南通抗震審查設計說明

PAGEPAGE5工程概況本工程為辦公、酒店、會議三為一體的綜合建筑。主樓平面為43.6米X39.2米的規(guī)則長方型。結(jié)構(gòu)地上部分為54層，頂部另有50米高的構(gòu)架，主要屋面處的高度為209.80米。裙房五層高度24.3米二、設計依據(jù)1、國家規(guī)范、規(guī)程：《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）；《建筑抗震設防分類標準》（GB50223-2004）；《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006年版）；《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）；《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）；《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）。《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50017-2003）；《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-98）；《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ138-2001）；《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）；《高層建筑箱形與筏形基礎技術(shù)規(guī)范》（JGJ6-99）；《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）?！度嗣穹揽盏叵率以O計規(guī)范》（GB50038-2005）；2、現(xiàn)行江蘇省地方規(guī)范、規(guī)程。3、建筑、機電等專業(yè)提供的設計條件。4、工程地質(zhì)勘察報告：啟東市建筑設計院有限公司提供的《南通中南國際貿(mào)易中心巖土工程勘察報告》（詳勘階段）工程編號：2006136三、設計條件1、結(jié)構(gòu)的設計使用年限本工程設計使用年限為50年。2、建筑物的建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。地基基礎設計等級：甲級地下工程防水等級：二級。樁基安全等級：一級。3、本工程地下人防抗力級別為核6級。四、設計荷載1、樓面，屋面恒載及活荷載功能分區(qū)樓面恒載標準值（KN/㎡、不含板自重）樓面活荷載標準值（KN/㎡）辦公室2.02.0舞廳，大堂2.04.0客房1.52.0空調(diào)機房、電梯機房1.27.0消防疏散樓梯，公共樓梯1.53.5發(fā)電機房，變配電室1.210根據(jù)野外鉆探，地下水類型為孔隙潛水，主要賦存于2~4層土中，水位主要受大氣降水和地表水補給影響，勘探期間測得平均初見地下水位標高為1.46米，平均穩(wěn)定水位標高為1.57米（黃海高程）。場地歷年最高水位為自然地面下0.5米（黃海高程2.8米），為抗浮最高水位，地下水位年變化幅度為0.5~2.0米（黃海高程2.8~1.3米）.場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對鋼筋混凝土中鋼筋在長期浸水部位無腐蝕性，在干濕交替部位具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。3、由勘察報告可知擬建場區(qū)內(nèi)無液化土。六、上部結(jié)構(gòu)設計南通國際貿(mào)易中心工程主樓54層、裙樓5層，設有2層地下室，其中主樓辦公層層高為4米，酒店層層高為3.5米，裙房層高為5米。在主樓與裙樓之間地下室頂板以上設置防震縫，地下室頂板以下連為整體，設計時采用控制沉降、設置后澆帶調(diào)整沉降差等措施而不設永久沉降縫。主樓檐口標高208.70米，室內(nèi)外高差1.1米，結(jié)構(gòu)總高度209.8米，不包括出屋面電梯機房及水箱間。采用鋼筋混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑物高度，按造《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002），抗震分類確定地下室頂板以上主樓框架及結(jié)構(gòu)計算以地下室頂板為嵌固部位，地下室頂板厚度為200，地下一層等效剪切剛度大于地上一層等效剪切剛度2倍以上。一）裙樓設計：5層裙樓長為49米（1~8軸），寬為50米（B~N軸），高23米，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，為滿足使用功能、建筑方案的要求，在5~8軸二層以上至屋面有中庭處開大洞造成樓板不連續(xù)，而豎向剛度無突變，為平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的結(jié)構(gòu)，計算時采用符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化的計算模型，并計及扭轉(zhuǎn)的影響，嚴格控制樓層豎向構(gòu)件最大的彈性水平位移和層間位移分別不大于樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的1.5倍。主報告廳處梁跨度較大且梁高受限，部分框架梁及次梁(主報告廳)采用預應力混凝土梁或鋼梁(大堂屋面)。樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，板厚一般為120mm.,局部加厚為150mm。結(jié)構(gòu)布置與構(gòu)件尺寸詳見具體圖紙。二）主樓設計：主樓的主體結(jié)構(gòu)高度為209.8米，超過《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的A級高度(150米，框架-核心筒結(jié)構(gòu))，屬于不超過B級建筑高度(210米)超高層建筑，平面為43.6x39.2米的規(guī)則長方形，高寬比為5.3小于7.0，其中核心筒外側(cè)尺寸為22.5x扭轉(zhuǎn)規(guī)則性：主樓扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1的比值小于0.85，在考慮偶然偏心的地震作用下，樓層的最大彈性水平位移和層間位移分別與該樓層兩端彈性水平位移平均值和層間位移平均值的比值小于1.2，屬于扭轉(zhuǎn)規(guī)則。凹凸規(guī)則性：結(jié)構(gòu)平面凹凸尺寸及平面尺寸均未超出規(guī)范限值，屬于凹凸規(guī)則。樓板局部連續(xù)性：樓板的尺寸和平面剛度的變化，酒店中庭開洞面積（計入電梯和通風排煙井）和有效板寬，均未超出規(guī)范限值，屬于樓板連續(xù)，無較大錯層。側(cè)向剛度規(guī)則性：所有樓層側(cè)向剛度均未超出規(guī)范限值，屬側(cè)向剛度規(guī)則結(jié)構(gòu)。豎向抗側(cè)力構(gòu)件的連續(xù)性：主樓豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力向下傳遞連續(xù)。樓層承載力的突變：主樓抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力均不小于相鄰上一樓層的80%，樓層承載力不存在突變。由此判斷主樓結(jié)構(gòu)平面及豎向均規(guī)則的高度不超過B級高度的超高層建筑。主樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)；利用樓梯、電梯間及后勤用房的圍合墻體形成鋼筋混凝土剪力墻核心筒,并由連接每層柱和核心筒的主梁提供框架作用、以形成框架–核心筒效應共同抵抗水平風力及水平地震的作用。保證了建筑物具有良好的抗震性能和強風作用下良好的舒適度。主樓的核心筒及主要框架柱的排列在幾何形狀上基本對稱，雖然主樓在2/3高度除開有中空大廳，貫穿其上15層，導致整體結(jié)構(gòu)不完全對稱，然而計算分析表明整體結(jié)構(gòu)的偏心與扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象非常輕微。主樓的樓面為鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)。樓板由大致等距的鋼筋混凝土梁承托。樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，整體性良好。塔樓標準層的內(nèi)梁高度為700mm，框架邊梁高度為800mm，樓板厚度為120mm。結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件尺寸詳見具體圖紙。七、結(jié)構(gòu)計算及分析根據(jù)建筑物使用功能，結(jié)構(gòu)形式和抗震設防烈度要求，進行上部結(jié)構(gòu)的整體空間分析計算。．2）韓國POSCO公司編制的MIDAS-GEN空間有限元結(jié)構(gòu)分析與設計軟件2．計算參數(shù)1）抗震設防烈度為6度，場地類別為Ⅲ類。主樓：分別采用振型分解反應譜法和時程分析法計算結(jié)構(gòu)響應，彈性時程分析分別取地面運動最大加速度為18gal,選取PKPM軟件提供的兩條實測波TH1TG045,TH3TG04和一條人工波RH1TG045。裙樓采用振型分解反應譜法計算結(jié)構(gòu)響應。2）主樓考慮中震下的結(jié)構(gòu)性能分析。取水平地震影響系數(shù)最大值αmax為0.112。3．計算結(jié)果與分析1）主樓：振型分解反應譜法分別計算了結(jié)構(gòu)在豎向荷載、X、Y方向的風荷載及地震作用下的內(nèi)力與位移。結(jié)果如下：

計算程序SATWE周期序號周期（s）X向平動比例Y向平動比例扭轉(zhuǎn)比例自振周期(秒)T15.13980.001.000.00T24.25741.000.000.00T33.26150.000.001.00T41.59380.000.940.06T51.31540.010.060.93T61.24970.990.000.01T70.82000.000.650.35T80.75460.010.350.64T90.62640.990.000.01T3為第一扭轉(zhuǎn)周期Tt/T1=0.63方向X向Y向有效質(zhì)量系數(shù)93.05%94.76%地震作用基底總剪力Qo(kN)1269611018Qo/Wt(%)0.650.56基底總彎矩Mo(kN·m)1,221,0491,171,340水平位移最大層間位移角△u/h1/21771/1703所在樓層4843規(guī)范限值1/588風載作用總風力Qo(kN)1627818092基底總彎矩Mo(kN·m)22548742565488水平位移最大層間位移角△u/h1/16941/1084所在樓層4342規(guī)范限值1/588重量(包括承重結(jié)構(gòu),非承重結(jié)構(gòu),活荷載)總重量Wt(kN)1,968060

計算程序MIDAS-GEN周期序號周期（s）X向平動比例Y向平動比例扭轉(zhuǎn)比例自振周期(秒)T15.27250.00050.99940.00T24.68340.99940.00050.0001T32.78450.00010.00040.9995T41.39820.00000.99890.0011T51.31410.99810.000.0018T61.13780.00200.00090.9971T70.77240.0010.00T80.75420.00010.99700.0029T90.67170.97530.00020.0245T3為第一扭轉(zhuǎn)周期Tt/T1=0.53方向X向Y向有效質(zhì)量系數(shù)91.56%92.19%地震作用基底總剪力Qo(kN)1192711412調(diào)整后的Qo/Wt(%)0.550.53基底總彎矩Mo(kN·m)13688501308419水平位移最大層間位移角△u/h1/21831/1996所在樓層4945，46規(guī)范限值1/588風載作用總風力Qo(kN)1475716110基底總彎矩Mo(kN·m)18745202043967水平位移最大層間位移角△u/h1/1536.1/1253所在樓層4947規(guī)范限值1/588重量(包括承重結(jié)構(gòu),非承重結(jié)構(gòu),活荷載)總重量Wt(kN)2169420結(jié)論：1．x向剛重比3.32,y向剛重比2.17。均通過了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的驗算。Y向剛重比小于2.7，應考慮重力二階效應對水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。2．框架柱軸壓比均小于0.7，剪力墻軸壓比均小于0.55。3．在地震作用下，結(jié)構(gòu)的樓層層間最大位移角均滿足規(guī)范要求。4．變形曲線特征：結(jié)構(gòu)最大樓層位移曲線X向和Y向均過渡光滑，無拐角出現(xiàn)。體現(xiàn)了框架-筒體的典形受力特征。5．主樓按100年一遇、地面粗糙度B類情況下的風荷載作用時結(jié)構(gòu)層間最大位移角滿足規(guī)程要求。6．頂點加速度：頂點舒適度按照10年一遇的風荷載計算，建筑物頂點順風加速度0.03m/s2；建筑物頂點橫風加速度0.13m/s2，均小于規(guī)范要求（0.25m/s2）扭轉(zhuǎn)位移比：在考慮偶然偏心影響的水平地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大（層間）水平位移與平均（層間）位移的比值如下表：方向最大層位移平均層位移最大位移/平均層位移規(guī)范限值所在樓層最大層間位移平均層間位移最大層間位移/平均層間位移規(guī)范限值所在樓層X向（-5%）0.470.431.101.420.430.391.101.42X向（+5%）1.070.961.121.430.590.531.121.43Y向（-5%）0.670.591.131.420.620.551.131.42Y向（+5%）0.630.591.071.420.590.551.061.42SATWE計算結(jié)果（位移單位：mm）驗算結(jié)果顯示位移比指標均未大于1.2,且第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值小于0.85。墻、柱傾覆力矩在水平地震作用下，墻、柱傾覆力矩百分比列表如下:SATWE計算結(jié)果方向總地震傾覆力矩柱承受傾覆力矩占總傾覆力矩百份比墻承受傾覆力矩占總傾覆力矩百份比X向1864256kN．m20.8%(387820kN．m)79.2%(1476436kN．m)Y向1628191kN．m26.2%(426348kN．m)73.8%(1201843kN．m)從計算得知，在抗側(cè)構(gòu)件中，剪力墻承擔的傾覆力矩占總傾覆力矩的73.8%至79.2%，是最主要的抗側(cè)構(gòu)件。在抗震設計時，外框架承擔的總剪力應按底部地震剪力的20％和1.5Vf,max的較小值采用。中震下的結(jié)構(gòu)性能分析取水平地震影響系數(shù)最大值αmax為0.112，在SATWE中進行中震分析。結(jié)果顯示，在水平地震力的作用下，x和y向的最大層間位移角分別為1/758和1/588，這表明主樓結(jié)構(gòu)中的豎向構(gòu)件（剪力墻和柱），在中震作用下，仍能保持彈性工作，主體結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。計算結(jié)果顯示，中震下的剪力墻底名義剪應力小于0.4ftk（混凝土的抗拉強度標準值）?；谛阅艿目拐鹪O計該工程的特點總高度較大，但平面及豎向較規(guī)則，核心筒尺寸較大，按6度設防，截面承載力不受小震的地震力控制，由風荷載控制。其性能要求是：增大外框架承擔的地震力，且底部的框架柱設型鋼或芯柱加強。除少數(shù)外框架梁外豎向構(gòu)件（墻，柱）在中震下均保持彈性，最大層間位移在結(jié)構(gòu)的43層，中震下底層墻平均剪應力小于0.4ftk，接近滿足大震下不出現(xiàn)剪切裂縫的控制條件，大震下底部加強部位基本上不屈服。結(jié)構(gòu)總體上達到性能目標C類的要求。2）主樓：彈性時程分析法:選取PKPM軟件提供的兩條實測波和一條人工波進行分析驗算。結(jié)構(gòu)分析及設計采用SATWE與MIDAS-GEN空間有限元結(jié)構(gòu)分析與設計軟件。SATWE計算結(jié)果（位移單位：mm）結(jié)構(gòu)響應方向最大層位移平均層位移最大位移/平均層位移基底剪力最大層間位移平均層間位移最大層間位移/平均層間位移最大層間位移角TH1TG045X向18.718.61.0192731.311.291.021/2947Y向16.014.51.1086720.860.761.131/4054TH3TG045X向29.929.71.01101381.471.421.041/2761Y向38.136.51.0487461.541.111.391/2273RH1TG045X向51．150．91.01127591.761.751.011/2248Y向69.569.21.01101981.731.471.181/2021結(jié)果顯示，每條時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應譜法求得的底部剪力65％，三條時程曲線計算所得的底部剪力的平均值大于振型解反應譜法求得的底部剪力80％，均滿足規(guī)范要求。且結(jié)構(gòu)最大層位移，最大層間位移角均小于CQC法計算的結(jié)果?？傮w而言，時程法計算結(jié)果與反應譜法計算結(jié)果基本吻合，符合設計標準的要求。3）針對B級高度的高層建筑采取的主要措施在設計中采取以下主要技術(shù)措施:按規(guī)范要求嚴格控制剪力墻及框架柱的軸壓比,并在主樓結(jié)構(gòu)底部設置型鋼柱或芯柱加強，以增強結(jié)構(gòu)體系的可靠度。按規(guī)范嚴格對構(gòu)件進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算,在構(gòu)件設計時,按規(guī)范要求采取相應的構(gòu)造措施。按規(guī)范要求控制周期比和位移比,以盡可能限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應。按規(guī)范嚴格控制最大位移角,使結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度,以避免產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。按規(guī)范嚴格控制層剛度比,以避免薄弱層的存在,使結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下不會在薄弱部位產(chǎn)生較大彈塑性變形,導致結(jié)構(gòu)嚴重破壞甚至倒塌。為減輕結(jié)構(gòu)自重、減少地震反應,以降低結(jié)構(gòu)建造成本,同時,為合理控制整個結(jié)構(gòu)體系的剛度分布,以使結(jié)構(gòu)體系能很好地適應地震作用。在進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置時,豎向構(gòu)件斷面隨著樓層的增加而相應減小,在剪力墻上的適當位置布置必要的結(jié)構(gòu)洞同時,合理安排水平構(gòu)件的布置,以構(gòu)成合理有效的梁板體系,形成清晰有效的結(jié)構(gòu)傳力路徑。嚴格按”強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點弱構(gòu)件”的原則進行結(jié)構(gòu)設計。通過主塔樓進行較為詳細和精確的分析計算,同時相應采取了積極和有效的措施,在多遇地震作用情況下,主樓的結(jié)構(gòu)體系完全能滿足有關規(guī)范和標準的規(guī)定,達到超高層的抗震設計要求，考慮中震地震作用時，結(jié)構(gòu)體系仍能保持在彈性狀態(tài)而未屈服。4）裙樓：振型分解反應譜法分別計算了結(jié)構(gòu)在豎向荷載、X、Y方向的風荷載及地震作用下的內(nèi)力與位移。結(jié)果如下：

計算程序SATWE周期序號周期（s）X向平動比例Y向平動比例扭轉(zhuǎn)比例自振周期(秒)T11.35790.010.940.05T21.32390.960.020.02T31.22690.040.050.91T40.39330.020.930.05T50.38810.920.040.04T60.35970.090.040.87T3為第一扭轉(zhuǎn)周期Tt/T1=0.9方向X向Y向有效質(zhì)量系數(shù)98.94%99.20%地震作用基底總剪力Qo(kN)24912445Qo/Wt(%)1.641.61水平位移最大層間位移角△u/h1/16401/1588風載作用總風力Qo(kN)10541102水平位移最大層間位移角△u/h1/4584.1/2688重量(包括承重結(jié)構(gòu),非承重結(jié)構(gòu),活荷載)總重量Wt(kN)1,51886結(jié)論：1．x向剛重比32.68,y向剛重比31.76。均通過了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的驗算。2．框架柱軸壓比均小于0.9。3．在地震和風荷載作用下，結(jié)構(gòu)的樓層層間最大位移角均滿足規(guī)范要求。扭轉(zhuǎn)位移比在考慮偶然偏心影響的水平地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大（層間）水平位移與平均（層間）位移的比值如下表：（位移單位：mm）方向最大層位移平均層位移最大位移/平均層位移規(guī)范限值所在樓層最大層間位移平均層間位移最大層間位移/平均層間位移規(guī)范限值所在樓層X向（-5%）10.5510.11.071.552.972.841.04152X向（+5%）11.9610.21.191.553.382.831.191.52Y向（-5%）12.089.921.221.553.783.051.241.51Y向（+5%）10.1910.11.011.553.183.101.03151驗算結(jié)果顯示位移比指標均未大于1.5,且第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值小于0.9。八．地下室與基礎設計1、地下室本工程整體地下室長約105米，寬約55米，共二層。除地下室設備用房外地下兩層均為甲類防空地下室，抗力級別為核6級。地下一層層高為6.9米,地下二層層高為4.5米。主樓部分底板厚3米，埋深為13.5米，大于房屋高度的1/18。地上主樓與裙房層數(shù)相差很大，荷載差異懸殊。因此需采取有效的措施克服混凝土收縮、溫度應力、不均勻沉降等問題。擬采取在主樓與裙房之間位置設置后澆帶,主樓采用長樁減小其沉降量，以達到減少高低建筑物間的差異沉降的目的，并加強通長構(gòu)件的通長配筋構(gòu)造，增強墻體抗變形開裂的能力等設計措施,并要求施工中地下室由上部結(jié)構(gòu)落下的剪力墻及地下室外墻與框架結(jié)構(gòu)組成框－