實例分析高層建筑結構設計

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1、實例分析高層建筑結構設計實例分析高層建筑結構設計摘要:本文結合高層建筑結構設計實例，對連體結構設計技術進行了研究，分別介紹了結構選型、連接方式選擇、抗震受力特性、支座設計方法?！　　　「邔咏ㄖB體結構是近幾十年發(fā)展起來的一種較為新型的結構形式，其結構設計也比一般的單體結構或多塔樓結構顯得更為復雜。本文結合某公寓式酒店連體結構設計實例，對連體結構的結構設計進行了研究，介紹了結構形式確定、連接方式選擇、抗震受力特性、支座設計方法等，并闡述了解決一些具體問題的過程?！　∧成虡I(yè)辦公用房項目由1號樓(公寓式酒店、商業(yè))和2號樓(會展中心、公寓式辦公)組成，地下1層～2層，地上7層～9層，總建筑面積9

2、2634㎡。公寓式酒店地下1層、地上9層，現(xiàn)澆剪力墻結構體系，剪力墻為主要抗側力構件，標準層層高m，地上建筑面積為23780㎡。公寓式酒店平面布置呈半個回字形，設置兩條抗震縫將結構分為北樓、南樓、連接體3個單體。在8層、屋頂層處設置連體結構，連體結構平面呈直角梯形。結構平面圖見圖1。結構剖面圖見圖2?！　」⑹骄频甑倪B接體在第8層和屋頂層有連接，屬于高規(guī)第10章的復雜高層建筑中的連體結構。連體結構與塔樓的連接方式可以分為強連接和弱連接，本工程連體結構如果采用強連接，在地震荷載作用下將受到很大的軸向力和彎矩，難以協(xié)同變形。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，存在最大彈性水平位移(或層間位移)大于

3、該樓層兩端彈性水平位移(或層間位移)平均值的倍等超限情況，給抗震設計帶來諸多不利。根據(jù)建筑要求僅在8層處要求有樓板連接，連接體層數(shù)僅占總層數(shù)的11%，跨度相對較大，因此優(yōu)先考慮弱連接形式，考慮到自身重量和承載力性能的比值，連體結構確定為鋼結構桁架加活動支座的弱連接形式結構體系。結構形式上類似于橋梁，一端采用固定鉸接支座，連接體可繞鉸接支座轉動，另一端采用雙向的滑動支座，來滿足地震作用下的連接體部分的水平滑動作用。　　本結構設計使用年限為50年，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為，抗震設防類別為丙類。設計地震為第一組，場地類別為上海Ⅳ類場地，場地特征周期取s，各振型阻尼比取，主體結構

4、采用SATWE進行結構整體分析，采用PM-SAP進行結構整體分析并進行校核。分析時考慮扭轉耦聯(lián)和雙向地震效應，采用振型分解反應譜法和時程法計算結構響應，各振型貢獻按照CQC組合。　　結構動力特性(周期比驗算)。按照各個單體分別計算其固有振動特性，驗算其周期比，計算結果見表1。周期比計算結果滿足規(guī)范要求?！　∥灰票?。驗算位移比時，采用單體模型計算(計算模型中的各個單體的各個樓層，采用強制剛性樓板假定)，并按照各單體模型逐層加以驗算。反應譜法結構地震響應位移計算結果如表2所示。計算結果滿足規(guī)范要求。　　反應譜法底部結構的剪力、彎矩和有效質量系數(shù)計算結果見表3?！　∮嬎憬Y果滿足規(guī)范要求?！　≌裥?/p>

5、數(shù)。振型數(shù)大于15，且使振型參與質量不小于總質量的90%?！　前迥Ｐ?。各單體計算分析內(nèi)力時，軟弱層(或人為假定的軟弱層)的樓板在計算模型中按照彈性板處理(采用殼單元)。其他區(qū)域的樓層考慮為剛性樓板?！　”竟こ踢B體結構的支座為固定鉸接支座與雙向滑動支座，設計過程中主要考慮支座的水平滑動量和豎向力的大小，支座型號則根據(jù)計算值確定?！　】拐鹂p寬度。根據(jù)抗震設計的要求，滑移量(也就是相應節(jié)點的位移量)是要求在大震作用情況下取得的，且抗震縫的寬度(主要是與南側單體雙向滑動支座)要求考慮大震作用下南北單體相應節(jié)點滑移量的相互疊加作用。經(jīng)分別計算得到南側單體在大震作用下四個節(jié)點的X向與Y向的滑移量均為

6、95mm，而北側單體相應數(shù)值為X向為120mm，Y向為80mm。由于連體結構北側為固定鉸接支座，不產(chǎn)生實際滑動，位移量僅作為南側抗震縫的疊加參考因子。計算得出北側單體位移值為X向145mm，Y向95mm，南側單體位移值為X向110mm，Y向115mm;按CQC方法對北側單元節(jié)點位移進行組合得到最大節(jié)點位移為175mm，按照最不利情況南北單元位移疊加175+115=290mm，故南側抗震縫的寬度取300mm。　　支座豎向力?？紤]重力荷載控制作用下，通過計算求得支　　座最大豎向力設計值為800kN。　　支座鋼限位。根據(jù)建筑平面布置，滑動位移量以Y向位移控制為主，在X向設限位可制另一方向的滑動。

7、在最外側兩個鋼牛腿的外側上翼緣設置呈90°角的鋼限位，一旦滑動支座限位失效且又產(chǎn)生地震作用的情況下，鋼限位能夠阻止鋼梁產(chǎn)生過大的滑移變形，從而加強了結構的安全性能。根據(jù)以上計算和要求完成支座部分的設計，雙向滑動支座的節(jié)點詳圖見圖3，固定鉸接支座的節(jié)點詳圖見圖4，鋼限位的節(jié)點詳圖見圖5?！　GJ3-XX連接體結構屬于高規(guī)第10章中所提到的復雜高層建筑，屬于超限高層，設計時需要格外慎重。設計過程中首先要明確結構體系和傳力路