苏河湾1街坊超限文本20120629.doc

一、工程概况本工程位于上海市闸北区河南北路、天潼路交叉口。本工程地下室三层。上部分为一栋超高层酒店及酒店式公寓（T1塔楼），二栋超高层住宅楼T2塔楼、T3塔楼（三层裙房），三栋多层联排滨水住宅组成（V1V3），六栋多层商业办公楼（P1P6），一栋独立的钢结构休息大厅。地下室三层，地下二、三层层高3.8m，地下一层层高6.8m； T1塔楼结构总高度149.1m（地上40层，首层层高10.0m,，标准层层高为3.5m和3.6m）。 本地块东临地铁10#线、北临在建中的地铁12#线。其中T1塔楼在地铁50m范围控制线内。本工程0.000相当于绝对标高3.900。根据沪建抗闸（2011）150号文件文华侨城苏河湾一街坊初步设计抗震审查意见，本工程T1存在不同程度的超限情况，已于2011年10月进行了一次抗震评审，并通过了评审。现因建筑方案的修改，底层层高由原来的6m变更为10m（现方案中二层楼板对比原方案开洞面积增大，楼板大部分缺失，考虑将有楼板区域采用钢结构搭设，且与主体间均采用铰接连接的方式，底层计算层高变为10m），另外原有中间核心筒的布置也有了一定的改动，故对T1塔楼重新进行本次抗震送审。各单体分布图见附图。二、设计依据1、本工程结构设计使用年限为50年。2、桩基根据上海申元岩土工程有限公司提供的苏河湾项目1街坊岩土工程勘察报告进行（工程编号：1012-K-068）。3、建设方提供的本工程设计任务书。4、建筑专业提供的初步设计图纸及其他专业提供的有关资料。5、工程设计中采用的主要规范、规程及标准全国规范、规程及标准：工程结构可靠性设计统一标准（GB50153-2008）建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）(2006年版)混凝土结构设计规范（GB50010-2010）钢结构设计规范（GB50017-2003）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）建筑桩基设计规范（JGJ94-2008）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）建筑设计防火规范（GB50016-2006）高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）（2005年版）工程建设标准强制性条文（2009年版）型钢混凝土组合结构技术规程(JGJ138-2001)上海地方规范、规程及标准：地基基础设计规范（DGJ08-11-2010）建筑抗震设计规程（DGJ08-9-2003）三、建筑分类等级1、本工程建筑结构的安全等级二级（GB50068-2001 表1.0.8）。2、本工程地基基础的设计等级为甲级（GB5007-2002 表3.0.1）。3、本工程抗震设防类别均为为丙类（GB50223-2008 表3.0.2、4.0.3）。4、本工程地下室防水等级为一级（GB50108-2008 表3.2.1）。5、本工程建筑防火分类为一类，耐火等级为一级（GB50045-95 2005年版 表3.0.1、3.0.4）。四、主要荷载取值1、本工程主要使用部位的设计活荷载：卧室、客厅 2.0kN/m2办公室、会议室 2.0kN/m2商场、大堂 3.5kN/m2厕所（设蹲厕时） 2.0kN/m2（8.0 kN/m2）卫生间（设浴缸） 2.0kN/m2（4.0 kN/m2）走廊、门厅、阳台 2.5kN/m2疏散走廊、门厅 3.5kN/m2通讯机房 7.0kN/ m2汽车库 4.0kN/ m2空调机房 7.0kN/ m2电梯机房 7.0kN/ m2变配电间、设备间 按实际取人流密集楼梯 3.5kN/ m2一般楼梯 2.5kN/ m2上人屋面 2.0kN m2不上人屋面 0.5kN/ m2屋顶花园（不含绿化构造） 3.0kN/ m22、风荷载 基本风压： T1塔楼0.60kN/ m2（100年一遇）；地面粗糙度为C类。3、雪荷载本工程基本雪压0.20 kN/m2。4、地震作用本工程为丙类建筑；按7度、上海IV类场地进行抗震设防。设计基本地震加速度为0.1g，特征周期0.9秒，设计分组第一组，阻尼比5%。多遇地震影响系数为0.08。设防地震影响系数：0.23。5、地下水位根据地质报告，本工程抗浮工况水位按室外地坪下0.5m取，承压工况水位按室外地坪下1.5m取。五、场地地质条件1、本工程基地的典型土层分布如下：土层号土层名称层顶标高（m）土层厚度(m)灌注桩(kPa)预制桩(kPa)fsfpfsfp素填土2.840.840.73.202素填土0.840.340.33.10褐黄灰黄色粉质粘土0.34-5.162.48.015灰色淤泥质粘土-5.16-15.167.110.720251-1灰色粉质粘土-15.16-20.663.16.025301-2灰色粉质粘土-20.66-41.9616.023.5030402000灰色砂质粉土-41.96-44.461.25.9040601灰色粉质粘土-44.46-56.267.313.0502灰色粉质粘土夹粘质粉土-56.26-69.9610.415.10601灰色砂质粉土-69.96-78.666.912.108025002灰色粉砂-78.66-119.7638.3040.70802500灰绿色粉质粘土-119.76-124.464.75.10(11)灰色粘质粉土-124.46未钻穿-六、基础及地下室结构设计1、本单体地下为三层，塔楼及周边一跨范围内，抗震等级同上部结构，纯地下室抗震等级为三级。地下室顶板厚度室内为180mm，室外为250mm。局部纯地下室部分采用设置抗拔桩的方法来抵抗水浮力。上部结构计算时按嵌固于地下室顶板进行。2、本工程地下室部分采用桩筏基础。T1塔楼部分的筏板厚度为2500mm，纯地下室部分筏板厚度800mm；由于本工程北区部分地下室及T1塔楼在地铁50m控制线内，因此T1塔楼承压工程桩采用直径850的桩端后注浆钻孔灌注桩，桩长65m，桩身混凝土强度等级水下C30，持力层为1层，根据地铁保护要求，单桩竖向承载力特征值取3000kN。纯地下部分的抗拔桩采用直径650的钻孔灌注桩，桩长35m，桩身混凝土强度等级水下C30，持力层为1，单桩抗拔承载力特征值1600kN（根据试桩结果）。桩位布置图详见后附图纸。3、本工程通过合理布桩来控制沉降，沉降分析JCCAD软件进行分析。T1塔楼沉降约1.7cm。同时计算结果表明，在侧向地震力和风力作用下，主楼周边及出主楼一跨地下室桩的边桩效应明显，设计通过加强周边布桩来满足规范要求。4、根据地质报告所示，本工程地基土对混凝土有微腐蚀性；在长期浸水时，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性；在干湿交替时，对钢筋有弱腐蚀性；地下水对钢结构有弱腐蚀性；同时地下室面积较大，长度较长。考虑以上不利因素，地下室设计时采取外墙迎水面保护层内设置钢筋网片、合理设置后浇带以及混凝土中掺加减水抗裂剂等措施来控制结构的收缩裂缝。5、根据地质报告所示，本场地在20.0m范围内未发现有成层的饱和砂质粉土或砂土，故可不考虑地基液化问题。 6、本工程以地下室顶板为嵌固端，因地下室顶板结构标高不同形成局部错层，在错层部位采取措施，如提高抗震等级，加强构件的构造（如框梁加腋）等；提高地下室刚度，满足嵌固的刚度比及偏心率的要求，保证结构的安全。地下层和上部结构均存在超长结构，在设计、施工措施、材料选择等方面均应采取设置后浇带、抗震缝，通长配筋，加强长向楼板钢筋配筋率等有效措施，减少温度应力和混凝土收缩的不利影响。七、主楼建筑结构布置及超限情况说明 1、塔楼结构布置T1塔楼地上40层，结构高度149.1m（地上40层，首层层高10.0m,，标准层层高为3.5m和3.6m；其中11层、26层和38层为避难层），采用框架-剪力墙结构，楼、屋盖采用现浇梁板体系，其中框架抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为一级。塔楼标准层平面尺寸为长50mx宽37m(最小处29m)，由上下二个剪力墙围成的筒体（上下筒均为10.3mx10.5m）、外围框架柱和少量墙肢组成；核心筒宽度与塔楼高度之比为1/14.5。塔楼剪力墙底部加强区取底部6层，标高至22.650m，约束边缘构件标高至26.150m。塔楼基础埋深按室外地面至基础底板为16.80m，塔楼高度为149.1米。埋深满足高规桩基础1/18的深度要求。主楼剪力墙刚度较大，计算结果表明，底层框架柱占地震倾覆弯矩百分比X方向约32.8%，Y方向约20.6%；框架柱占地震剪力百分比X方向约20.1%，Y方向约5.8%。2、塔楼超限情况说明（根据超限高层建筑工程抗震设计指南第2版进行判别）2.1、T1塔楼超限情况认定2.1.1、塔楼高度超限, 超过A级高度120m及B级高度140m。2.1.2、首层塔楼局部室内外结构高差1.50m，存在错层。八、针对超限情况的抗震措施及抗震性能目标8.1、针对主楼超限措施8.1.1、对于高度超限a）控制结构自重，通过合理设计竖向构件断面尺寸，隔墙采用轻质材料等来控制自重。b）增加顶层大屋面楼板厚度为160mm。将B16层底部加强区的纵向构件作构造加强（如将其配筋量增加10%）。c）结构设计时采用调整剪力墙筒体的厚度，在地下室加厚剪力墙及增加剪力墙，以满足首层的可靠嵌固要求；在首层10米层高的范围内加厚筒体墙厚，加大边框架梁截面高度；上部分次收缩筒体截面，使得楼层抗侧刚度和抗剪能力上下均匀变化。8.1.2、对于首层局部错层对于错层位置的框架柱加强其抗震构造，提高抗震等级至特一级；增加边梁刚度，垂直方向框架梁采取竖向加腋等构造措施，以使水平地震力得到有效传递。8.2、抗震性能目标8.2.1、整体性能按高规性能C的要求，多遇地震下，结构完好无损坏，不需修理即可继续使用；设防烈度地震下，结构轻度损坏，一般修理后可继续使用；预估的罕遇地震下，结构宏观上中度损坏，关键构件轻度损坏，修复或加固后可继续使用。8.2.2、底层10m层高较大，底层框架柱要求达到中震不屈服，计算结果详见计算书。九、结构计算分析的主要结果汇总及比较1、计算软件：结构整体计算主要采用中国建筑科学研究院CAD工程部编制的SATWE软件（Ver2010.01）和金土木软件公司的ETABS软件（Ver9.2.0）进行计算分析，以PMSAP计算结果为参考。主要计算假定 ：l 地震力均采用耦联分析，振型数取15个；l 地震计算中考虑双向地震作用及5%的偶然偏心；l T1塔楼周期折减系数取0.80； l 按嵌固在地下室顶板进行计算。l 阻尼比取0.05；l 模拟施工加载3；l 多遇水平地震影响系数最大值0.08。l 弹性时程分析采用符合类场地及上海地区设计地震分组的三条加速度时程曲线，分别为T1塔楼（RH2TG，TH1TG，NIN2-4两条天然波一条人工波(Tg=0.90s)），三条波最大加速度幅值均取为35gal，均适用于7度多遇地震作用分析。2、反应谱法计算的主要计算结果汇总如下： T1主要计算指标类别计算指标SATWE结果ETABS结果PMSAP结果振动周期（s）T13.6656 (X)3.7956 (X)3.7564 (X)T23.1086 (Y)3.0042 (Y)3.0879 (Y)T32.8531 (扭)2.6248 (扭)3.0168 (扭)T41.09071.03501.1341T50.92980.94010.9736T60.87600.89600.8726T扭/T10.780.690.80结构总重（T）标准值144130140600144625质量参与系数X向99.50%99.26%98.1%Y向99.55%97.33%96.7%地震作用下底部剪力（KN）X向257072385025283Y向296642744029605地震作用下剪重比X向2.422.32.371Y向2.792.72.776地震作用下基底弯矩（KNM）X向210644419360002060787Y向243962223770002445924地震作用下最大层间位移比X向1.171.151.19Y向1.121.091.14地震作用下最大层间相对位移角X向1/ 8801/8051/816Y向1/10201/9881/1039风作用下底部剪力X向120841153012126Y向888782848916风作用下底部弯矩X向109043910150001092760Y向807349731500808903风作用下最大层间位移比X向1.081.181.11Y向1.011.021.01风作用下最大层间位移角X向1/18131/17561/1623Y向1/36601/38731/3748 本项目嵌固在首层，基底剪力和基底弯矩均按0.000标高起算2.1、计算结果的分析研判：（1）、X方向的底层位移角为1/2086,Y方向的底层位移角为1/2665。（2）、指标显示，两个软件整体指标较一致。3、多遇地震下弹性时程分析的主要计算结果汇总如下：T1主要计算指标RH2TGTH1TGNIN2-4三条波平均值备注嵌固端基底剪力（KN）X向23994184142236021589每条时程曲线的基底剪力均大于表二中总水平地震力的65%，三条曲线基底剪力平均值大于表二中结果的80%Y向24088286782786126875嵌固端基底剪重比X向2.25%1.73%2.10%-Y向2.26%2.70%2.62%层间最大位移角X向1/10221/10281/1027Y向1/14071/13181/1142最大楼层位移曲线见结构电算计算书-最大楼层位移角曲线见结构电算计算书最大楼层反应力曲线见结构电算计算书最大楼层剪力曲线见结构电算计算书最大楼层弯矩曲线见结构电算计算书 计算结果的分析研判：弹性时程分析的结果与反应谱法计算结果基本吻合，楼层刚度未见明显突变。每条时程曲线的基底剪力均大于反应谱法的总水平地震力的65%，三条曲线基底剪力平均值大于反应谱法的总水平地震力的80%，符合规范要求。4、弹塑性静力推覆分析的主要计算结果汇总如下：T1主要计算指标钢筋混凝土框架-核心筒结构最大层间位移角基底剪力满足的性能水准小震X方向1/152016304完全可使用Y方向1/160422910完全可使用中震X方向1/50843504基本可使用Y方向1/60957915基本可使用大震X方向1/21777442修复后可以使用Y方向1/28896815修复后可以使用推覆过程破坏情况如下图：X向中震（第21步）X向大震（第39步）Y向中震（第20步）Y向大震（第30步）4.1、计算结果的分析研判：4.1.1、T1塔楼（1）从推覆结果看，结构整体上能满足规范中性能C的各项指标，在中震时余量较大，但中震中后段至大震衰减较快。Y向刚度较X向大出许多，在大震情况下墙体破坏较多。（2）、主要破坏过程：破坏主要从连梁开始，随后少量剪力墙破坏，然后部分框架梁出现塑性铰。在大震时，框架柱均未出现塑性铰。5、舒适度验算（PMSAP计算结果）本工程结构顶点最大加速度计算结果如下表：T1主要计算指标顺风向加速度(m/s2)横风向加速度(m/s2)规