结构设计论文关于对某商务大厦结构设计的论文范文参考资料

结构设计论文关于对某商务大厦结构设计的论文范文参考资料 提要：结合工作经验，针对大厦工程设计出现的理由，通过调整剪力墙厚度、开洞位置等手段解决了内筒外框结构第一周期为扭转周期这一不利影响；分析了温度应力对超长楼板的影响，并提出处理意见；从计算及构造上解决了楼板开洞过大理由。对于梁托柱时柱位于梁塑性铰区所带来的理由，根据抗震设计基本概念予以解决。 关键词：商务大厦结构设计剪力墙抗震设计 该大厦地上部分主楼17层，裙房10层，地下5层，建筑面积13万m2。采用钢筋混凝土框架简体结构体系。主要功能如下：地下层35为汽车库(其中地下层5为人防，地下层34局部为库房、变配电室)，地下层12为展厅、员工食堂及厨房(局部夹层为自行车库)，首层为大堂、银行业务大厅及消防、电话用房，层2以上为办公、会议室等，层17为阳光温室。 各层层高：地下层5高36m，地下层34高33m，地下层12高36m，首层高57m，层217高39m，机房层高48m。框架柱截面：地下层5地上层4为1 0001 000，层58为900900，层9屋顶为800800。混凝土强度：地下层5一地上层4为C60C55，层58为C55C50，层9屋顶为C50C40。 办公类建筑常常把竖向交通筒设于建筑物的*，将能直接采光的房间作为办公用房，该大厦也采用了这种布局。这种布局对使用者是非常有利的，它能最大限度地减少黑房间，但对结构设计而言则存在着某种缺陷。从平面上看，大厦竖向构件的布置基本均匀，计算显示其平面内质心和刚心较为接近。但是，由于主要抗侧力构件混凝土筒体位于平面中心，使得抗扭刚度较小，结构第一周期通常为扭转周期，这是这类建筑的先天不足，设计时曾设想在外边缘增加剪力墙，增大抗扭刚度，但建筑师及业主均不满意。 为此，结构设计时采用了以下几项措施： 1)在内筒混凝土墙增加结构计算洞，降低平动刚度，降低第一周期中的扭转成分，计算洞大小可同施工洞，若尺寸太小，对降低第一周期中的扭转作用不明显，若太大，连梁会因抗剪截面不够而超筋； 2)增大边梁断面，增大扭转刚度，但是这对稀疏框架效果不明显； 3)根据建筑抗震设计规范(GB50011-xx)第523条的规定，对规则结构，平行车地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应应乘以蹭大系数；当扭转刚度较小时，增大系数不小于13，设计中此值取13； 4)根据建筑抗震设计规范第343条的规定，制约楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移，使之与楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值比值限制在12以内； 5)考虑楼板对梁刚度贡献的有利影响，将总信息中的梁刚度适当增大对降低抗扭成分有一定的作用。 采用上述措施后，扭转效应得到一定程度的制约，表1，2为采用SATWE软件计算的周期、位移结果。 大厦东西长1175m，南北长64m，远远超过混凝土结构设计规范(GB50010-xx)对现浇结构的长度规定。为此，在设计中根据建筑物高度将地面以上部分用防震缝分成两部分，但地下部分由于防水措施的限制而无法分成两部分。为了解决温度变化对 结构的影响，设计时采取了下列几项措施。 (1)为解决施工阶段混凝土收缩引起的裂缝，用后浇带将楼板分成若干段，每段长30m左右，后浇带均设于构件受力较小区域，待混凝土浇注两个月后再用掺加微膨胀剂并比同构件混凝士强度等级高一级的混凝土浇注。 (2)选用收缩性小的水泥，减小水灰比，选用含泥量小且级配良好的骨料；加强混凝土浇筑后的养护，保持长时间湿润状态。 (3)地上部分采用主楼与裙房分缝后，其长度仍超过混凝土结构设计规范限值，通过与建筑专业协商，采用外保温措施减小构件受环境温度变化的影响。 根据上述分析，在实际配筋时做如下处理：1)楼板上下各有一部分钢筋通长布置，该部分钢筋配筋率为028；2)对梁、板构件施加一定的预应力，考虑到混凝土均为带裂缝工作及混凝土在高应力下延性的降低低，预应力取值为12MPa，预应力钢筋采用+q524，强度为1 860MPa的钢绞线，并对板、梁均匀施加；3)高低跨处梁的腰筋适当加大，取尘14200；4)与混凝土墙接近的楼板处于较强的约束状态，其配筋应适当加大，同时，相关墙体配筋也应适当加大；5)结构变截面及孔洞边缘增配构造钢筋。 为了体现建筑物大堂的效果，凸显其高大、宏伟，建筑师在主楼层13取消了部分楼板，造成楼板上开洞面积超过建筑抗震设计规范限值，如图1所示，在x向轴 处，有效楼板宽度与该层典型楼板宽度的比值为40，超出规范限值不得小于50的要求，属平面不规则类型。楼板开大洞对结构计算的基本假定楼板无限刚会有一定的影响，同时，地震力的传递而言也是一个薄弱环节。为了更好地考虑楼板开洞的影响，在SATWE软件计算中，将相关楼板均设定为弹性楼板，考虑楼板平面外的影响，根据计算结果，对相关梁配置一定数量的通长钢筋；楼板在v向钢筋计算时，除考虑垂直荷载外，还考虑该处楼板钢筋承受本层地震力(不考虑混凝土作用且将地震力放大13倍)，即 （Fi为本层地震力）；将与混凝土中筒连接处的楼板局部加厚，增大与中筒的接触面积，从计算及构造上保证结构的安全。 图1 层3顶板平面局部开洞示意图 为丰富建筑立面效果，建筑师将层12以上轴，轴和轴处外柱向内侧偏移15m，即柱位于框架梁亡。由于该柱距梁端很近且承受很大的竖向荷载，梁端剪力很大，需要较大的梁断面。但该梁作为楼层梁的一部分，不允许其截面过大；同时，柱位于梁端附近，当强地震来临时，梁端会产生塑性变形，容易使上柱倾斜或倒塌，造成重大损失。经与建筑师协商，在不影响使用功能前提下，上柱与下柱之间设一段混凝土墙，使墙具有斜柱功能，如图2所示，这样，上柱荷载有效地传递给下柱；同时，又增大了梁节点处刚度，使得梁塑性铰远离柱底，实现强柱弱梁。层11顶板处梁承受横向拉力为910kN，通过施加预应力来抵消此部分拉力。 图2 轴，轴梁托柱示意 (1)办公类建筑采用内筒外框体系，扭转常常为第一周期。可通过适当调整剪力墙布置、外筒厚度等措施来减小扭转的成分，并满足建筑抗震设计规范对位移的要求。 (2)超长楼板在竖向刚度较大的地方易产生应力集中现象，应适当加强配筋；通过施加一定程度的预应力，可减少温度变化对构件的影响。 (3)楼板开洞超过建筑抗震设计规范限值时应考虑弹性楼板的计算模式；对薄