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1、高宽比超限高层建筑设计科技信息工程技术高宽比超限高层建筇设计湖南大学设计研究院有限公司河南分公司张峰涛河南省城市规划设计研究总院有限公司阮栋[摘要]为了最大限度的获取土地的经济效益,建筑开始进军第三维空间,并且愈演愈烈,高宽比超限的高层建筑在现在社会是越来越常见,本文结合笔者的实践经验对某高宽比超限的高层建筑进行计算和分析,并对该建筑进行了合理的设计,从而为以后同类建筑的设计人员提供参考.[关键词]高宽比超限计算分析抗震加强措施1.工程概况某栋高层建筑层数为28,其中局部层数为3l,另带负2层得地下率,此建筑除地上第一层高为3.6米外,一
2、层以上的各层高度均为3.9米.本建筑主体高83_4米,计算宽度为12.1米,其结构为现浇混凝土剪力墙,其平面为矩形,如图1所示,为标准层平面图.建筑外墙厚度为300毫米,建筑地上1,2,3层内墙的厚度是250毫米,其上各层内墙厚度均为200毫米,在建筑的中央部分,由电梯井道,楼梯,通风井,电缆井,公共卫生问,部分设备间围护形成中央核心简的厚度均为250毫米,建筑抗震设防烈度应为8级,基本地震加速度为0.20倍的重力加速度,地震分组为第二组,特征周期0.4s,Ⅱ类场地.图1标准层平面2.地质概况本T程所在地自上而下的岩体组成依次为杂填土,黄
3、土状粉土,粉细砂,卵石层,其中卵石层位于地下7.0—8.5米,并且其分布中密,地基能够承载500干帕的作用力,在部分侧限条件下,其应力增量与相应的应变增量的比值即面向模量为50兆帕.此处地下水管位置较深,在进行设计时,可不考虑其影响.3.结构设计本工程建筑结构安全等级为二级,抗震设防烈度为8,丙类(0.20g,第二组);此建筑设计使用年限为50.3.1上部结构选型本工程上部结构是全现浇混凝土剪力墙结构,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002规定,该建筑结构属于A级高度钢筋混凝土高层结构.剪力墙抗震等级为一级.嵌固端选取±0.
4、000楼板处;本工程中建筑的高宽比为83.4/12.0=6.89.3_2基础和持力层选型根据建筑所在地的地理位置和地质条件可知,本工程建筑适宜采用平板式筏形基础,即在本建筑地表上,将场地平整后用压路机将地表土碾压密实,然后在持力层上,浇筑钢筋混凝土平板,本建筑的持力层为卵石层,筏板厚度为1.50米,基础深度为9.6O米,与建筑高的比值约等于1/8.69,满足有关规范中大于1/15的要求.地基基础设计等级为甲级.3.3主要材料地下两层和地上接近地面的三层采用C40等级的混凝土,3层以上15层以下的结构均采用C35等级的混凝土,15层及其以上
5、的结构采用C30等级的混凝土;建筑内外墙都使用非承重粘土空心砌块,M5混合砂浆砌筑;建筑中使用的钢筋规格为HPB235和HRB335两种.4.上部结构分析计算本工程建筑的高宽比为6.89,由《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》可知,本工程需要采用两种模型进行计算,然后分析两种计算的计算结果并选取与实际情况相符度高的结果进行设计.本工程中使用的是SATWE和PMSAP两种计算程序对上部结构进行相关的计算,且两种计算结果总体较为接近.计算时主要使用的参数有中梁刚度增大系数2.0,连梁刚度折减系数0.50,周期折减系数1.0.4.1周期
6、计算选l5种振动模态进行有关计算,两种计算模型中x向和Y向的有效质量之和与总质量的比值都大于0.9,下表为该阵型的周期:程J毒-l:q】巨蕈Is^p瞳型周期稠日转系彝览周期藤!鹭￡方Ifl司o127o92o5n021-1366n96n555Zn02n47o8o3t曼6n82n2856吐151no80&0乜2oolo1辟nl6置8n14CL1572n58I15loo76_t46肆I72n4ltn97n177o91r3,1一,D5?蓐L741_351n887扭转'4Dh6-肆7n25g扭奄n215—旺18-牛n150量27扭帮章?'i
7、,?Q11I6?睫o94—I1o91oo8扭转T,1[1一n5矗《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定,结构扭转为主的第一自振周期rrt与平动为主的第一白振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9.由上表结果可以看出两种计算结果中,以扭转为主的第一自振周期与以平动为主的第一自振周期之比分别为O.56和0.564,结果比较接近,且均不大于0.9.4_2最小楼层地震剪力系数用SATWE计算出来的最小楼层剪力系数:x方向为3.28%,Y方向为3.66%.用PMSAP计算出来的最小楼层剪力系数:x方向为4.02%,Y方向为4.O1%.
8、4.3地震作用下最大弹性层间位移角(不考虑偶然偏心影响)用SATWEi-r算出来的地震作用下最大弹性层问位移角:x方向为1/1179,Y方向为1/1129;用PMSAP计算得出的最大弹性层间位
