北京当代moma悬挑结构竖向地震分析及设计要点

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1、第1’九届争国高层建筑结构学术会议论文2006年北京当代MOMA悬挑结构竖向地震分析及设计要点冯丽娟肖从真徐自国李跃林‘中国建筑科学研究院北京100013)提要北京当代万囱城北区工程的几栋塔楼普遍存在高位悬挑结构，超出了规范规定的悬挑尺寸，在设计时针对悬挑结构及其对整体结构的影响，进行了竖匈地震的计算，分别采用r反麻谱法和时程分析法．对设计使用的地震力作了定量的分析．同时对悬挑部分的设计采用了中震弹性的性能化l霞计等措施，保证结构的安全。关键词竖向地震悬挑结构反应谱分析时程分析性能化设计1．概述北京当代万国城北区工程地上总建筑面积约为160，000平方米，由九个最高有2l层的塔楼(TI—

2、T9)及其它建筑组成，包括一个中心影院和地下停车库，塔楼主要用于住宅用途。九个塔楼在结构顶部通过连廊连接成环形系统，并且多个塔楼顶部带有较大的悬挑结构。该结构有多项超限内容，本文主要针对悬挑结构的超限内容，介绍计算分析及设计时采用的一些措施。本文主要针对T78和部分T9的计算分析和设计的内容。本工程抗震设防类别为丙类，设防烈度为8度，场地类别为III类，主体塔楼的结构形式均为框架一核心筒体系；塔楼悬挑结构采用带有斜撑的钢结构形式：塔楼之间的连廊则采用箱型钢桁架结构形式。T78为双塔楼结构(高塔为T8，低塔为T7)存在较大的悬挑结构。其中T7结构从12层(34．95米)开始向东悬挑lO米，

3、共悬挑3层，超过了规程建议的最大悬挑尺寸；T8结构从16层(47．15米)开始向南悬挑lO米。共4层。赣捌螨撼册十叶’⋯。}：

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6、jjj：曩。：各／田lT78结构11层顶板田2T78结构15层厦板地震时，地面运动的竖向分量引起建筑物产生竖向振动。震害调查表明．在高烈度区竖向地震的影响十分明显。冈此我国抗震规范规定【11I设防烈度为8度和9度区的大跨度结构、长悬臂结构，以及设防烈度为9度区的高层建筑，应计算竖向地震作．I}j。本I：程悬冯州蚺．立．19774小牛．碰h丁程蛔j",

7、314·第1九届伞田高层建筑结构学术会议论史2006年挑部分达10米，设防烈度为8度．根据规范进行了竖向地震分析。2．竖向地震分析方法竖向地震的分析方法川一般有三种：1)规范建议的简化方法高层建筑的竖向地震作用计算可采用类似于水平地震作J}j的底部剪力法，即先确定结构底部总竖向地震作削，然后由总竖向地震作用计算结构各个质点上的地震作埘。这种方法不用求解竖向周期和振型。规范对9度时的高层建筑的竖向地震作崩标准值计算给山了计算方法，并规定楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配，并宜乘以增大系数1．5。2)竖向反应谱法竖向地震作．Hj反应谱法与水平地震反应谱法相同，先计

8、算结构的竖向白振周期和振黎，再由竖向扳型周期从竖向反应谱求得等效竖向力。求出各振型的竖向地震作崩和内力

9、I厅，用平方和开方法进行振型的内力组合。此法较合理，然而要计算结构的竖向白振特性，并需要建立相应的竖向地震反应谱。3)竖向时程分析法时程分据法又称直接动力法，将高层建筑结构作为一个多质点的振动体系，输入已知的地震波，用结构动力学的方法，分析地震全过程中每一时刻结构的振动状况，从而了解地震过程中结构的反应，计算量较大。竖向地震的时程分析结果应满足规范对时程法的相应要求口】，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65％，多条时程曲线计算所得的结构底韶剪力

10、的平均值不应小于振型分解反廊谱法求得的底部剪力的80％。以上三种计算方法，1)是简化计算方法，2)、3)相对要精确一些。本工程设防烈度为8度．场地类别为III类场地，坝塔结构且悬挑长度较大(10米)，超过规范建议值(4米)，而且位于结构近顶部，加速度反应较大”】，对竖向地震作用比较敏感。为考察该工程悬挑部位的竖向地震作甩效应．采用竖向反应谱方法和竖向时程分析方法对结构的竖向地震作用进行的分析。在竖向地震反应谱分析时，可近似采用水平地震反应谱，竖向地震影响系数取水平地震影响系数的65％，本jf：程为8度【Ij类场地。竖向最大地震影响系数为0．104。竖向地震时程分析圈3结构键体模埤!时，输

11、入地震加速度的最火值取水平地震的·315第1’九扁全国高层建筑结构学术会议论文2006年O．65倍，印o．455m／s2：时程分析采用了3条波，包括III类场地人J：波、ElCenro波的竖向分黛和Petrolia波的竖向分量。进行竖向地震分析时，阻尼比分别取5％和2％进行计算。计算分析采州美国CSI公司的Etabs程序pJ。整体分析模型如图3。冈连廊设置了隔震支庵，故塔楼结构整体计算时，分析模型中不包括连廊结构，只是将迮廊的竖向荷