《兰州中广大厦大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《兰州中广大厦大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土结构设计（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、前 言所谓超限高层建筑工程是指超过国家现行规范、规程所规定的合用高度和合用构造类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅，商场, 餐饮, 娱乐为一体的大型高层综合性建筑。涉及三栋高层塔楼(A, B, C栋）裙房五层,地下二层。地下一、 二层为设备用房，汽车库,地下二层战时为六级人防。地上一五层为商场。A、B栋塔楼为66层蝶形平面的高层住宅，房屋高度9.米,涉及局部突出在内，建筑总高度06.1米。C栋塔楼为68层大空间办公室,房屋高度.米。涉及局部突出在内，建筑总高度18.80米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积1000平方米。
2、因房屋总长度远超过钢筋混凝土构造伸缩缝最大间距5米的限值,为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个构造单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼;C栋为独立带裙房的框架剪力墙构造高层建筑；其他为框架构造。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为类。基本采用钢筋混凝土平板式筏形基本,底板厚度10mm(住宅部分)、180(办公部分)，持力层为强风化砂岩，地基承载力原则值400Kpa，压缩模量s=1217p.。本建筑的构造安全级别为一级，设计基如期为50年。本文以A、栋为论及对象。1、构造布置特点A、栋高层为满足上部住宅建筑的舒服性、规则性规定(即住宅室内无柱角)及下部五层商场大空间的使用规定,采用五层大底盘
3、双塔楼框支剪力墙构造，在五六层中间运用设备层做转换层,采用梁式转换,转换层设立标高为23米。高宽比为.，长宽比为4.3,转换层上下剪切刚度比值=1395。1、房屋高度超限A、B栋高层房屋高度为8.1米，超过了钢筋混凝土高层建筑构造设计与施工规程（GJ1）中规定的框支剪力墙构造8度区合用高度0米的限值。2、采用双塔楼联体构造,质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。3、高位转换：在五六层之间运用设备层做转换层,标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层如下的限制。4、由于住宅建筑平面的规定,局部存在二次转换。5、由于商场使用功能的限制,A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体构造与大
4、底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比不小于0.2。、62层住宅部分在外围剪力墙局部开设角窗。2、构造措施经我院多次分析论证，觉得其重要不利因素为：框支剪力墙构造在转换层如下，支撑框架与落地剪力墙并存,形成了“支撑框架剪力墙“体系。此中，支撑框架是一种单薄环节。这种构造体系,在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成单薄层，对抗震不利。同步，支撑框架柱要直接承当上部传来的重力荷载，直接承当其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力,要直接承当不也许依托楼板所有间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层如下支撑框架柱的内力远不小于计算分析成果。对此采用如下措施:
5、、在塔楼范畴内五层如下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合构造(钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下,承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力,受力十分复杂。同步，由于建筑使用功能的规定,在裙楼中部开设大洞以便设立电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素,在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位浮现了二次转换梁。根据高层建筑混凝土构造技术规程（JGJ-）第0.条的规定:转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱)宜直接落在转换层的主构造
6、上。当构造竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时,应进行应力分析，按应力校核配筋,并加强配筋构造措施。级高度框支剪力墙高层建筑的构造转换层,不适宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素,我们采用了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设立钢梁的措施。4、在住宅部分开设角窗,削弱了剪力墙构造体系的整体性,对其抗震性能带来了不利影响,变化了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素,我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强解决。3、计算成果分析3.1、总体计算成果、计算软件:采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TA（多层及高层建筑构造三维分析与设计软件
7、）,ATE（多、高层建筑构造空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算,其总体计算成果接近。下面列出TT、SAWE的计算成果。地震影响系数采用建筑抗震设计规范GBJ11-8中的数值:多遇地震0.，罕遇地震0.9,阻尼比取0.0、设计参数：地震烈度 8度； 场地土类别类；抗震级别框架、剪力墙均为一级； 楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动,一种扭转)；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在0.000处。3、构造基本周期：SE成果:T1=1.611T=1.5 T3=1.2611 T4=1107T5=.0510T=1.08(仅列出前六个振型)TAT成果
8、: 1=5421.489 T3=1.3669 4=1.2365=.1506T61.9 (仅列出前六个振型）4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：SAE成果：xG44Qoy=5TA成果:Qox/=4.08%oy/G=4.08%5、地震作用下按弹性措施计算的最大层间位移与层高比值：SATWE成果：x/h1/226 U/h=/18 TA成果:Ux/h/1573Uy/h=1/1583、地震作用下按弹性措施计算的最大顶点位移与总高比值:ATW成果： UxH=1/3021 x/H=1/2649 TT成果: Ux/H=/428 /H=273 7、构造振型曲线及时程分析的部分图形3.2、计算成果分析 根据以上
9、计算成果来看，两种计算成果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：1、自振周期在合理范畴之内，构造扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0，满足规范规定。2、振型曲线光滑符合规律。3、底层剪重比3.2%,满足规范规定。、最大层间位移和顶点位移1/1000，满足规范规定。从最大楼层位移曲线可以看出,五层如下较缓，而转换层以上较陡，阐明底盘刚度比塔楼刚度小。5、 分析表白，时程分析的最大位移均不超过反映谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反映谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波不小于反映谱法,但三个波的平均值仍不不小于反映谱法楼层剪力。动力时程
10、分析复核成果表白，不需要调节个楼层构件的内力和断面配筋。3.3、局部计算及构造解决、框支梁：采用ATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同步，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密,在框支主梁的下部配筋区加设一根80mm高的钢梁。、角窗：整体计算时,角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同步满足剪力墙连梁的规定。同步，加强角窗周边的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛,角窗部分楼板加斜筋。、 钢骨柱的计算：一方面，拟定钢骨的截面形式,预定钢骨柱的钢骨含钢率,带入SATWE程序中进行整体计算,并根据计算成果调节含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的具体简介
11、。4、钢骨混凝土构造设计前的准备工作采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要构成部分,在我省也是初次采用。在本次设计中,钢骨柱采用的是实腹式十字型钢,钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土构造设计中需要注意的几种问题如下:4.、钢骨的含钢率：有关钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的结识,但当钢骨含钢率不不小于2%时,可以采用钢筋混凝土构件,而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时,钢骨与混凝土不能有效地共同工作,混凝土的作用不能完全发挥,且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业原则钢骨混凝土构造设计规程YB982-97中将钢骨含钢率定为2%1%。一般说
12、来,较为合理的含钢率为5%8。另在建设部行业原则型钢混凝土组合构造技术规程GJ138-中定为4%1。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中,考虑到建设单位尽量节省钢材,节省资金的规定,经专家委员会承认,钢骨柱的含钢率拟定为35%。42、钢骨的宽厚比:钢板的厚度不适宜不不小于6m，一般为翼缘板20m以上,腹板16mm以上，但当钢板厚度不小于36mm时,钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国标厚度方向性能钢板GB533中的Z15级的规定。这是由于厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性,由于在焊缝附近常形成约束,焊接时容易引起层状扯破，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的规定。4.3、钢骨的混凝土保护
13、层厚度:根据规范规定,对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不适宜不不小于20mm,对钢骨梁则不适宜不不小于10mm。4、要注重钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。5、钢骨的制作与构造措施5.1、钢骨的制作钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢构造制作厂家承当。型钢的切割、焊接、运送、吊装、探伤检查应符合现行国标钢构造工程施工及验收规范GB500、建筑钢构造焊接技术规程JGJ8、钢构造工程质量检查评估原则B522的规定，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈,焊工应持证上岗。施工中应保证施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质
14、量,型钢钢板的制孔,应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔,在钢骨制作完毕后,建设单位不可随意变更,以免引起孔位变化导致施工困难。52、钢骨混凝土中设立抗剪拴钉的规定钢骨混凝土与钢筋混凝土构造的明显区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远不不小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的实验,大概只相称于光面钢筋粘结力的4%。因此，在钢筋混凝土构造中觉得钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中,由于粘结滑移的存在,将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。一般可用两种措施解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉),并按照计算拟定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承当,
15、称为完全剪力连接。这样可以觉得型钢与混凝土完全共同工作。另一种措施是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响,同步在型钢的一定部位：如（1)柱脚及柱脚向上一层范畴内;(2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处;()构造过渡层范畴内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造规定。构件中设立的栓钉应符合国家现行原则园柱头焊钉GB1043的规定,栓钉直径一般为19,长度不适宜不不小于倍栓钉直径,间距不适宜不不小于6倍栓钉直径,且不适宜不小于200。并采用特制的设钉枪进行焊接,焊接质量应满足规范规定。5.3、钢骨的拼接钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运送长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根,其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上13m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式:(）全焊
