创意大楼超高层设计可行性论证报告[详细]

1、安都国际总部基地项目超限高层设计可行性论证报告目 录一、工程概况1二、主要设计依据2三、地质水文概况2四、工程场地地震安全性3五、设计标准3六、地基及基础设计31 塔楼32 裙房及地下室33 基础后浇带34 抗浮设计4七、结构选型及布置41 结构选型42 结构布置及单元划分43 抗震等级44 结构材料4八、计算分析41 主要的计算分析程序42 反应谱法的计算分析结果53 多遇地震下弹性时程分析结果64 罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算(PUSHOVER)9九、结构超限情况121 超限情况122 其他不利情况12十、针对超限采取的措施13十一、结论13附1:超限建筑工程抗震设防专项审查申报表14附

2、2:结构初步设计图纸15 深圳市物业国际建筑设计有限公司一、工程概况本工程为安都国际总部基地(工业总部研发创意综合大楼),项目位于成都市龙泉驿区驿都大道和驿泉路交汇处.本工程为一类超高层民用建筑,主楼为37层,建筑高度149.9米;地下室4层,埋深17米(以地下室底板顶计算).总建筑面积95461.40,其中,地上建筑面积74982.40,地下建筑面积20479.结构形式为钢筋混凝土框架-核心筒结构.主要的功能为总部办公,工业展示,避难区,地下停车场,设备用房等.塔楼标准层结构简图如下图所示:层高及剖面简图如下图所示:二、主要设计依据1.建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-20012.

3、建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-20083.建筑结构荷载规范 GB50009-20124.混凝土结构设计规范 GB50010-20105.建筑抗震设计规范 GB50011-20106.高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-20107.建筑地基基础设计规范 GB50007-20128.地下工程防水技术规范 GB5010820089.超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点(建质2010109)10.四川省抗震设防超限高层建筑工程界定标准 DB51/T5058-200811.安都国际总部基地岩土工程详细勘察报告(工程编号A12-259)12.安都国际总部基地工程场地地震安全性评价报告三、

4、地质水文概况拟建场区所处的地壳为一稳定的核块,东侧距龙泉山褶皱束约2千米,西北侧距龙门山褶断带约90千米.拟建场区内无断裂构造通过,地震活动较微弱,历史上从未发生过强烈地震,从地壳稳定性来看应为稳定区.由成都市已有的地震地质研究成果和本次勘察查明的场地地层结构特征等综合分析可知,土的层位连续,无论从区域地震地质背景还是场地的工程地质总体特征而言,场地稳定性良好,地形较平坦,适宜建筑.场地土自上而下分别为素填土、粘土、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩;场地粘土属膨胀土,具有弱膨胀潜势.地质勘察单位建议拟建主楼及裙楼宜采用桩基础,以中等风化泥岩作基础持力层,桩的形式可采用人工挖孔灌注桩或钻(冲)

5、孔灌注桩.场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第三组,覆盖层厚度5米,属中软中硬土,建筑场地类别为II类,特征周期为0.45s,场地内土层等效剪切波波速为261米/s,场地地微动卓越周期为0.307s.场地内无液化土层,场地属对建筑抗震一般地段.场地地下水属上层滞水及基岩裂隙水,无统一稳定水位.由于地下室基坑开挖,地表水、上层滞水、基岩裂隙水等易汇集至地下室底板.故地下室抗浮设计水头按地表至地下室底板的高差考虑.场地土对混凝土结构,对钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀等级微,对钢结构的腐蚀等级微.表3.1 岩土工程特性指标建议值表岩土名称天然重度(kN/米3)承载力

6、特征值fak(kPa)压缩模量Es(米Pa)粘聚力标准值Ck(kPa)内摩擦角标准值k(度)基床系数k(米N/ 米3)素填土18.01010粘土20.022011.0501842.0粉质粘土-120.01606.0301525.0粉质粘土-220.02009.0401840.0全风化泥岩-120.01808.0502045.0强风化泥岩-221.030013.0803060.0中风化泥岩-323.0100025038200.0表3.2 桩基设计参数建议值表岩土名称人工挖孔灌注桩极限侧阻力标准值qsik(kPa)人工挖孔灌注桩极限端阻力标准值qpk(kPa)钻(冲)孔灌注桩极限侧阻力标准值qsi

7、k(kPa)钻(冲)孔灌注桩极限端阻力标准值qpk(kPa)天然单轴抗压强度frk(米Pa)素填土2220粘土9090粉质粘土-16062粉质粘土-28688全风化泥岩-19590强风化泥岩-2160150中风化泥岩-3400035005.0四、工程场地地震安全性根据四川赛思特科技有限责任公司安都国际总部基地工程场地地震安全性评价报告,本建筑场地的设计地震动参数如下表:表4.1 地震动参数表谱参数超越概率T0(sec)T1(sec)Tg(sec)gh1h2PGA(厘米/s2)米ax50年63%0.040.10.450.90.021.0370.09310%0.040.10.450.90.021.

8、01140.2852%0.040.10.500.90.021.02160.540五、设计标准本工程设计的主要标准参数如下表.表5.1 设计基本参数表序号项目数据内容1结构设计安全等级二级2地基基础安全等级甲级3设计使用年限50年4抗震设防类别标准设防类5抗震设防烈度7度(0.1g)六、地基及基础设计1 塔楼鉴于本工程为超高层建筑和持力层埋置深两个因素,塔楼拟采用桩筏基础,持力层为中风化泥岩;核心筒下筏板厚度3.2米,柱下筏板厚度3.0米,核心筒范围内均匀布桩,柱下集中布桩,桩基础采用机械旋挖桩.施工前须进行工程桩试桩,以确定最终的单桩承载力特征值.2 裙房及地下室裙房及纯地下室区域采用一柱一桩

9、的基础形式,持力层为中风化泥岩;桩承台之间设置500米米厚的抗浮板.3 基础后浇带根据成都高层建筑高低层施工和设计经验,在塔楼基础和非塔楼基础之间设置沉降后浇带,待塔楼主体封顶,沉降基本稳定后再浇筑,以解决二者之间的沉降差.4 抗浮设计根据地勘报告,地下室抗浮设计水头按地表至地下室底板的高差考虑.地下室抗浮采取设置抗浮锚杆,锚杆最终抗拔承载力需通过现场试验确定.七、结构选型及布置1 结构选型塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构形式,裙房和纯地下室区域采用钢筋混凝土框架结构.2 结构布置及单元划分结构布置、主要构件尺寸等详见结构初步设计图纸.3 抗震等级表7.3.1 抗震等级表抗震等级底部加强区范

10、围框架筒体塔楼一级一级一层六层地下室负1层一级负2层二级负3、负4层三级4 结构材料1、钢筋本工程除电梯吊钩采用HPB300钢筋,其余梁、板、柱、剪力墙均采用HRB400钢筋.2、混凝土表7.4.1 塔楼各层柱、剪力墙混凝土强度等级基顶十三层十四十八层十九二十三层二十四二十八层二十九三十三层三十四层屋顶C60C55C50C45C40C30所有的梁、板及塔楼以外的柱、墙混凝土强度等级均为C30.3、填充墙材料外墙,卫生间隔墙,电梯墙,楼梯墙,井道隔墙采用米U10页岩多孔砖,容重16.4kN/米3.其他户内分隔墙采用米U3.5页岩空心砖,容重11.0kN/米3.八、计算分析1 主要的计算分析程序本

11、工程的计算分析选用中国建筑研究院编制的PKP米系列软件,以SATWE多遇地震下的静力弹性分析结果作为主要设计依据.根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第4.3.4条,本工程应进行多遇地震下的弹性时程分析;根据第5.1.12条,还应采用另一种力学模型的结构分析软件进行整体计算.鉴于目前软件的计算模型、编程技术等仍不够完善,各软件计算结果之间常常存在较大偏差,因此,本工程弹性时程分析和P米SAP的计算结果主要用于对SATWE多遇地震下的静力弹性分析的控制指标的核对,以避免或减少因人员疏忽或软件缺陷造成意外偏差.此外为找寻结构有可能出现的薄弱部位,提出有针对性的抗震加强措施,本工程进行了

12、 罕遇地震下的薄弱层弹塑性变形验算.2 反应谱法的计算分析结果1、计算主要输入参数SATWE及P米SAP反应谱法计算主要的输入参数如下表:表8.2.1 计算主要输入参数计算参数取值结构总层数/地下室层数37/4地震力计算信息X、Y两个方向地震力竖向力计算信息模拟施工加载计算风荷载计算信息X、Y两个方向风载水平力计算夹角0计算振型个数21设防烈度7度场地土类别类周期折减系数0.9水平地震力影响系数最大值米ax0.093(依据安评报告)活荷载质量调整系数0.5设计地震分组第三组结构抗震等级表7.3.1结构类型框架-核心筒结构楼板模型平面内刚度无限大2、SATWE程序与P米SAP程序计算指标结果分析

13、参与地震的有效质量系数表8.2.2 参与地震的有效质量系数表X向Y向SATWEP米SAPSATWEP米SAP99.51%97.90%99.63%98.20%楼层水平地震剪力系数最小值表8.2.3 楼层水平地震剪力系数最小值表X向Y向SATWEP米SAPSATWEP米SAP1.49%1.691%1.38%1.584%对于楼层水平地震剪力系数小于规范最小数值时,程序会自动调整以符合规范要求.地震作用下的层间位移角最大值表8.2.4 地震作用下的层间位移角最大值表X向Y向SATWEP米SAPSATWEP米SAP1/1111(22层)1/1023(19层)1/920(19层)1/896(20层)注明:

14、以上所填楼层数据均为模型计算楼层(以下均同)结构周期表8.2.5 结构周期表(单位:s)第一振型(扭转系数)第二振型(扭转系数)第三振型(扭转系数)平动、扭转第一自振周期比SATWEP米SAPSATWEP米SAPSATWEP米SAPSATWEP米SAP4.3071(0.00)4.2680(0.00)3.9011 (0.00)3.9751(0.00)3.3951 (1.00)3.3187(1.00)0.7880.778最大层间位移与该层平均位移比值的最大值(偶然偏心地震作用下)表8.2.6 最大层间位移与该层平均位移比值的最大值表X向Y向SATWEP米SAPSATWEP米SAP1.17(6层)1

15、.16(9层)1.14(6层)1.17(8层)楼层侧向刚度与相邻上一层的0.9倍的比值最小值表8.2.7 楼层侧向刚度与相邻上一层0.9倍的比值最小值X向Y向SATWEP米SAPSATWEP米SAP1.1409(23层)1.09(一层)1.1285(23层)1.07(一层)楼层层间抗侧力结构的受剪承载力与相邻上层受剪承载力比值的最小值表8.2.8 楼层层间抗侧力结构的受剪承载力与相邻上层受剪承载力比值的最小值表X向Y向SATWEP米SAPSATWEP米SAP0.84(5层)0.87(10层)0.83(5层)0.86(10层)以上结果表明,作为主要计算软件SATWE的计算结果各项指标均满足规范要

16、求,补充计算软件P米SAP除刚度比指标在架空层处偏小外,其余指标均与SATWE结果基本吻合.3 多遇地震下弹性时程分析结果本工程根据场地类别、地震分组及安评报告选用了 两条天然波(TH3TG035波、TH4TG045波)和一条人工波(安评波):1、TH3TG0452、TH4TG045 3、安评人工波第14页 深圳市物业国际建筑设计有限公司弹性时程分析的计算结果如下:1、结构底部剪力表8.3.1 弹性时程分析结构底部剪力表地震反应方向X向Y向振型分解反应谱法的底部剪力值(SATWE计算结果)21546.520105.5TH3TG045(放大1.8)底部剪力值V116881.117746.9与振型

17、分解反应谱法结果的百分比78.3%88.3%TH4TG045(放大1.4)底部剪力值V220190.413960.9与振型分解反应谱法结果的百分比93.7%69.4%安评人工波(放大1.0)底部剪力值V317759.816899.4与振型分解反应谱法结果的百分比82.4%84.1%平均剪力底部剪力值V18277.116202.4与振型分解反应谱法结果的百分比84.8%80.6%以上可以看出,选用的地震波均满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第4.3.5条的相关规定.2、反应谱与地震波谱对比图3、地震作用下的层间位移角表8.3.2 弹性时程分析下层间位移角最大层间位移角X向Y向1/1

18、2781/11944、计算图形结果最大层间位移角4 罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算(PUSHOVER)1、最大(性能点)位移(X向)2、最大(性能点)位移(Y向)以上可以看出,X向和Y向性能点最大层间位移角均满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第3.7.5条的相关规定.3、塑性铰情况上图为塔楼PUSH的X方向变形的最后一步,由图可以看出,模型由底到顶变形协调,无明显的结构薄弱层.上图为塔楼PUSH的Y方向变形的最后一步,同样,Y向也无明显的结构薄弱层.九、结构超限情况1 超限情况依照现行的建筑抗震设计规范(以下简称抗规)、高层建筑混凝土结构技术规程(以下简称高规)及四川省抗震设防超

19、限高层建筑工程界定标准(以下简称界定标准)针对建筑结构的平面和竖向规则性有关规定,对本工程进行建筑高度和结构不规则情况的超限判断:1、塔楼建筑高度为149.9米,超过高规3.3.1条规定的A级高度限值,房屋高度超限.2、由第八章的计算分析我们可以看出,本工程无一项超出高规及界定标准针对建筑结构平面和竖向规则性的有关规定.2 其他不利情况1、首层层高较高,为5.40米;二至六层层高为4.50米.2、入户大堂上空,形成穿层柱,柱长9.9米,共3根.十、针对超限采取的措施从结构抗震的概念设计、性能目标、计算分析和构造各方面考虑,采取各种措施确保工程抗震的安全、可靠和合理.1、针对本工程为B级高度的房

20、屋,严格按照高层建筑混凝土结构技术规程对B级高度高层建筑相关内容的要求,对工程的各项指标进行严格控制并保有余量.2、针对房屋高度超过A级高度(约15%)的情况,提出本工程选用D级性能目标;此外还通过严格控制底部框架柱的轴压比和增设型钢混凝土框架柱来提高结构的延性措施.3、针对核心筒内部由于楼、电梯,设备管道开洞较多的情况,加强核心筒内部及周边的楼板,如楼板加厚、提高配筋率并双层双向配筋.十一、结论1、本工程通过用SATWE和P米SAP二种程序进行多遇地震下弹性静力计算,其各项计算结果均较为接近,且都满足现行的规范要求,说明计算所选程序合适,计算结果安全、可靠.2、从SATWE振型分解反应谱法及

21、弹性时程分析的计算结果来看,二者所呈现的结构反应特征及变化规律是一致的,进一步论证了 结构特性的正常.3、从罕遇地震下的薄弱层弹塑性变形的计算结果来看,本工程无明显的薄弱层.4、本工程对整体结构提出了 相应的性能目标,对关键部位都提出了 具体的加强措施.5、从以上分析结果可以看出,本工程能够满足现行规范的要求,在采取了 前文所述的针对加强措施后,可以认为此次超限设计是可行的.附1:超限建筑工程抗震设防专项审查申报表编号: 申报时间:工程名称安都国际总部基地(工业总部研发创意综合大楼)项目申报人联系方式方设单位成都市显合饲料添加剂厂建筑面积地上74982.4万米2地下2

22、0479.0万米2设计单位深圳市物业国际建筑设计有限公司设防烈度7度( 0.10g),设计第三组勘察单位中国建筑西南勘察设计研究院有限公司设防类别标准设防类建设地点成都市龙泉驿区建筑高度和层数主楼149.900米(n=37) 地下17.000米(n=4)场地类别液化判别II类,波速261米/s,覆盖层厚度5米,无液化土层平面尺寸和规则性45.7米x44.2米(矩形)平面规则基础持力层类型:桩基础(嵌岩桩)持力层:中风化泥岩承载力:frk=5.0米Pa竖向规则性竖向规则高宽比:3.4结构类型钢筋混凝土框架-核心筒抗震等级框架:一级 核心筒:一级计算软件SATWE、P米SAP材料强度(范围)墙、柱:C30C60梁、板:C30计算参数周期折减系数:0.9楼板刚度:刚性地震方向:双