浅论某超高层结构设计

最新 精品 范文 参考文献 专业论文 浅论某超高层结构设计浅论某超高层结构设计 浅论某超高层结构设计 摘 要 以下本文结合工程实际 对超高层建筑的结构设计进行 计算分析 并论述了有关抗震构造的加强措施 可为同类设计提供参 考 关键词 框架 核心筒结构体系 超高层 抗震性能分析 动 力弹塑性时程分析 中图分类号 TU323 5 文献标识码 A 文章编号 1 工程概况 本工程为一幢超高层综合写字楼 图 1 主楼结构平面尺寸 为 34 6 34 6 m 核心筒尺寸为 12 6 15 1 m 主楼地下 5 层 高 20 4 m 地上 47 层 结构出地面高度 179 6 m 其中裙房共 7 层 高 34 5m 除避难层层高为 3 9 m 外 其余标准层层高均为 3 4m 抗震设防烈度为 6 度 基本地震 加速度为 0 05 g 设计地震分组为第一组 建筑抗震设防类别为 丙类 结构抗震等级为二级 主楼基本风压按 100 年重现期风压值 0 45 kPa 考虑 地面粗糙度为 B 类 图 1 建筑效果图 2 结构抗震超限情况及性能设计目标 本工程为高度超限的高层结构 设计时采用两阶段的抗震设计 并采取相应的抗震构造措施来满足三个水准的要求 抗震设计在满 足国家及地方规范的基础上 根据性能化抗震设计方法进行设计 并采取表 1 的性能控制目标 表 1 结构构件抗震性能目标 3 结构抗震性能计算分析 分别进行结构在多遇地震 设防地震及罕遇地震作用情况下分 析 最新 精品 范文 参考文献 专业论文 3 1 多遇地震下结构性能分析 3 1 1 多遇地震下振型分解反应谱法计算分析 采用扭转欧联振型分解反应谱法对结构进行多遇地震作用下弹 性分析 在强制刚性楼板假定条件下采用 STAWE ETABS 及 MIDAS Building 进行对比计算分析 控制结构的位移比 位移角 周 期比 刚度比 抗倾覆及整体稳定等指标 上述不同力学模型计算 结果表明 主要控制指标结果相近 未出现异常 表 2 3 为周期 及位移角计算结果比较 表 2 结构周期及振型 表 3 风和地震作用所得层间位移角 3 1 2 多遇地震下弹性动力时程分析 根据拟建场地特性选取了 2 组天然地震波 1 组人工波作为时 程分析的输入 3 组地震波的反应谱与 抗规 标准地震反应谱的 基本吻合 结构前三周期点上地震波反应谱的平均值与 抗规 标 准地震反应谱相差均在 20 以内 多遇地震弹性时程分析所得结构 底部剪力峰值与按照 抗规 振型分解反应谱法进行分析所得的底 部剪力的对比情况 可见单组地震波输入所得的底部剪力峰值均在 抗规 振型分解反应谱法 CQC 的 65 135 之间 3 组地震 波结果的平均值与 抗规 振型分解反应谱法 CQC 结果之差在 20 以内 满足高规要求 表 4 时程分析底部剪力与 CQC 反应谱法对比 多遇地震时程分析时地震波主分量峰值统一取为 18cm s2 3 组地震波时程结果的平均值与 CQC 法的结果吻合较好 单组地震波 计算所得的结构底部剪力峰值的最小值达到了反应谱法底部剪力的 89 X 主向时 3 组地震波时程计算所得的结构最大层间位移角包 络值为 1 2034 Y 主向时该值为 1 2012 均小于按照规范规定计 算所得限值 1 680 多遇地震作用下结构 构件的设计均取时程分 析和反应谱方法的较大值 对反应谱方法的计算结果采用相应楼层 最新 精品 范文 参考文献 专业论文 地震力放大的方法来调整楼层地震剪力 最终计算结果均能满足规 范要求 3 2 设防地震下结构性能分析 3 2 1 设防地震下振型分解反应谱法计算分析 采用中国建筑科学研究院研制的多层及高层建筑结构空间有限 元分析与设计软件 SATWE 进行结构的中震弹性和中震不屈服设计 场地特性参考 抗规 规定取值 场地特征周期为 0 35 s 水平 地震影响系数最大值取为 0 12 对应于 5 阻尼比 1 位移分析 设防地震反应谱分析得到的结构两个主向的层 间位移角 X 向最大层间位移角为 1 673 位于第 34 层 Y 向最大 层间位移角为 1 720 位于第 34 层 均小于性能目标设定的设防 地震下层间位移角限值 1 340 2 承载力分析 1 设防地震作用下 2 号楼核心筒剪力墙按照正截面承载力不 屈服进行设计 其受剪承载力满足下式要求 GSGE EhS Ekh Rd RE 1 式中 G 和 Eh 分别为重力荷载代表值和水平地震作用 地震作用效应的分项系数 RE 为抗震承载力调整系数 SGE 和 S Ekh 分别为重力荷载代表值 效应和未经调整的水平地震作用标准值效应 Rd 为承载力设计值 计算表明 2 号楼结构核心筒剪力墙均能满足性能目标的要求 2 设防地震作用下框架柱按弹性设计 分析表明 所有框架柱 均能满足式 1 的要求 3 设防地震作用下框架梁按正截面承载力不屈服进行设计 4 验算表明 钢筋混凝土连梁受剪承载力均满足下式 达到性 能目标要求 SGE S Ekh Rk 2 式中 Rk 为按照材料强度标准值计算的截面受剪承载力 其余符号同式 1 3 2 2 设防地震下非线性动力弹塑性计算分析 计算程序为中国建筑科学研究院研制的 EPDA 结构动力弹塑性 最新 精品 范文 参考文献 专业论文 分析程序 梁 柱等构件采用纤维束模型模拟其弹塑性性质 剪力 墙则采用非线性壳单元模拟 设防地震下的结构非线性时程分析采 用 2 组天然地震波和 1 组人工波共 3 组地震波作为输入 地震波 水平主分量的加速度峰值按照 抗规 的规定调整为 0 05g 水平 次方向的加速度峰值调整为 0 0425g 结构阻尼比仍取为 0 05 鉴于目前地震工程学科的研究尚存诸多课题有待解决 以及适宜的 地震动加速度记录较少 处理非线性时程分析位移结果时仍需参考 多遇地震的弹性反应谱分析结果 具体做法是 将弹塑性分析得到 的结构某部位在某地震波下的弹塑性位移与该部位在该地震加速度 记录下的多遇地震位移之比作为弹塑性位移放大系数 多组地震波 的弹塑性位移放大系数包络值与结构弹性反应谱方法得到的该部位 位移之积作为其结构弹塑性位移 本报告中对设防地震和罕遇地震 非线性时程分析所得结构位移结果均采用这一处理方法 设防地震作用下的弹塑性层间位移角 X 主向和 Y 主向时最大 层间位移角分别为 1 453 第 27 层 和 1 563 第 28 层 分别 为规范弹性层间位移角限值的 1 50 倍和 1 21 倍 均小于设防 地震水准下结构性能目标所定位移角限值 1 340 设防地震作用下各组地震波 X 向底部剪力峰值与相应多遇地震 水准时底部剪力峰值之比的平均值为 2 04 Y 向为 2 13 设防 地震和多遇地震的主分量加速度峰值之比为 2 72 X 主向和 Y 主 向设防地震作用下结构底部剪力峰值与相应的多遇地震作用下结构 底部剪力峰值之比均小于加速度峰值之比 表明结构在设防地震作 用下部分连梁出现塑性铰后 结构刚度有所下降 结构部分耗能机 制已经形成 吸收的地震作用较相应的弹性结构有所减小 3 3 罕遇地震下结构性能分析 罕遇地震作用下结构的层间位移角计算方法同设防地震时的情 况 即以各组地震波罕遇水准输入得到的结果与相应多遇地震输入 结果的比值的包络值和多遇地震弹性反应谱分析的结果的乘积作为 罕遇地震下的结构反应 结构罕遇地震下 X 向和 Y 向最大层间位 移角出现在 27 层 达到 1 189 Y 向最大楼层层间位移角为 1 207 28 层 罕遇地震下最大层间位移角均小于罕遇地震水准时 最新 精品 范文 参考文献 专业论文 结构性能目标所定限值 1 170 各组地震波 X 向底部剪力峰值与相应多遇地震水准时底部剪力 峰值之比的平均值为 3 48 Y 向为 3 83 罕遇地震和多遇地震 的主分量加速度峰值之比为 6 94 X 主向和 Y 主向罕遇地震作用下结构底部剪力峰值与相应的多遇地震作 用下结构底部剪力峰值之比均明显小于加速度峰值之比 表明结构 在罕遇地震作用下塑性发展程度较为显著 结构刚度下降较多 地 震输入能量大多被进入塑性阶段的构件耗散 1 为提高结构核心筒剪力墙在罕遇地震下的抗剪能力 各片 剪力墙的承担的剪力值均偏于安全地采用罕遇地震弹性反应谱分析 的结果 剪力墙的截面控制条件采用下式 VGE V EK 0 15 cfckbh0 3 式中 VGE 和 V EK 分别为重力荷载代表值和地震作用标准值产 生的构件剪力 c 为混凝土强度影响系数 fck 为混凝土强度标准 值 b 和 h0 分别为构件截面宽度和有效高度 验算表明 所有剪 力墙均能满足式 3 的要求 2 罕遇地震下混凝土框架柱正截面承载力满足公式 2 斜截面承载力满足公式 1 均达到了性能目标的要求 外框架的 大部分梁已经进入屈服阶段 满足性能目标的要求 3 罕遇地震下部分钢筋混凝土连梁已屈服 经验算 其抗剪 能力满足下式的要求 4 式中符号意义同公式 3 罕遇地震下连梁不会发生剪切控制 型的破坏 保证了连梁良好的受弯耗能能力 达到性能目标的要求 4 抗震措施及抗震性能分析结论针对本结构高度超限 采取比 规范更严格的抗震措施 对于框架柱采取以下措施 框架剪力进 行了高于规范水准的调整 保证了结构二道防线的实现 剪力调 整取 max min 0 20Q0 1 5Vmax 0 2Q0 Vi 提高 柱的配箍率 短柱控制较小剪压