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案例 某高层建筑结构体系的选择 某综合性办公大楼 主楼36层 地下两层 屋顶标高139 7m 首层5 5m 2 5层4 8m 1 5层为商业及餐饮服务 21层为避难及设备层 层高5m 其余为办公用 层高3 6m 抗震设计按基本烈度8度考虑 H类场地土 根据国家对不同体系钢筋混凝土结构的适宜高度的规定 该项目应选用筒中简结构 但是原设计者采用的方案为钢筋混凝土外框内筒结构 平面为圆形 外直径44m 钢筋混凝土核心筒具有很大的抗侧刚度和强度 承担大部分水平荷载 在纵横两方向的外圈 设置8根巨型型钢混凝土柱 可承受部分剪力 另外在角部布置8根圆柱 以承受竖向荷载为主 为加强整个结构的抗侧刚度 减少层间及屋顶侧向位移 在21层和35层 设置了两道刚性层 原设计方案的主要构件尺寸为 核心筒外围混凝土墙厚度从600mm逐渐减小为400mm 巨型柱断面尺寸从2500 1300mm变化为2000 1300mm 角部8根圆柱断面从1500mm变化为1300mm 主要框架梁尺寸450 650mm 400 700mm 计算结果 结构自振周期最大为3 145 顶点层间最大位移如下表所示 为了考察其功能水平 将规范中框筒结构的限值要求同时列于表中 便于对比 从表可看出 本项目由抗震控制 风荷载作用下位移很小 说明结构刚度很大 与规范要求相比还是比较保守和安全的 该方案为典型的框架一简体结构 受力明确 传力清晰 框架柱部分的结构面积 底层柱为40 13m2 顶层柱为31 41m2 结构占用的面积较大 根据钢筋混凝土结构的适宜高度的规定 该方案采用筒中筒可能更经济 为此提出接近于筒中筒结构的改进方案如下图所示 即钢筋混凝土核心筒体不变 外框架柱改为30根1000 1000mm的普通钢筋混凝土柱 框架梁尺寸不变 经过计算 结果如下 顶点最大位移和层间最大位移如下表所示 套用简中筒结构的规范限值 也同时列于表中 便于对比 可见 计算结果也满足规范要求 而且从抗侧移角度看仍有潜力可挖 功能分析 改进方案类似于筒中简结构 开洞率为66 柱间距为4 6m 能较好地满足抗侧移的功能要求 无论根据何种结构的规定限值 方案都满足要求 改进方案外框架柱的结构面积 底层柱 1m lm 30 30m2 比原方案减小10 13m2 顶层柱 0 8 0 8 30 19 2m2 比原方案减小12 21m2 假定内核心筒和楼屋盖系统保持不变 仅考虑结构体系改变而引起的外框柱子的变化 方案改进前后的对比如下 柱子截面面积减小 结构面积减少 若每层平均减小11m2 则36层总计可以减小结构面积约400m2 即增加净使用面积400m2 柱子截面的减小 也同时意味着钢筋混凝土材料消耗减少 每层平均按11m2计算 结构总高度139 7m 总计可以减少混凝土用量1540m3 由于混凝土用量减少 使得结构重量减轻 荷载降低 共计减少荷载 1540m3 25kN m3 38500kN 因此可减少桩的
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