淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計.doc

山東東平大安建工有限公司淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計文章結(jié)合工程實例，介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)特征與基礎(chǔ)設(shè)計，并從高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)造措施、節(jié)點處理及結(jié)構(gòu)計算等方面來闡述主體結(jié)構(gòu)分析設(shè)計方案，對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員有一定的指導(dǎo)意義。 1 工程概況 某大廈占地面積12365m ，由一棟40層的超高層主樓和一棟32層的高層副樓以及5層的裙房和2層地下室組成，總建筑面積109545 m 。主樓40層，高度164.3m，720層為辦公室，2236層為五星級賓館，6層和2l層為避難層，3740層用于餐飲、娛樂和觀光。主樓從36層開始，層層內(nèi)收，樓頂正中豎立一根天線塔，塔頂標(biāo)高201.00m。副樓32層，上部均為住宅，結(jié)構(gòu)高度99.950m。 2 基礎(chǔ)設(shè)計 核心筒部位采用 1000的樁，樁長50m，持力層為(12)層粉質(zhì)粘土，以3d(d為樁直徑)間距滿布。外圍框架柱部位采用 1200的樁，樁長50m，持力層為(12)層粉質(zhì)粘土，采用柱底布樁方式，用足樁的承載力，每個邊柱下布置4根樁，角柱荷載較小，布置3根樁。副樓部位采用 800的樁，樁長40m，持力層為(11)層粉砂，也采用樁筏基礎(chǔ)，盡量把樁布置在剪力墻底部。裙房部分荷載較小，采用樁土共同作用的方式，每個框架柱底布置一根樁，其余荷載由底板承受。經(jīng)計算，主樓核心筒中心點的沉降為32.6mm，主樓外圍處的沉降為12.4mm，沉降差能滿足要求。 3 主體結(jié)構(gòu)分析設(shè)計 3.1 結(jié)構(gòu)選型 本工程按照建筑抗震設(shè)計規(guī)范，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第三組，按照建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，本工程地震作用和抗震措施都按6度的要求。在裙房位置設(shè)置防震縫，將主樓和副樓分開，分成兩個獨立的抗震體系，避免形成多塔結(jié)構(gòu)，防震縫同時兼做伸縮縫。同時保證地下一層的側(cè)向剛度大于地上一層側(cè)向剛度的兩倍，把結(jié)構(gòu)的嵌固端設(shè)在地下室頂板處。標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖1。 圖 1 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖 主樓高度164.3m，采用型鋼混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高寬比為4.o3，核心筒高寬比為9.6，由于結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較大，未設(shè)置加強層。核心筒墻體底部厚度為600mm，逐漸減薄到300mm。為避免剛度突變，柱子尺寸逐漸減小，底部邊柱為12001200，角柱為1o001000，到頂部邊柱和角柱均為800800。型鋼混凝土柱的外圍主梁以及與核心筒連接的主梁均采用h型鋼混凝土梁，梁端均采用剛接，梁的型鋼含鋼率不小于4.0%，縱筋配筋率不小于0.2%。在型鋼混凝土主梁與核心筒連接處的墻體中設(shè)置型鋼，便于梁中型鋼與墻的連接，同時又能較好地保證連接的剛性，并提高核心筒的延性。按高層建筑鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程(cecs230：2008)的規(guī)定，框架的抗震等級為二級，核心筒的抗震等級為一級。副樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室和裙房部位剪力墻厚度為300mm，到上部住宅部位減為250mm，到頂部內(nèi)墻再減為200mm。 3.2 結(jié)構(gòu)計算 核心筒的抗震等級為一級，軸壓比限值為0.5，經(jīng)試算在豎向荷載作用下，核心筒底部墻體厚度為600mm，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度已滿足規(guī)范要求，因此未設(shè)置加強層。這樣結(jié)構(gòu)體系合理，側(cè)向剛度均勻無突變，抗震性能好。 主樓從36層開始內(nèi)收，在36、39和4o層處梁上托柱轉(zhuǎn)換，造成豎向不規(guī)則。對這些樓層，在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的地震剪力乘以l.25的增大系數(shù)。 經(jīng)計算，結(jié)構(gòu)的前6階基本周期(s)分別為36258(x向)、35364(y向)、18057(扭轉(zhuǎn))，08628(x向)、08429(y向)、06473(扭轉(zhuǎn))。主要的計算結(jié)果見表2。 表2 主樓主要計算結(jié)果 3.3 構(gòu)造措施 型鋼混凝土邊柱底部為12001200(內(nèi)置十字形型鋼8002003838，型鋼含鋼率為5.8%)，到頂部減為800800，柱子外側(cè)平齊，為保證柱中型鋼腹板上下對齊，底部柱子中的型鋼采用單軸對稱布置；角柱底部為10001000(內(nèi)置十字形型鋼6502001830，型鋼含鋼率為4.5%)，到頂部變?yōu)?00800，為保證柱中型鋼腹板上下對齊，底部柱子中的型鋼采用雙軸均不對稱布置。型鋼不對稱布置的方式在實際工程中應(yīng)用較多，受力性能還有待實踐檢驗和研究，本工程地震烈度不高，柱子的剪力和彎矩均很小，主要承受豎向荷載。 辦公層主梁均為400600，內(nèi)置h型鋼400200188，型鋼含鋼率為4.1%，梁縱筋為上下各2 25配筋率為0.41%。賓館層柱子和核心筒連接的主梁為450650，內(nèi)置h型鋼450200228，型鋼含鋼率為4.1%，梁縱筋為上下各2 25，配筋率為0.33%；外圍主梁為400450，內(nèi)置h型鋼250200148，型鋼含鋼率為4.1%，梁縱筋為上下各2 25，配筋率為0.54%。型鋼混凝土柱和梁中的型鋼含鋼率均控制在不小于4%。 裙房部分的柱和梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在型鋼混凝土梁向鋼筋混凝土梁轉(zhuǎn)換時，型鋼延伸到鋼筋混凝土梁中，延伸長度為跨度的1/4，混凝土梁縱筋一部分錨入節(jié)點，另一部分與該型鋼搭接，不伸入節(jié)點中。 3.4 節(jié)點處理 對于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)點處即有梁柱型鋼穿過，又有較多的縱筋和箍筋，施工難度大。本工程中，型鋼混凝土柱和型鋼混凝土梁中型鋼的翼緣寬度均取為200mm，柱縱筋上下貫通，不穿梁型鋼，梁縱筋在柱型鋼腹板上穿孔，但不穿柱型鋼的翼緣，梁縱筋間距不小于3d(d為縱筋直徑)。 主樓裙房以上部分，框架柱和框架梁均為型鋼混凝土，梁柱縱筋一般按構(gòu)造要求配置，梁柱節(jié)點處鋼筋不是很多，梁縱筋避開柱中型鋼的翼緣，在腹板上打孔穿過，由于鋼筋不多，腹板不需補強。在中部樓層部位，由于型鋼混凝土柱和混凝土核心筒豎向不均勻壓縮，與柱和核心筒連接的框架梁在與剪力墻連接處負(fù)彎矩較大，梁上部縱筋較多，中間鋼筋采用套簡與核心筒內(nèi)的型鋼翼緣連接，其余鋼筋直接錨入墻體中。 裙房部分的框架柱和框架梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此有些節(jié)點處既連接有型鋼混凝土梁，又有鋼筋混凝土梁，鋼筋較多，鋼筋混凝土梁采用較大的梁寬，以方便鋼筋放置，保證梁縱筋間距為3d(d為縱筋直徑)。 地下2層為甲類6級人防地下室，頂板需抵抗核6級和常6級荷載，而地下1層有些地方為設(shè)備用房，荷載較大且某些地方因凈高要求，樓板降低500mm，為保證地下2層的凈高，