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    高层建筑结构设计实例分析

    浏览次数:282     发布时间:2017-07-26    

    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。

    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。

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