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高层建筑结构设计实例分析

一.装配式建筑基本规定 

高层建筑连体结构是近几十年发展起来的一种较为新型的结构形式,其结构设计也比一般的单体结构或多塔楼结构显得更为复杂。建筑网结合某公寓式酒店连体结构设计实例,对连体结构的结构设计进行了研究,介绍了结构形式确定、连接方式选择、抗震受力特性、支座设计方法等。

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1、工程概况

某商业办公用房项目由1号楼(公寓式酒店、商业)和2号楼(会展中心、公寓式办公)组成,地下1层~2层,地上7层~9层,总建筑面积92634㎡。公寓式酒店地下1层、地上9层,现浇剪力墙结构体系,剪力墙为主要抗侧力构件,标准层层高3.25m,地上建筑面积为23780㎡。公寓式酒店平面布置呈半个回字形,设置两条抗震缝将结构分为北楼、南楼、连接体3个单体。在8层、屋顶层处设置连体结构,连体结构平面呈直角梯形。

2、结构选型

公寓式酒店的连接体在第8层和屋顶层有连接,属于高规第10章的复杂高层建筑中的连体结构。连体结构与塔楼的连接方式可以分为强连接和弱连接,本工程连体结构如果采用强连接,在地震荷载作用下将受到很大的轴向力和弯矩,难以协同变形。在考虑偶然偏心影响的地震作用下,存在最大弹性水平位移(或层间位移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍等超限情况,给抗震设计带来诸多不利。根据建筑要求仅在8层处要求有楼板连接,连接体层数仅占总层数的11%,跨度相对较大,因此优先考虑弱连接形式,考虑到自身重量和承载力性能的比值,连体结构确定为钢结构桁架加活动支座的弱连接形式结构体系。结构形式上类似于桥梁,一端采用固定铰接支座,连接体可绕铰接支座转动,另一端采用双向的滑动支座,来满足地震作用下的连接体部分的水平滑动作用。

3、设计分析

本结构设计使用年限为50年,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,抗震设防类别为丙类。设计地震为第一组,场地类别为上海Ⅳ类场地,场地特征周期取0.9s,各振型阻尼比取0.05,主体结构采用SATWE进行结构整体分析,采用PM-SAP进行结构整体分析并进行校核。分析时考虑扭转耦联和双向地震效应,采用振型分解反应谱法和时程法计算结构响应,各振型贡献按照CQC组合。

结构动力特性(周期比验算)。按照各个单体分别计算其固有振动特性,验算其周期比,计算结果见表1。周期比计算结果满足规范要求。

位移比。验算位移比时,采用单体模型计算(计算模型中的各个单体的各个楼层,采用强制刚性楼板假定),并按照各单体模型逐层加以验算。反应谱法结构地震响应位移计算结果如表2所示。计算结果满足规范要求。

反应谱法底部结构的剪力、弯矩和有效质量系数计算结果见表3。

计算结果满足规范要求。

振型数。振型数大于15,且使振型参与质量不小于总质量的90%。

楼板模型。各单体计算分析内力时,软弱层(或人为假定的软弱层)的楼板在计算模型中按照弹性板处理(采用壳单元)。其他区域的楼层考虑为刚性楼板。

4、支座设计

本工程连体结构的支座为固定铰接支座与双向滑动支座,设计过程中主要考虑支座的水平滑动量和竖向力的大小,支座型号则根据计算值确定。

抗震缝宽度。根据抗震设计的要求,滑移量(也就是相应节点的位移量)是要求在大震作用情况下取得的,且抗震缝的宽度(主要是与南侧单体双向滑动支座)要求考虑大震作用下南北单体相应节点滑移量的相互叠加作用。经分别计算得到南侧单体在大震作用下四个节点的X向与Y向的滑移量均为95mm,而北侧单体相应数值为X向为120mm,Y向为80mm。由于连体结构北侧为固定铰接支座,不产生实际滑动,位移量仅作为南侧抗震缝的叠加参考因子。计算得出北侧单体位移值为X向145mm,Y向95mm,南侧单体位移值为X向110mm,Y向115mm;按CQC方法对北侧单元节点位移进行组合得到最大节点位移为175mm,按照最不利情况南北单元位移叠加175+115=290mm,故南侧抗震缝的宽度取300mm。

支座竖向力。考虑重力荷载控制作用下,通过计算求得支座最大竖向力设计值为800kN。

支座钢限位。根据建筑平面布置,滑动位移量以Y向位移控制为主,在X向设限位可制另一方向的滑动。在最外侧两个钢牛腿的外侧上翼缘设置呈90°角的钢限位,一旦滑动支座限位失效且又产生地震作用的情况下,钢限位能够阻止钢梁产生过大的滑移变形,从而加强了结构的安全性能。

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  1. 天地不言 2017-09-30 10:53:04
    多谢楼主分享资料,这个多学习,今年一注考的就是双塔结构。 沙龙365
    #2 0 举报
  2. duanjjxj 2017-09-30 15:03:50
    谢谢楼主分享 沙龙365
    #3 0 举报
  3. 独来独闯 2017-09-30 23:20:23
    谢谢楼主分享 沙龙365
    #4 0 举报
  4. ctxxxci 2017-10-01 20:12:53

    谢谢楼主的分享 沙龙365
    #6 0 举报
  5. szhxcf 2017-10-01 22:41:49
    写得比较全面! 沙龙365
    #7 0 举报
  6. hongyue524 2017-10-02 15:14:24
    谢谢楼主分享啊啊啊 沙龙365
    #8 0 举报
  7. 云蒙山 2017-10-03 08:40:20
    多谢楼主分享资料 沙龙365
    #9 0 举报
  8. 祸国殃民no1 2017-10-03 20:48:44


    rp刷个积分 请勿见怪 沙龙365
    #11 1 举报
  9. 祸国殃民no1 2017-10-03 20:49:06


    刷个积分 请勿见怪 沙龙365
    #12 0 举报
  10. houtaowei 2017-10-04 22:15:26
    谢谢楼主的分享 沙龙365
    #13 0 举报
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