某高層辦公樓結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)

1、某高層辦公樓結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)某高層辦公樓結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1工程概況成都市某辦公樓項(xiàng)目高176.85米，建筑面積約6萬平方米，設(shè) 5層商業(yè)裙房及4層地下室，地下室埋置深度約25米。本結(jié)構(gòu)采用 框架-核心筒結(jié)構(gòu)。2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.1工程地質(zhì)參數(shù)項(xiàng)目場(chǎng)地位絕對(duì)高程為501.94503.71m,地貌單元為成都平原 岷江I級(jí)階地。在勘察鉆探揭露深度內(nèi)，地層由第四系全新統(tǒng)人工填 土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）和白堊系上白堊統(tǒng) 灌口組泥巖（K2g ）組成。場(chǎng)地地下水為孔隙型潛水，根據(jù)區(qū)域水文 資料，最高水位埋深3.00m。場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，無不良地質(zhì)

2、作用， 適宜建筑。2.2樁基及基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)本工程有四層地下室，基坑開挖深度24米，基礎(chǔ)選用人工挖孔 擴(kuò)底樁方案，樁基持力層選用-2微風(fēng)化泥巖層。辦公樓采用 1600mm人工挖孔樁，擴(kuò)大頭直徑為4000mm，單樁承載力特征值 約為22000KN；樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35。辦公樓核心筒下筏板厚度3.35m,其余部位筏板厚度2.85m。地下靜止水位埋深4.245.66m。在施工后澆帶混凝土未澆灌完 成之前，需進(jìn)行降水工程。但工程不設(shè)永久降水系統(tǒng)。3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)本工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二 級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0?？拐鹪O(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）；

3、地震設(shè)防烈度為7度，場(chǎng)地類別為II類，設(shè)計(jì)地震分組為第三組（設(shè) 計(jì)地震加速度為0.l2g）。振型分解反應(yīng)譜法分析時(shí)，地震作用按照地震安評(píng)報(bào)告中的 地震影響曲線圖，地震安評(píng)報(bào)告工程場(chǎng)地地表水平向設(shè)計(jì)地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜 (5%阻尼比)采用的主要地震參數(shù)如下：地震安評(píng)報(bào)告工程場(chǎng)地地表多遇地震加速度時(shí)程曲線地震安評(píng)報(bào)告工程場(chǎng)地地表罕遇地震加速度時(shí)程曲線3.2結(jié)構(gòu)形式及主要構(gòu)件尺寸塔樓在地面以上塔樓與裙樓之間設(shè)抗震縫分開，平面布置規(guī)則， 底部平面尺寸最大位置處約為52.3m X36.2m，核心筒尺寸約為29.1m X12.9m。外框架柱間距為13.0m 6.9m，核心筒與框架柱的間距 約11.2m4.2

4、mm，核心筒為上下連續(xù)貫通，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)采用：1)地下室筏板采用C40； 2)豎向構(gòu)件及 連梁21/F樓面以下采用C60，21/F樓面及以上采用C50； 3)梁、板 等水平構(gòu)件23/F及以下C40，24/F及以上采用C35。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面部分樓層典型柱、墻尺寸主要梁截面尺寸：連接核心筒與柱的框架梁截面：600X850，700X850， 800X850,850X1200外圍框架梁截面：600X850， 800X850， 700X1200次梁截面：450X750樓板截面尺寸：核心筒內(nèi)150mm；核心筒外110mm；屋面、首層樓板200mm； 二 層、三層、避難層樓板150mm

5、3.3抗震等級(jí)采用框架及核芯筒剪力墻抗震等級(jí)：地下一層以上均為一級(jí)，地下 二層以下為二級(jí)3.4主要超限內(nèi)容本工程超限情況包括：1）高度大于130米，小于180米，屬于 B級(jí)高層建筑；2）考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，屬扭轉(zhuǎn)不 規(guī)則；3）二層樓板開洞面積達(dá)90%，超過樓面面積的30%；3.5性能設(shè)計(jì)目標(biāo)本工程性能設(shè)計(jì)目標(biāo)按達(dá)到C類的要求。具體詳見下表。3.6結(jié)構(gòu)整體分析3.6.1小震、中震、大震計(jì)算參數(shù)的選取3.6.2嵌固分析地下室結(jié)構(gòu)與首層剛度比大于2,滿足作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端條件， 故取首層為上部結(jié)構(gòu)嵌固端。3.6.3計(jì)算軟件和計(jì)算模型1）彈性分析計(jì)算采用SATWE及ETABS二種程序分

6、別進(jìn)行整體計(jì)算比較。計(jì)算 結(jié)果如表所示。建筑立面造型在其中兩個(gè)立面從13樓開始向內(nèi)收縮 傾斜，傾斜角為1.5度，此兩個(gè)立面外框架柱做成斜柱。在分析中， 采用完全直立柱子的SATWE模型，完全直立柱子的ETABS模型和一個(gè) 斜柱的ETABS模型進(jìn)行比較分析。其中，斜柱模型按照實(shí)際建筑立面 造型考慮1.5度傾斜角度情況。結(jié)構(gòu)彈性分析主要結(jié)果2）多遇地震下的結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力時(shí)程分析計(jì)算采用SATWE程序，選用3條人工波進(jìn)行分析，加速度峰值為 42.0cm/s2。時(shí)程分析法地震響應(yīng)計(jì)算結(jié)果見下表。上述平均剪力值大于振型分解反應(yīng)譜法的80%，各條波分別作用 下的底部剪力值大于振型分解反應(yīng)譜法的65%，滿足規(guī)

7、范規(guī)定.3）動(dòng)力彈塑性分析采用EPDA程序，進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析，了解塔樓結(jié)構(gòu)在罕遇地 震作用下的彈塑性能，確定本結(jié)構(gòu)的薄弱層及進(jìn)行薄弱層的驗(yàn)算，研 究結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗倒塌能力。按地震安評(píng)報(bào)告提供的三條罕遇地震波USER1，USER2, USER3 作為動(dòng)力彈性時(shí)程分析的地震波，波峰值加速度取為223gal。根據(jù)大震的分析結(jié)果，辦公樓結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大位移886.4mm，最大 層間位移角為1/144,滿足規(guī)范限值1/100的要求。整個(gè)計(jì)算過程中， 結(jié)構(gòu)始終保持直立，能夠滿足規(guī)范的“大震不倒”要求。結(jié)構(gòu)底部剪 力墻在整個(gè)大震彈塑性分析中，出現(xiàn)少量塑性應(yīng)變，底部剪力墻破壞 較輕。框架柱內(nèi)鋼筋在整個(gè)

8、分析過程中均未產(chǎn)生塑性應(yīng)變，處于彈性 狀態(tài)。在大震下，大部分連梁內(nèi)鋼筋屈服，混凝土開裂。連梁破壞區(qū) 域集中于梁端、與剪力墻相連部位，說明在罕遇地震作用下，連梁形 成了鉸機(jī)制，發(fā)揮了屈服耗能的抗震工程學(xué)概念。剛度變化較均勻， 沒有明顯的剛度突變，結(jié)構(gòu)的薄弱層不太明顯。3.7樓板應(yīng)力分析本工程2、3層（結(jié)構(gòu)層）開洞較大，整體計(jì)算采用彈性樓蓋的 計(jì)算模型，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)，找出邊緣薄弱部位，分析其內(nèi)力與剛 性板模型的差異。同時(shí)，采用ETABS進(jìn)行樓板平面內(nèi)的應(yīng)力分析，進(jìn) 行樓板設(shè)計(jì)。從樓板應(yīng)力來看，地震作用下的樓板應(yīng)力較大，峰值 為2.0N/m,大于混凝土抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)樓板配筋 抵抗拉應(yīng)

9、力。3.8越層柱分析結(jié)構(gòu)第二層有開大洞形成若干柱越層，分析時(shí)取兩個(gè)模型：1） 二、三層均輸入模型中，層高分別為6.45m、6.45m； 2）抽掉第二層， 模型中考慮其荷載，層高按12.9m輸入。越層柱的截面設(shè)計(jì)取中震彈 性設(shè)計(jì)下兩種模型的包絡(luò)值，且在大震標(biāo)準(zhǔn)組合下的剪力滿足規(guī)范要求。4針對(duì)超限采取的措施嚴(yán)格按照一級(jí)抗震等級(jí)控制剪力墻的約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊 緣構(gòu)件的縱筋和箍筋；嚴(yán)格控制剪力墻的軸壓比，底部加強(qiáng)區(qū)按0.5 控制，保證剪力墻良好的延性。在底部10層設(shè)置芯柱，芯柱按柱截 面0.8%配附加縱筋，增加框架柱的延性。調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置，使之均勻?qū)ΨQ，減少質(zhì)心與剛心之間 的偏心，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；加大建筑物周圈梁寬度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 的扭轉(zhuǎn)剛度。二、三層局部板開洞，板厚取150mm，按雙層雙向配筋，配 筋率不小于為0.25%，模型中定義為彈性板。根據(jù)ETABS的樓板應(yīng)力 分析，加大應(yīng)力集中部位的樓板配筋，板筋按抗震構(gòu)造錨固。5結(jié)語本工程在高度、平面不規(guī)則、超出規(guī)定要求。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置， 分別采用SATWE及ETABS二種程序驗(yàn)算，結(jié)果相差不大，結(jié)構(gòu)動(dòng)力特 性基本吻合，各類指標(biāo)均在合理范圍內(nèi)，且滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，計(jì) 算結(jié)果可靠，結(jié)構(gòu)方案可行。參考文獻(xiàn)JGJ94-2008建筑樁基