为1 18 1 5 l 方向为1 17 9 8 这与P M S A P 及 E T A B S 计算结果基本一致 结构X 向和y 向并不是同时 进入塑性 在中震作用下 对于x 向 地震力放大了 0 2 3 0 0 8 2 8 7 5 倍 结构层间位移角放大了 1 6 3 0 1 18 1 5 2 8 8 倍 位移与地震力为线性变化 说明结 构仍处于弹性状态 而此时y 向结构已进入塑性状态 在小震 中震作用下 结构x 向刚度大于l 向 而在大震 作用下 结构 j f 向弹塑性刚度反而小于l 向 这是因为 3 5 0 少 dI t t z f p I t B 9 l t t t t I 咖 I 瑚 t i EE 憎 z I zo 目t l t H 日 t a 向小震能力曲线 t I 广 7 f 吨 r f tt J t I t t d t o o r 瑚 t t a E t t j nz J i T 札t p l 向t v 聃 t h c W 向中震能力曲线 一一 7 j f p Et t I 口t t 捌c 期 t t E t j l 丑 啊 t V e 向大震能力曲线 z 向墙肢较少 连梁亦较少 但结构 I f 向长度较大 结构 的X 向惯性矩较大 故在弹性状态下结构x 向刚度较 大 而结构l 向墙肢较多 连梁亦较多 结构进入塑性 后 由于连梁的耗能作用 使大部分剪力墙处于弹性阶 段 从而使l 向结构刚度折减较少 结构的y 向弹塑性 刚度大于x 向 这一点在弹性状态下不常出现 结构在不同地震作用下的层间位移角表2 X 方向y 方向 水平地震觑范 地震作用层间层问 影响系数步数 步数 要求 位移角位移角 多遇地震作用 0 0 89l l8 1 59l 17 9 8 l l0 0 0 基本地震作用 O 2 31 3l 6 3 01 2l 5 4 3 罕遇地震作用0 5 0 4 51 1 4 62 4l 2 1 6l 1 2 0 I j l l 厂 一r 一 p 4 专三 甜 二 啊 b y 向小震能力曲线 l y f 一f 一一 一 r i f p l 带t E 2 口 9 母 口o a u f m t EE t i j f 1 7 咐 t v 蛆 t H u d r 向中震能力曲线 a 夕 f l I 飞 t f I ttE t 女一i 口目 一 l 矗 d 丘 t h 瑚 T o t tt 啪 力i 自 i I T 惟 吲 l 口 t t H 图5 结构的 供给 需求谱 曲线 O r 向大震能力曲线 24 结构的砬坏机翻 通过切片现察x 艟Y 方向备加载步的结构破坏过程 厦塑性铰的形成过程可知 结构在地震作用下 塑性饺首 先m 现在连粱螭部 鼬着地震力的进一步加大 握性铰渐 新增加 但都集中在结构 分之一i 分之二高度之问 且郝出现在连絮t 连粱作为结掏的主要耗能挎件 早 下竹力墙破坏 基本达到设计要求 在由小震至大震整 个加载过程中 未出现剪力墙破坏 如图6 田7 瓣 月6 自M lK m 7J 自K n 目 c p H t t 目 3 设计小结 摹于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个 新的蓐耍发展 它的特点是 使抗震设计从宏观定性的 目标向具体量化的多重目标过谴 建筑物抗震设计的 性能月标是指某 设定地震地面运动 如在蛤定年限 内超越摄牢6 3 1 0 和2 一3 的小震 中震和太 震 下建筑的便期性能水准 擞据抗震氍念设计 对f 剪力墙结构也需达到多 遗抗震防线 为此将连粱抗震等级提高为特 缓 加强 连粱的抗剪能力 在主要连粱内设置钢筋斜撑 提高连 粱的耗能能力 作为结柑抗震搜防的第一道防线 作为结构的第二道防线 为保 地震作用下辫力 墙抗震性能 剪力墙的抗震等级亦提高一级 比 级高 度的剪力墙结椅提高两缴 而且埘f 上部结构轴压比 太j O2 的墙啦均设置约柬边缘构件 H 提高剪力墙 的延性 地震作用T 剪力墙抒裂后刚懂很快退化 为 保证其刚度 底部加强鄄位墙体的承载力挂巾震弹性 设计 中震下藏面的平均剪应力为04 f 接近满足大 震下不出现剪切裂缝的控制条件 可基奉达到太震T 屈服 p u s h o v e r 弹颦性分析结果表明 结构在大震作 用下能力曲线均能穿越需求谱曲线 说明结构在大震 作用下是安垒的 考虑地震作用的不确定性 结构在 延性构盎上留有余地 对于超B 绒剪力墙结构 泣计时应从结柑 算及 构造上来保证剪力墙的延性 结构的底邸加强K 应按 中震下结柯不屈服n 中震下弹性进行设计 应通过 合理的计算模型来分折结构大震作用下的弹塑性性 能 构蹙上为提高剪力墙的蓬性 剪力墙厦连桀应采 用特一级 可以设置目钢暗柱或轴压比大于02 时均 采用约柬边缘构件 严格控制剪力墙的轴压比及剪压 比 其轴压比在一级的基础上减小00 5 或者0l 等 作为超限的剪力墙结构 在设计过程中 从结构方 案的比选 结构抗震的慑念垃计 结构的静 动力性能 的 算分析 以盟结柯柯遣措施等方面均进行了认真 的考虑 力争达到结构设计技术先进 安全适用 女济 合理 谢在 女连金广枫景高衄