高烈度区超高层结构体系研究与设计.pdf

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1、高烈度区超高层结构体系研究与设计姚淇誉刘立杰张晨军钱文庭(j匕自m4筑口*ⅢR‰

2、匕女100042)[摘要】：海阀天空国瑞城酒店办公综合体总高度1496m，位于海口，抗震设防烈度8度(O39)，结构体系为型铜混凝土框架一核心筒混合结构。本文介绍了在高烈度区各种抗侧力体系的方案对比，根据建筑功能需要，合理的确定方案，并详细介绍了工程的设计重点和分析方法，对关键节点进行了详细阐述，为类似的工程设计提供借鉴。【关键词]：超高层；混合结构；抗侧刚度：方案比较1工程概况海阔天空国瑞城酒店办公综合体拟建于海南省海口新城区中一LI,区，地面以上高度1496m，地下3层，地上40层

3、：局部裙房地上5层，层高5m，6—20层为办公层，层高38m，2卜顶层为酒店，层高34m：地上面积约10万IB2，标准层外轮廓尺寸约为60mX40m：建筑效果图见图一。综台体建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级，建筑抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度为0．309，建筑场地类别为Ⅱ类．设计地震分组为第一组，根据地震安全性评价报告“1，多遇地震作用下，Qm=o25，T。-04s。2上部结构体系初选根据建筑方案，初步设想采用型钢混凝土框架一核心筒混合结构体系，布置结构初始方案如下：底层核心简外墙厚采用1000，混凝土强度等级C55；型钢混凝土柱截面采用1200

4、x1200，柱距9m：型钢梁采用焊接工字钢；型钢梁与柱及核心筒外墙均为刚接，主要结构部位钢材采用Q345C。楼板采用钢筋桁架现浇混凝土组合楼板，板厚120。采用sAT牦多遇地震作用下试算结果见表一：女一：自镕^案镕构试#g$最大层间位移角X向l／i013Y向1／522基本周期TI(Y向平动)T2(X向平动)23310sT3(扭转)由表一可以看出，由于结构沿Y向高宽比为39，核一LI,筒高宽比为98，尺寸较短，Y向抗侧刚度较弱，位移控制成为抗侧力体系选择的首要因素；经过与甲方及外审单位协商，暂定最大层间位移角限值为1／720。为了提高结构抗侧力刚度，对结构体系进行了一

5、系列加强措施，方案对比如下：表：：结构方案位移对比X向Y向方案一：增加墙厚(底部1200)1／10301／545方案二：设置Y向伸臂桁架和腰桁架i／10831／616方案三：设置外部Y向支撑I／10161／583方案四：加密柱子(柱距4．5m)1／10961／613方案五：加密柱子(柱距4．5m)，Y向梁I／i1031／773高1800(利用窗台高度)由表二可以看出，采用增加墙厚的方法效率有限，且增加造价较大；采用方案五或者同时采用方案二、三、四可以满足位移限值要求，由于设置外部支撑严重影响建筑外立面，综合甲方、建筑、结构及相关专业专家意见，最终确定方案六进行设计。

6、3结构体系与布置3．1抗震性能化设计要求本工程全面融入了性能化设计思想口1，明确了结构整体和各构件抗震目标，详见表三：表三：结构抗震设计性能目标地震烈度水准多遇地震设防地震罕遇地震层间位移限值1／720i／ioo弹性，底部加强区，允许进入塑性，核心筒按规范要求设计外筒中震不屈服控制塑性变形弹性，允许进入塑性，框架允许进入塑性按规范要求设计控制塑性变形3．2结构形式经过上部结构体系初选，最终结构形式仍采用型钢混凝土框架一核心筒混合结构，但结构双向加密柱及y向边框梁加高至1800，用于加强Y向结构刚度，控制侧向位移。核心筒外墙厚度随楼层高度增加而减小(1000mm’50

7、0rm)，混凝土强度等级C55：核心筒承担竖向及水平荷载，混凝土可以提供很高的结构刚度，在水平荷载作用下表现了良好的抗扭性能：核心筒混凝土暗柱区域和与型钢梁连接部位设置型钢柱，同时在楼层高度处核心筒外墙设置型钢暗梁，借助钢与混凝土两者的共同作用，大幅度提高核心筒抗震性能及延性¨“H1，降低墙体厚度及自重。外框架采用力学和抗震优异的型钢混凝土框架结构，X向柱典型截面采用1200x1200，柱距4．5m，局部柱距13．5m，Y向柱典型截面900x1500，柱距4．5m：型钢梁采用焊接工字钢，X向边框梁典型截面900x300x14x30，Y向边框梁典型截面1800x250

8、x30x24；型钢梁与柱及核心筒外墙均为刚接。与传统的混凝土框架相比，减小了梁柱截面，减低了结构自重。由于钢梁净距4．2m，为了加快施工进度，楼板采用了施工无支撑长度较大的钢筋桁架现浇混凝土组合楼板，板厚120，采用抗剪栓钉与型钢梁连接，形成刚度很大的横隔板，把核心筒和外框架联系一起。核心筒和外框架协同工作，将竖向荷载和水平荷载传至基础，进而通过筏板和桩基础最终传至地基。结构标准层见图二：330／’／。＼y＼’，N’，y＼y、y。＼‘＼．久。。入．k_-——蘑K?一rZy]艺一斟＼卜彳y]_：‘圈L一F_I汉》l＼k‘．．一彳y]z=i。—Y；_i“k．’Y●、