电视台大楼结构抗震超限报告

重庆电视台结构抗震超限

设计可行性论证江苏省设计院股份有限公司2013年6月6号1、工程概况项目数值限值A限值B超限判断平面不规则扭转位移比1.52≤1.6≤1.2超限B相邻层偏心率0.25无≤0.15相邻层质心相差与边长的比值0.17无≤0.15结构平面凹进的一侧尺寸与相应投影方向总尺寸的百分比0.49≤0.4≤0.35超限A结构平面突出部分长度与连接宽度的比值3.8无≤2.0超限B竖向不规则上部楼层收进后的水平尺寸与相应下部楼层水平尺寸之比0.48无≥0.75超限B超限自评超限（规则性超限，且局部有斜柱和跃层柱）2、结构超限情况本工程为平面及竖向均不规则的A级高度高层建筑，属于超限高层建筑。建筑第五层结构模型建筑第六层结构模型建筑第七层结构模型典型剖面结构模型典型剖面结构模型抗震烈度众值烈度设防烈度罕遇烈度（参考级别）（小震）（中震）（大震）性能水平定性描述不损坏可修复损坏无倒塌层间位移角限值1/8001/4001/200构件性能剪力墙规范设计要求，弹性轻微损坏轻度损坏，允许个别墙肢屈服，但不允许发生剪切破坏连梁框架梁规范设计要求，弹性轻度损坏、部分中度损坏中度损坏、部分构件比较严重损坏框架柱规范设计要求，弹性轻微损坏轻度损坏，允许个别框架柱屈服，但不允许发生剪切破坏斜柱规范设计要求，弹性弹性基本完好，个别轻微损坏跃层柱规范设计要求，弹性基本弹性轻微损坏抗震性能目标：（抗规性能3，高规性能C）1、采用PKPM及MIDAS软件分别对结构进行静力弹性分析（地震作用采用振型分解反应谱法计算），通过对比两个软件计算的周期、层间位移角、基底最大剪力和倾覆力矩等总体指标判别两个软件分析结果的可靠性。2、采用MIDAS软件对结构进行小震作用下的弹性时程分析，以作为静力分析方法的补充。通过分析得到结构在加速度时程激励下的基底最大剪力、倾覆力矩、层间位移角及顶点位移，并将上述分析结果作为后期施工图设计的参考。3、采用PKPM软件EPDA&PUSH模块对结构作静力弹塑性分析，考察结构在相应中震及大震作用下的损坏情况及抗震性能；同时验证结构是否能达到中震可修，大震不倒的基本目标。3、针对超限的结构分析内容4、采用MIDAS软件对结构在小震、中震、大震作用下5F~7F楼面进行楼板应力分析，并根据分析结果对楼板受力较大部位进行加强处理。5、根据2个软件分析结果对4F~7F的跃层柱、斜柱进行详细的内力分析；对斜柱采用中震弹性设计结果作为后期施工图的设计依据。6、采用MIDASBuilding软件对结构在中震和大震作用下作非线性时程分析，考察结构整体及构件在不同地震作用下的抗震性能，以验证相应部位及构件是否达到抗震性能目标，并对薄弱部位采取针对性措施。1）两软件分析结果：如周期，位移、层剪力、刚重比、剪重比、层间位移角，扭转位移比等指标均接近，表明2软件分析结果是可靠的。2）分析结果扭转位移比最大值1.52（在第1层，其它楼层均在1.35以下）但层间位移角1/2282很小，按规范可以放松至1.6的限值。其它楼层表示结构为平面扭转不规则结构。3）侧向刚度比和受剪承载力比值满足规范要求，结构虽有收进但侧向刚度变化均匀，在收进楼层处也没有大的突变。4、2个软件小震弹性静力分析结果采用MIDASBuilding软件选取了不少于五组的实际强震记录和二组人工模拟的加速度时程曲线共7组地震波进行弹性动力分析，分析结果满足规范要求。5、小震结构弹性时程分析结果X向地震波作用下层间位移角图Y向地震波作用下层间位移角图分析结果在各单条地震波激励下的底部剪力均不小于振型分解反应谱法计算结果的65%；且其平均值不小于振型分解反应谱波计算结果的80%，因此所选地震波弹性时程分析所得的结构底部剪力能很好地满足规范要求，同时结构在小震作用下弹性时程分析的其他指标与振型分解反应谱法的计算结果也都能较好的吻合；故利用所选的地震波对结构进行的弹性动力时程分析的结果是可靠的。

另外，因为本结构在各七条地震波激励下的底部剪力平均值小于振型分解反应谱法的计算结果，故在后续施工图设计时，将以振型分解反应谱法的计算结果作为依据。6F到7F楼层侧向刚度有突变，但突变程度较小。7F的层间位移角与6F的层间位移角之比小于1.15，满足高规10.6.5条的要求。1.静力弹塑性分析是一种简化的非线性地震反应分析方法，本工程采用静力弹塑性分析法评价该工程主体结构在中震及大震作用下整体的宏观的抗震性能。2.侧向力分布模式选择：在倒三角形模式，矩形模式，实时模式和弹性CQC地震力模式中弹性CQC地震力模式较好反映了结构各阶振型综合影响，考虑到本工程存在竖向收进不规则，因此采用CQC地震力模式进行分析。6、小震和大震静力弹塑性分析结果1.整体性能评价：从结构弹塑性静力分析对应不同地震水准的结构性能指标—层间位移角来看，结构在中震阶段仍处于弹性状态；大震阶段部分构件出现了一定程度的塑性变形，但层间位移角（1/406）远小于1/100（规范要求）和性能目标要求（1/200），整体结构仍具有较大的强度和变形能力储备，满足的性能目标要求。2.关键构件抗震性能评价：从两个方向的弹塑性静力分析结果可知，在大震作用下，所有框架柱及框架梁均未屈服，从层间位移角来看框架部分基本上处于弹性状态；底部加强区个别剪力墙屈服，连梁及边缘构件出现不同程度的塑性变形，个别连梁及边缘构件出现弯曲塑性铰，较好地形成了以剪力墙和连梁作为第一道抗震防线的耗能屈服机制，达到了性能目标要求。作为第二道防线的框架结构基本处于弹性状态，说明结构还具有较大的强度和变形储备，还可以抵御更大的地震作用。X向中震性能点对应塑性变形X向大震性能点对应塑性变形Y向中震性能点对应塑性变形Y向大震性能点对应塑性变形7、不规则楼板应力分析

为了解楼板在地震作用下的受力性能，本工程运用MidasBuilding软件对5~7层楼面进行了详细的楼板应力分析。

小震作用下楼板的应力较小，且最大拉应力小于楼板混凝土的抗拉强度设计值（楼板采用C30混凝土）。另外，从楼板应力云图中可看出，绝大部分楼板应力分布均匀，仅在个别剪力墙附近、楼板凹角处及连接区域楼板处出现应力集中的现象，故可以判定在小震作用楼板处于弹性状态。X向中震作用下5F楼板应力σx（KPa）X向中震作用下6F楼板应力σx（KPa）X向中震作服用下7F楼板应力质σx（KPa）Y向中震作用贝下5F楼板应情力σy（KPa）Y向中震作驼用下6F楼板应碍力σy（KPa）Y向中震作笛用下7F楼板应力σy（KPa）不规则楼财板应力分尤析结果评示价中震作用下的楼板平面应衣力绝大径部分区域（约90%~9屑5%）楼板最大常拉应力值小于混凝土的到抗拉强度镜设计值（C30），剪力墙厌附近楼艇板应力货集中现象明显，楼板应力绿值大于混彩凝土的抗屡拉强度设印计值；楼俊板凹角处区及连接区聋域楼板处愧也有应力汇集中的现矛象，但应佛力集中的迷程度没有甘剪力墙附车近楼板严稠重。整体上可以判定在忠中震作袭用楼板姜基本处堆于弹性倘状态，为但在剪供力墙附味近、部防分楼板紧凹进部悟位及楼信板局部灯突出的偏连接部清位存在它应力集冲中现象送，楼板会出现开裂屯情况。大震作用下的楼板平菌面应力幅竿值继续增宏大，但分陡布的总体部规律与中教震作用下倡基本相同掠。大部分月区域（约75%）楼板最大睡拉应力值命仍然小于唇混凝土的链抗拉强度返设计值（C30），剪力墙附释近、楼板惯凹角处及用连接区域傍楼板处应安力集中现象严重，楼板应携力值大炮于混凝屿土的抗恭拉强度惕设计值躲。另外部分框架柱附魄近楼板也咸有应力集愧中现象，轿但应力集锣中的程度袜远小于剪栗力墙附近线楼板。整体上大部分楼板仍然着基本处于乒弹性状态巾，但在剪粗力墙附近蓝、部分楼虏板凹进部深位及楼板算局部突出造的连接部军位存在严陡重的应力钓集中现象愿，楼板局部会有裂缝倍开展，却但楼板抽仍然保铅持着较学好的整妥体性。因此大部分楼板仍可板以有效地批传递地震降力，协调框架和剪力趣墙共同工作。不规则芦楼板针予对性措伞施5F~卸6F楼板厚正度一般勒部位取扬值为120m受m,局部突出驻部位楼板考厚度取值赶为150m爪m，具体位供置详结构络平面布置缺图所示（罩附录三）杀，7F楼板板闹厚取值念为150m；5F~钳7F楼板采尸用双层苏双向配槽筋；5F~镜6F提高剪力演墙附近楼仰板、凹进咱部位楼板察及突出部旗位楼板连胃接处的最竹小配筋率袋，设计时说按0.25扰%考虑，具材体位置详烧结构平面愁布置图所劲示（附录龙三）；7F提高整沫层楼板舍的最小瓶配筋率应，设计冷时按0.25雪%考虑。楼板凹寸角处布贼置斜向太附加钢榜筋。8、跃层柱砍和斜柱粉内力分住析本工程俩结构在4F~7器F(即13.6耕50~2狂6.25量0标高)范围内局抛部存在斜展柱和跃层夜柱。考虑命斜柱和跃偶层柱为重煌要的竖向馆受力构件巴，故对其慰进行详细责的内力分遍析，并将嫌分析结果昂作为后续盆施工图设粗计的依据。如右图赵模型，穴共4根3层高斜仰柱，2根2层高跃层眼柱，2根3层高跃剧层柱（Y向）。以典型剖谱面进行分漫析。分别按蔑照刚性米楼板和委弹性楼础板计算谈，取包冰络值作心为设计捆依据。按多遇地震造进行弹性茂设计时斜恶柱的抗震脱等级提高敞一级按二葬级进行设猴计,提高内力抱调整和构忙造标准，殖斜柱箍筋承全高加密赔；斜柱、跃懂层柱按中曲震弹性补润充验算（储此时斜柱但抗震等级这不提高仍卧按三级验通算），满猜足中震弹双性的截面锡配筋设计析，提高其尖抗震能力钻；跃层柱剪杜力按不低油于本楼层秤其它柱承援担剪力进舟行包络设雀计，跃层煤柱按跃层缴中最大计狱算配筋通允高配筋；加强7层与斜柱她相连框架钳梁（Y向）配古筋构造叠，加强箱纵向通该长筋配桌置，在却施工图尺阶段加限强斜柱碌与Y向框架梁方和上柱的堂连接节点椒的配筋构暂造，使节狗点钢筋锚花固可靠、腊便于混凝土浇苹筑，保证施车工质量。跃层柱素和斜柱逐针对性鼓加强措侄施9、中震成大震非核线性动步力分析为了进一陈步验证结粱构及构件律的抗震性装能，发现夫薄弱部位嘴，便于采慕取针对性求的设计措阔施，同时停也是弥补绑静力推覆题分析的不盖足，本工鸡程采用MID但AS进行了贱非线性丧动力分淘析。地震波哗选取：辆选取弹舒性时程独分析中蔽最接近丧规范反啊应谱的扣一条地然震波。材料本构屡：混凝土控按规范附粱录C采用，充钢筋采由用双折李线本构转模型。滞回模型：本工程楼钢筋混幻玉凝土构价件采用误了修正育武田三乳折线模哄型，其势考虑了赢刚度和抹强度的斩退化，毫第一折希线拐点寻用于模矩拟开裂钢强度，司第二个乳折线拐顶点用于哀模拟屈服强酱度。非线性工单元力广学模型同：本工字程选取展了具有非线性胡铰特性壤的梁柱单元，在梁柱笔端部设置世集中非线幅性铰。剪丽力墙则采瘦用基于纤维称模型的非型线性剪力略墙单元，非线性轰墙由多败个墙单钢元构成黑，每个芽墙单元风又被分乳割成具虚有一定绝数量的畅竖向和猫水平向捉的纤维缴，每个播纤维有竹一个积烈分点，前剪切变忽形则计趴算每个铅墙单元贝的四个烈高斯点往位置的胃剪切变末形。计算方旁法：非线性缎方程计茫算采用Newm初ark-渠β直接积分饼方法，采生用完全牛坛顿－拉普竭森法（Newt娱om-R日aphs棍on）进行顶迭代收牵敛计算，并考虑了P-Δ效应刘的影响。中震主灿要计算诞结果中震主螺要计算六结果X向中震削作用下饭第4层框架剧部分铰兼状态中震主老要计算尼结果X向中震钞作用下第5层框架部蒸分铰状劫态中震主毕要计算道结果X向中震作设用下第6层框架部分劫铰状态中震主要咱计算结果X向中震作绒用下底部剪畏力墙塑顶性状态从两个方裳向层间畅位移表抬可以看韵出，当X向地震生作用时起的楼层廉最大层株间位移尼角为1/9梢29（8层），救位移角目分布均剖匀，Y向地震作置用时的楼奏层最大层颂间位移角智为1/12承02（8层），小穿屋顶层1/74捆6（17层），两帆个方向最韵大层间位徐移角均在顽规范弹性芝位移角限罢值内（Y向小屋祥顶层略稀超），友因此在直中震作睁用下结模构整体穷处于弹捏性工作冶阶段，质高于抗山震性能够设计的污目标要尤求。部分框架梁及辜连梁已进排入轻微塑染性阶段，受个别与剪苹力墙相连延的框架梁带和连梁进唉入屈服阶胜段，体现负了作为第众一道抗震晶防线的耗跑能构件的鞋作用。绝大部分框架柱谈处于弹抢性阶段颈，个别沫柱端进盒入轻微泻塑性阶裳段，且脂距离屈萄服状态哑还相距规较远。揭出现轻坚微塑性滤阶段的锐柱端位情置主要凭为顶层框架柱插上端，该斜柱均网处于弹本性状态成，个别狭跃层柱美顶端有铲轻微塑性变形主要是厘因为7层屋面梁烂端弯矩较鞠大，初始贡状态应力题较高，因镇此下一阶流段应加强叛跃层柱配湾筋构造，傅加强跃层浅柱与屋框归梁连接节幕点构造（诵可采取加班腋构造措锐施）。剪力墙剪切应切变等级99%均处于1,2等级，纷仅上部俯楼层个糠别纤维数接近3等级，因粮此可判断榴剪力墙整蔬体处于弹萍性状态。部竖向和水始平向轴向处应变等级技全部处于押弹性状态咽，因此剪旷力墙在中鲜震下达到甚至高于了抗震性决能目标萌。中震主要决计算结果中震主峰要计算沟结果中震主宅要计算双结果Y向大震作用下第4层框架部总分铰状态中震主举要计算姐结果Y向大震作用下第5层框架部分持铰状态中震主串要计算经结果X向中震作秋用下第6层框架部分顽铰状态大震主妄要计算颂结果Y向大震作用下底部剪参力墙塑碑性状态从两个方抱向层间希位移表赌可以看劫出，当X向大震作沈用时的楼隔层最大层浮间位移角枣为1/5丧27（模型7层），位捏移角分布碧均匀，Y向大震妹作用时激的楼层漂最大层悟间位移户角为1/62办2（模型8层），小蹈屋顶层1/2和87（模型16层），馅除小屋若顶层外惕其余楼晶层最大吨层间位权移角均旺不到性凝能目标鼓位移角研限值的50%，塑性发加展程度较巧轻，说明务结构在大棚震作用下踢，结构整体性赛能高于抗震性能泳目标，尚霸有较大抵绒抗地震的软承载力和百延性储备歉。部分框架梁及革连梁已进姿入中等塑罪性变形阶羊段，较多浮与剪力墙竖相连的框阀架梁和连昼梁进入屈味服阶段，滩体现了作充为第一道山抗震防线慕的耗能构大件的作用握。大部分框架柱仍麻处于弹性姓阶段，顶检部楼层框林架柱端进日入开裂塑值性阶段的裹数量较中