淄博某工程结构设计优化.doc

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1、淄博某工程的结构设计与优化淄博某工程位于淄博市周村区，由两幢高层主楼和中部三层裙房组成，两幢高层主楼地上十六层（为1＃、2＃塔楼）。该建筑风格简洁、明快，形体朴素大方，位置特殊，建筑体量较大，建成后将成为该地区的标志性建筑之一。一、基础选型及基础设计本工程地下一层，两塔楼基础底相对标高取–6.70m，相应的地基持力层为第3层、粉质粘土，地基承载力特征值fak=180Kpa；中部裙房基础底相对标高取-5.70m，相应的地基持力层为第2层粘土，地基承载力特征值fak=170Kpa。塔楼部分地基承载力计算时，地基承载力特征值的深度修正根据《建筑地基基础设计规范>>GB5

2、0007-2002第5.2.4条及其条文说明的规定，按文献3的算法，基础的超载折算成土层厚度，两塔楼的地基承载力修正时的深度d取5.45m，经计算修正后的地基承载力特征值fa=339KPa>基础底面的压力pk=283Kpa，地基强度满足要求。二、结构选型及结构整体计算模型的确定本工程抗震设防烈度为七度，设计基本地基加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，抗震设防类别为丙类。1＃塔楼结构高度52.7m，地上十六层，地下一层，高宽比4.8，长宽比5.9，采用剪力墙结构，剪力墙抗震等级为三级。2＃塔楼结构高度和层数同1＃塔楼，高宽比4.8，长宽比6.1，采用剪力墙结

3、构，剪力墙抗震等级为三级。中部裙房地上三层，地下一层，结构高度11.40m，采用框架结构，框架抗震等级为三级。经过计算，两塔楼地下一层满足刚度大于上层两倍的要求，两塔楼下地下室和中部裙房的地下室连为一体则刚度更大，通过采取相应构造措施，可以把地下室顶板作为上部结构的嵌固端。这样两塔楼和中部裙房都作为独立的结构单元分开进行结构分析与计算，并统一取地下室顶板为嵌固端。两塔楼与中部裙房的局部连接走道采用钢结构铰接作法，节点构造按只传递竖向力、不传递水平力及弯矩的作法设计.三、塔楼刚度的调整两塔楼的计算分析采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件的《多层及高层建筑结构空间有

4、限元分析与设计软件SATWE》进行，两塔楼沿竖向规则均匀变化，刚度调整的主要内容是对平面刚度的调整，因塔楼长宽比较大，要使周期比满足规范要求，采取了两个调整方法：一是适当加大了房屋两端剪力墙墙肢的长度，从而增大抗扭刚度；二是适当减小了房屋中部剪力墙墙肢的长度，减小了整个塔楼的平动刚度，调整的结果使房屋扭转为主的周期减小，周期比满足规范要求，结构的自振周期见表一。表一：两塔楼结构自振周期振型塔楼1振型塔楼2周期（s）平动系数扭转系数周期（s）平动系数扭转系数11.44680.970.0311.42420.980.0221.26741.000.0021.27351.0

5、00.0031.08200.030.9731.03870.030.9740.40090.990.0140.38680.990.0150.32541.000.0050.32381.000.0060.28920.010.9960.27290.010.99楼层最大层间位移及最大水平位移与该楼层平均值的最大比值，在y向，超过了《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第4.3.5条的规定（即位移比不宜大于1.2，不应大于1.5），但因为两塔楼是剪力墙较多的住宅结构，刚度较大，周期比符合要求，最大层间位移角小于《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002规定值的5

6、0％，所以位移比可适当放松，本工程位移比超过规范规定的“不宜”值的8％，可以不再考虑双向地震作用。四、结构设计的优化与投资控制结构工程师配合投资方，对结构设计进行了优化，主要体现在以下几个方面：1、基础选型两塔楼为现浇剪力墙结构，开洞不大，剪力墙较多，采用平板式筏基更为合理，与梁板式筏基相比，可方便施工，减小了土方开挖量及回填量。平板厚取1000，满足抗冲切及强度要求，配筋量在合理值范围之内，比原设计板厚1100约节约砼量140m3，同时减少了土方开挖量。中部的基础采用了独立柱基加抗水板的形式，比原设计梁板式筏基，无论是梁的断面大小还是板的厚度均相应减小，大幅度节

7、约了砼用量，节约了工程造价。同时，中部裙房基础适当浅埋，比两塔楼浅埋1000，有利于减少了土方开挖量，节约造价。2、地基承载力的确定由于采用了新的设计理论（参见文献3），考虑了中部裙房对塔楼地基的超载作用，经计算，对于塔楼，天然地基第3层土已满足地基承载的要求，比原设计要求需进行地基处理达到承载力特征值400Kpa的作法，方便了施工，省去了造价较高的地基处理费用，节约了大量工程投资。3、剪力墙墙肢长度及厚度的合理调整相比原设计，对剪力墙墙肢长度进行了优化处理。建筑物靠近端部部位适当加大墙肢长度，有利于提高结构的抗扭刚度，经计算，扭转为第三周期，平扭比仅0.74与0

8、.73，非