某超限高层办公楼结构设计

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1、某超限高层办公楼结构设计丁一（上海天华建筑设计有限公司，上海，200235）【摘要】高层建筑平面中因为电梯间、楼梯间、大堂上空等楼板开开洞设置，往往都属于规范规定的平面不规则建筑，需要对结构进行进一步的抗震性能分析。某办公楼一层大堂上空造成二层楼板尺寸和平面刚度急剧变化，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的40%,且结构某些层在规定水平力作用下位移比大于1.2,属于平面不规则超限高层建筑。木文主要介绍了该办公楼的结构选型与基础设计，相关超限分析以及针对结构超限采取的相关措施；采用了两种软件进行整体计算分析比较，并根据

2、计算结果提出了相应的加强措施。此外，员进行了罕遇地震作用下的静力弹塑性分析。【关键词】超限高层；框架-核心筒结构；楼板应力分析；静力弹塑性1.工程概况木项目位于位于上海市嘉定区新城，东至阿克苏路，南至宝塔路，丙至德福路，北至天祝路。整个项目由3拣高层（公寓办公楼3、4#，办公楼5#）和2栋4〜5层商业裙房（商业裙房1、2#）组成，正负零以下连成一体,形成地下两层的大底盘大地库。3栋高层在地下室顶板以上设置抗震缝和裙房脱开，商业裙房1#在地下室顶板以上设置抗震缝又形成五个结构单体。5#楼为办公楼，地上21层，地下2层

3、。地下二层层高3.750m，地下一层层高5.6m,—层层高5.4m,二~四层层高5.1m,五层以上标准层层高4m,主要屋面高度92.7m;埋深约11m。主要功能为：地下二层为配套汽车库，后勤功能及设备用房。地下一层为超市区域。一~四层作为商业使用。五层以上为办公用房。建筑效果见图1。2.设计条件和参数木工程设计使用年限50年，结构安全等级二级。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010＞（2010版｝和《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）,木工程抗震设防烈度为7度。设计基木地震加速度值为

4、0.10g,设计地震分组为第一组，场地类别为IV类，特征周期0.9s。五层及五层以下与商业裙房互通，按重点设防考虑。五层以上按标准设防考虑。基本风压取上海市50年一遇的基本风压，位移计算吋取0.55kN/m2，强度计算时取0.605kN/m2,地面粗糙度类别为B类，风载体型系数取1.3。1.结构选型及基础设计3.1结构选型根据建筑功能要求，5#楼高层主体与地下车库采用不设缝方案，通过在主楼与地下车库之间设置沉降、收缩后饶带减少主楼和群房之间的差异沉降和混凝土的收缩应力。为了消除结构不规则，收缩，和温度应力，不均匀沉

5、降对结构的有害影响，地下室顶板以上设置抗震缝和商、Ik裙房脱开。为满足建筑功能和空间需求，5#楼采用现浇钢筋混凝土框架-核心简体系，核心筒作为主要抗侧力构件。外围框架柱距核心筒9.5m〜11.5m，小于规范规定的12m的限值。根据业主要求及考虑到安装设备管线后吊顶高度，梁高不超过650mm。外围框架柱距8.4m〜11.2m，梁高900mm。核心简外墙厚400〜500mm，内墙厚200mm;外围框架柱边长最人1200mm,向上逐步减小至600mm。竖向构件混凝土强度等级从下到上为C60〜C30。由于核心简平面尺寸较大

6、，为降低结构扭转效应的影响，设计中在满足结构整体刚度的前提下，通过减弱核心简刚度和加大外围框架刚度，尽量减少结构扭转效应。抗震等级：地下一层标高至地上五层标高范围内梁柱抗震等级为一级，地上五层以上为二级，地下二层为二级。第二层结构平面见图。设计吋以地下室顶板为嵌固部位，地下一层等效剪切刚度大于地上一层等效剪切刚度的2倍。地下室顶板厚度180mm[l】。标准层结构平面见图。根据岩土工程勘査报告和工程特点，高层主楼采用整体性好的独立桩承台+筏板基础，承台厚1800mm,核心筒下按板厚1800mm,主楼下一般筏板厚100

7、0mm。桩基设计等级均为甲级。桩型选择由多方面因素确定：桩质量、施工工期、经济性、对周边环境影响、沉桩可行性等。本工程最终选择采用PHC预应力管桩，桩径600mm的AB型桩，以⑧2-4灰色细粉砂层为持力层，桩端进入持力层约2m，单桩竖向抗压承载力特征值3200kN。在桩端配置桩靴，以便沉桩。冋吋施工吋对场地南北两侧采取一定的防范措施和检测措施（如布设防挤沟、孔，限制沉桩速率，合理安排沉桩顺序等），防止对已建道路及地下管线产生的不利影响。本工程采用北京盈建科软件责任有限公司编制的“YjKSl.5.2.0”以及“中国建

8、筑科学研宄院编制的“PMSAP（2010版）“设计软件进行计算分析比较。采用CQC振型效应组合方式，考虑了平动和扭转耦联效应以及偶然偏心的影响双向地震。从相关数据可以看出，YjK和PMSAP的计算结果差别大不，可以作为评估性能指标的依据：1）结构第一、二周期均为平动周期，以扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比小于0.85,抗扭转刚度较好；2）有