南通抗震审查设计说明

1、一、工程概况 本工程为办公、酒店、会议三为一体的综合建筑。主楼平面为 4米 X 米的规那么长方型。 结构地上局部为 54层，顶部另有 50 米高的 构架，主要屋面处的高度为 209.80 米。裙房五层高度 2 米，以中部 通高的酒店大堂与主楼相连。 设有 2 层地下室，埋深为总建筑面积约 11万平方米。其中，地上局部为约为 10 万平方米，地下局部约为 1 万平方米。 将形成大型综合性高端精品商务社区。 工程处于连接南通 市老城区和经济开发区的重要位置， 将打造成南通新城核心的标志性 建筑。二、设计依据1、国家标准、规程：?建筑结构可靠度设计统一标准? GB50068-2001； ?建筑抗震设

2、防分类标准? GB50223-2004；?建筑结构荷载标准?GB50009-20012006年版；?建筑地基根底设计标准? GB50007-2002；?建筑抗震设计标准? GB50011-2001；?混凝土结构设计标准? GB50010-2002 ?高层建筑混凝土结构技术规程?JGJ3-2002。?钢结构设计标准? GB50017-2003； ?高层民用建筑钢结构技术规程?JGJ 99-98；?型钢混凝土组合结构技术规程? JGJ 138-2001；?地下工程防水技术标准? GB50108-2001； ?高层建筑箱形与筏形根底技术标准? JGJ6-99；?建筑桩基技术标准? JGJ 94-94

3、。?人民防空地下室设计标准? GB50038-2005；2、现行江苏省地方标准、规程。3、建筑、机电等专业提供的设计条件。4、工程地质勘察报告：启东市建筑设计院提供的?南通中南国际贸 易中心岩土工程勘察报告?详勘阶段 工程编号：2006136三、设计条件1、结构的设计使用年限本工程设计使用年限为50年。2、建筑物的建筑结构平安等级为二级。地基根底设计等级：甲级地下工程防水等级：二级。桩基平安等级：一级。3、本工程地下人防抗力级别为核 6级。四、设计荷载1、楼面，屋面恒载及活荷载功能分区楼面恒载标准值KN/川、不含板自重楼面活荷载标准值KN/ m2J办公室舞厅，大堂客房空调机房、电梯机房1.2消

4、防疏散楼梯， 公共楼梯1.5发电机房，变配电室1.210大会议厅，商场避难层卫生间办公、客房卫生间公共局部餐厅走廊，门厅上人屋面特殊房间设备重另外计入。2、风荷载：根据?建筑结构荷载标准?GB50009-20012006年版附录D,取南通市100年一遇根本风压为0.50kN/ ，风压高度变化系数按 地面粗糙度B类取值。3、雪荷载:根据?建筑结构荷载标准?GB50009-2001附录D,取南通市50 年一遇根本雪压为0.25kN/ m2o4、地震作用根据?建筑抗震设计标准?GB50011-2001附录A，南通市抗震 设防烈度为6度，设计根本地震加速度0.05g,设计地震分组为第一组。场地类别为皿

5、类，S。地震影响系数最大值为0.04侈遇地震12中 震。计算地震作用时，采用?建筑抗震设计标准?GB50011-2001提 供的地震影响系数曲线，5根据?建筑抗震设防分类标准?GB500223-2004本工程建筑物抗震设防类别为丙类。主楼内人员数量小于 10000人五、工程地质与水文条件1、根据勘察报告，场地地层自上而下依次为： -1.20m,平均 0.96m;层底标高：2.057m,平均 2.35m-1.20m,平 均 0.96m。 层粉质粘土夹粉土 ： 黄褐色 - 青灰色 , 可塑 , 含铁锰结核 , 捻面较 光滑 , 稍有光滑 , 中等韧性 , 中等干强度 , 中压缩性 , 本层下部夹粉

6、土。 场区普遍分布，厚度:1.00-3.90m,平均m;层底标高:,平均0.27m-0m, 平均 m。 层粉砂夹粉土 : 灰色, 稍密 , 饱和, 主要成分为石英斜长石 , 夹粉 土 薄 层 。 场 区 普 遍 分 布 ， 厚 度 :10-18.50m, 平 均 m; 层 底 标 高:-17.91-14.53m, 平均-15.52m;层 底埋深:18.00-21.00m,平均 18.83m。 层粉细砂 : 灰色 , 密实 , 饱和, 主要成分为石英斜长石 , 中压缩性，。场区普遍分布，厚度:10.00-15.00m,平均1m;层底标 高:-30.68-27.34m, 平均-28.46m;层 底

7、埋深:30.70-34.00m,平均31.78m。 层淤泥质粉质粘土夹薄层粉砂 : 以淤泥质粉质粘土为主 , 夹薄 层粉土、粉砂及粉质粘土 , 灰色 , 稍有光泽 , 中等干强度 , 中等韧性 , 流 塑软塑，中压缩性。场区普遍分布，厚度：14.50-19.80m,平均m;层 底标高 :-48.47-43.14m, 平均 -44.66m; 层底埋深 :46.50-51.70m, 平 层粉细砂：灰色,密实，饱和,主要成分为石英斜长石。场区普遍分布，厚度：13.70-19.20m,平均 17.49m;层底标高:-63.35-61.13m, 平均-62.44m;层底埋深:64.50-66.60m,平

8、均 65.73m。 层中粗砂：灰黄色，密实,颗粒级配良好-均匀，主要成分为石 英斜长石。该层未穿透。桩基设计参数见下表:土层 序 号土层名称层厚m钻孔灌注桩予制桩压缩模量MpaQsikkpaQpkkpaQsikkpaQpkkpa2粉质粘 土夹粉12153粉砂夹 粉土50704粉细砂8010070005淤泥质 粉质粘 土夹薄 层粉砂40606粉细砂801007中粗砂未见底130400015035备注：Qsik为第i层桩侧土极限侧阻力标准值，Qpk为桩端土极限端阻力标准值。2、地下水根据野外钻探，地下水类型为孔隙潜水，主要赋存于24层土中, 水位主要受大气降水和地表水补给影响， 勘探期间测得平均初

9、见地下 水位标高为 1.467 米黄海高程。场地历年最高水位为自然地面下 0.5 米黄海高程 2.8 米，为抗浮最高水位，地下水位年变化幅度 为 0.52.0 米黄海高程 2.81.3 米 .场地地下水对混凝土结构无腐蚀性， 对钢筋混凝土中钢筋在长期 浸水部位无腐蚀性， 在干湿交替部位具弱腐蚀性， 对钢结构具弱腐蚀 性。3、由勘察报告可知拟建场区内无液化土。六、上部结构设计南通国际贸易中心工程主楼 54层、裙楼 5层，设有 2层地下室， 其中主楼办公层层高为 4米，酒店层层高为，裙房层高为 5 米。 在主楼与裙楼之间地下室顶板以上设置防震缝， 地下室顶板以下连为 整体，设计时采用控制沉降、 设

10、置后浇带调整沉降差等措施而不设永 久沉降缝。主楼檐口标高 208.70米，室内外高差米，结构总高度 209.8 米， 不包括出屋面电梯机房及水箱间。采用钢筋混凝土框架 - 筒体结构。 根据建筑物高度，按造?高层建筑混凝土结构技术规程? JGJ3-2002， 抗震分类确定地下室顶板以上主楼框架及核心筒剪力墙抗震等级均 为二级。裙楼采用现浇钢筋混凝土框架，框架抗震等级为四级。结构计算以地下室顶板为嵌固部位，地下室顶板厚度为 200，地 下一层等效剪切刚度大于地上一层等效剪切刚度 2 倍以上。裙楼设计：5层裙楼长为49米18轴宽为50米BN轴高23米,采用现浇钢筋混凝土框架，为满足使用功能、建筑方案

11、的要求，在58 轴二层以上至屋面有中庭处开大洞造成楼板不连续， 而竖向刚度 无突变，为平面不规那么而竖向规那么的结构， 计算时采用符合楼板平面 内实际刚度变化的计算模型， 并计及扭转的影响， 严格控制楼层竖向 构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不大于楼层两端弹性水平 位移和层间位移平均值的 1.5 倍。主报告厅处梁跨度较大且梁高受限， 局部框架梁及次梁 主报告厅 采用预应力混凝土梁或钢梁 大堂屋 面。楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，板厚一般为120mm.,局部加厚为 150m m。结构布置与构件尺寸详见具体图纸。二主楼设计：主楼的主体结构高度为 209.8 米，超过?高层建筑混凝土结构 设计技术

12、规程?规定的 A 级高度150 米，框架 -核心筒结构 ，属于 不超过 B 级建筑高度 210 米 超高层建筑，平面为 4x 米的规那么长方 形，高宽比小于，其中核心筒外侧尺寸为 22.5x18.1 米，为平面尺寸 的 45%，高宽比为 1/11 。根据标准，结构规那么性的判断平面及竖向规 那么性如下：扭转规那么性：主楼扭转为主的第一自振周期 Tt 与平动为主的第 一自振周期 T1 的比值小于，在考虑偶然偏心的地震作用下，楼层的 最大弹性水平位移和层间位移分别与该楼层两端弹性水平位移平均 值和层间位移平均值的比值小于，属于扭转规那么。凹凸规那么性：结构平面凹凸尺寸及平面尺寸均未超出标准限值，

13、属于凹凸规那么。楼板局部连续性：楼板的尺寸和平面刚度的变化，酒店中庭开 洞面积计入电梯和通风排烟井和有效板宽，均未超出标准限值， 属于楼板连续，无较大错层。侧向刚度规那么性：所有楼层侧向刚度均未超出标准限值，属侧 向刚度规那么结构。竖向抗侧力构件的连续性：主楼竖向抗侧力构件的内力向下传 递连续。楼层承载力的突变：主楼抗侧力结构的层间受剪承载力均不小 于相邻上一楼层的 80%，楼层承载力不存在突变。由此判断主楼结构平面及竖向均规那么的高度不超过 B 级高度的 超高层建筑。主楼采用现浇钢筋混凝土框架 -核心筒结构；利用楼梯、电梯间 及后勤用房的围合墙体形成钢筋混凝土剪力墙核心筒 , 并由连接每层

14、柱和核心筒的主梁提供框架作用、以形成框架-核心筒效应共同抵抗 水平风力及水平地震的作用。 保证了建筑物具有良好的抗震性能和强 风作用下良好的舒适度。主楼的核心筒及主要框架柱的排列在几何形状上根本对称，虽 然主楼在 2/3 高度除开有中空大厅，贯穿其上 15 层，导致整体结构 不完全对称，然而计算分析说明整体结构的偏心与扭转现象非常轻微。主楼的楼面为钢筋混凝土梁板结构。楼板由大致等距的钢筋混 凝土梁承托。楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，整体性良好。塔楼标准 层的内梁高度为700mm框架边梁高度为800mm楼板厚度为120mm 结构布置及构件尺寸详见具体图纸。七、结构计算及分析根据建筑物使用功能，结构

15、形式和抗震设防烈度要求，进行上 部结构的整体空间分析计算。1 计算软件1 采用中国建筑科学研究院 PKPM-CAD 工程部编制的?多层 及高层建筑结构空间有限分析与设计软件 SATWE?2006.06。2韩国POSC公司编制的MIDAS-GE空间有限元结构分析与设计软件2计算参数1抗震设防烈度为6度，场地类别为皿类。主楼：分别采用振型分解反响谱法和时程分析法计算结构响应，弹性时程分析分别取地面运动最大加速度为18gal,选取PKPM软件提供的两条实测波 TH仃G045,TH3TGC和一条人工波 RH1TG04。裙楼采用振型分解反响谱法计算结构响应。 2主楼考虑中震下的结构性能分析。取水平地震影

16、响系数最大 值a 2。3计算结果与分析1主楼：振型分解反响谱法分别计算了结构在竖向荷载、X、Y方向的风荷载及地震作用下的内力与位移。结果如下：计算程序SATWE周期骨口. 序号周期sX向平动比例Y向平动比例扭转比例自振周期(秒)T15.13980.001.000.00T24.25741.000.000.00T33.26150.000.001.00T41.5938T5154T61.2497T70.8200T80.7546T90.6264T3为第一扭转周期Tt/T1 - 0.63方向X向Y向有效质量系数93.05%94.76%地震作用基底总剪力Qo (kN)1269611018Qo / Wt (%

17、)基底总弯矩Mo (kN m)1,221,0491,171,340水平 位移最大层间 位移角 u / h1/21771/1703r所在楼层4843标准限值1/588风载作用总风力Qo (kN)1627818092基底总弯矩Mo (kN m)22548742565488水平 位移最大层间 位移角 u / h1/16941/1084r所在楼层4342标准限值1/588重量(包括承重结构，非承 重结构,活荷载)总重量Wt (kN)1,968060计算程序MIDAS-GEN周期骨口. 序号周期sX向平动 比例Y向平动 比例扭转比 例自振周期(秒)T125T2T3T4T5T6T71T8T9T3为第一扭转

18、周期 Tt/T1 - 0.53方向X向Y向有效质量系数91.56 %92.19 %地震作用基底总剪力Qo (kN)1192711412调整后的Qo / Wt (%)0.550.53基底总弯矩Mo (kN m)13688501308419水平位移最大层间 位移角 u / h1/21831/1996所在楼层4945 , 46标准限值1/588风载作用总风力Qo (kN)1475716110基底总弯矩Mo (kN m)18745202043967水平位移最大层间 位移角 u / h1/1536.1/1253所在楼层4947标准限值1/588重量(包括承重结构，非承重结构， 活荷载)总重量Wt (kN

19、)2169420结论：1x 向刚重比 3.32, y 向刚重比。均通过了结构整体稳定的验 算。Y 向刚重比小于 2.7 ，应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构 内力和位移的不利影响。2框架柱轴压比均小于 0.7，剪力墙轴压比均小于 0.55。3在地震作用下， 结构的楼层层间最大位移角均满足标准要求。4变形曲线特征：结构最大楼层位移曲线X 向和 Y 向均过渡光滑，无拐角出现。表达了框架 - 筒体的典形受力特征。5.主楼按100年一遇、地面粗糙度B类情况下的风荷载作用时 结构层间最大位移角满足规程要求。6顶点加速度：顶点舒适度按照 10年一遇的风荷载计算，建筑物顶点顺风加速度/s2 ;建筑物顶点横

20、风加速度0.13 m/s2，均小于标准要求 / s2 扭转位移比：在考虑偶然偏心影响的水平地震作用下，楼层竖向构件的最大层间水平位移与平均层间位移的比值如下表：satwe计算结果位移单位：mr方向最大 层位 移平均 层位 移最大 位移/ 平均 层位 移标准 限值所在楼层最大 层间 位移平均 层间 位移最大层 间位移/ 平均层 间位移标准 限值所在 楼层X向 -5%22X向 +5%33Y向 -5%22Y向 +5%22验算结果显示位移比指标均未大于1.2,且第一扭转周期与第一平动周期的比值小于。墙、柱倾覆力矩在水平地震作用下，墙、柱倾覆力矩百分比列表如下：SATWE计算结果方向总地震倾覆力矩柱承受

21、倾覆力矩 占总倾覆力矩百份比墙承受倾覆力矩占 总倾覆力矩百份比X向1864256kN . m%(387820 kN . m)%(1476436 kN . m)Y向1628191kN . m26.2%(426348 kN . m)73.8%(1202243 kN . m)从计算得知，在抗侧构件中，剪力墙承当的倾覆力矩占总倾覆力矩的73.8%至max的较小值采用。中震下的结构性能分析取水平地震影响系数最大值 a 2,在SATWI中进行中震分析。结 果显示，在水平地震力的作用下，x和y向的最大层间位移角分别为 1/758和1/588，这说明主楼结构中的竖向构件剪力墙和柱，在中 震作用下，仍能保持弹性

22、工作，主体结构具有良好的抗震性能。计算结果显示，中震下的剪力墙底名义剪应力小于0.4ftk 混凝土的抗拉强度标准值。基于性能的抗震设计该工程的特点总高度较大，但平面及竖向较规那么，核心筒尺寸较 大，按6度设防，截面承载力不受小震的地震力控制，由风荷载控制。 其性能要求是：增大外框架承当的地震力，且底部的框架柱设型钢或 芯柱加强。除少数外框架梁外竖向构件墙，柱在中震下均保持弹 性，最大层间位移在结构的43层，中震下底层墙平均剪应力小于0.4ftk，接近满足大震下不出现剪切裂缝的控制条件，大震下底部加 强部位根本上不屈服。结构总体上到达性能目标C类的要求。2主楼：弹性时程分析法：选取PKPM软件提

23、供的两条实测波和一条人工波进行分析验算。 结构分析及设计采用SATW与MIDAS-GE空间有限元结构分析与设计 软件。SATWE计算结果位移单位：mri结构响应方向最大层 位移平均 层位 移最大位 移/平 均层位 移基底剪 力最大层 间位移平均层 间位移最大层 间位移 /平均层间位 移最大层 间位移 角TH1TG045X向11.0192731.021/2947Y向86721/4054TH3TG045X向1.01101381.041/2761Y向：87461/2273RH1TG045X向51 . 150.9127591.011/2248Y向101981/2021结果显示，每条时程曲线计算所得的结

24、构底部剪力均大于振型分 解反响谱法求得的底部剪力 65%，三条时程曲线计算所得的底部剪 力的平均值大于振型解反响谱法求得的底部剪力80%，均满足标准要求。且结构最大层位移，最大层间位移角均小于CQC法计算的结果。 总体而言，时程法计算结果与反响谱法计算结果根本吻合， 符合设计 标准的要求。3针对B级高度的高层建筑采取的主要措施在设计中采取以下主要技术措施：按标准要求严格控制剪力墙及框架柱的轴压比，并在主楼结构 底部设置型钢柱或芯柱加强，以增强结构体系的可靠度。按标准严格对构件进行承载能力极限状态计算和正常使用极 限状态验算，在构件设计时，按标准要求采取相应的构造措施。按标准要求控制周期比和位移

25、比，以尽可能限制结构的扭转效 应。按标准严格控制最大位移角，使结构具有足够的刚度，以防止 产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。按标准严格控制层刚度比，以防止薄弱层的存在，使结构在强 烈地震作用下不会在薄弱部位产生较大弹塑性变形，导致结构严重破坏甚至倒塌。为减轻结构自重、减少地震反响，以降低结构建造本钱，同时, 为合理控制整个结构体系的刚度分布，以使结构体系能很好地适应地 震作用。在进行结构构件布置时，竖向构件断面随着楼层的增加而相 应减小,在剪力墙上的适当位置布置必要的结构洞同时,合理安排水平构件的布置，以构成合理有效的梁板体系，形成清晰有效的结构传 力路径。严格按强剪弱弯、强

26、柱弱梁、强节点弱构件的原那么进行结 构设计。通过主塔楼进行较为详细和精确的分析计算，同时相应采取了积 极和有效的措施，在多遇地震作用情况下，主楼的结构体系完全能满 足有关标准和标准的规定，到达超高层的抗震设计要求，考虑中震地 震作用时，结构体系仍能保持在弹性状态而未屈服。4裙楼：振型分解反响谱法分别计算了结构在竖向荷载、X、Y方向的风荷载及地震作用下 的内力与位移。结果如下:计算程序SATWE周期骨口. 序号周期sX向平动 比例Y向平动 比例扭转比例自振周期T1T2T3秒/.V口T5T69 0一一1 /T 第 为向 方向X向Y数 量 质 效 有地震作用O Q 前5424皿移水M角 W移 大立

27、最仁h U风载作用(k O Q 力 风 总55 O 11W移水M角 W移 大立 最仁h U结一g二承br47活 量、, 重沟k wt( 量 重 总结论:1. x向刚重比,y向刚重比。均通过了结构整体稳定的验算2. 框架柱轴压比均小于0.9。3. 在地震和风荷载作用下，结构的楼层层间最大位移角均满足 标准要求。扭转位移比在考虑偶然偏心影响的水平地震作用下，楼层竖向构件的最大 层间水平位移与平均层间位移的比值如下表：位移单位：mri方向最大 层位 移平均 层位 移最大 位移/ 平均 层位 移标准 限值所在楼层最大 层间 位移平均 层间 位移最大层 间位移/ 平均层 间位移标准 限值所在 楼层X向

28、-5%10.551.071.554152X向 +5%91.5591.52Y向 -5%1.221.551.241.51Y向 +5%11.55151验算结果显示位移比指标均未大于1.5,且第一扭转周期与第一平动周期的比值小于0.9。八. 地下室与根底设计1、地下室本工程整体地下室长约105米，宽约55米，共二层。除地下室设备用房外地下两层均为甲类防空地下室，抗力级别为核6级。地下一层层高为米，地下二层层高为米。主楼局部底板厚 3米，埋深为 13.5米，大于房屋高度的1/18。地上主楼与裙房层数相差很大，荷载 差异悬殊。因此需采取有效的措施克服混凝土收缩、温度应力、不均 匀沉降等问题。拟采取在主楼与裙房之间位置设置后浇带，主楼采用长桩减小其 沉降量，以到达减少上下建筑物间的差异沉降的目的，并加强通长构件的通长配筋构造，