对某高层建筑结构设计实例分析

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1、对某高层建筑结构设计实例分析对某高层建筑结构设计实例分析　摘要:本文作者结合工程实例主要就高层建筑设计中的结构体系的确定,计算程序的选用和注意事项作了阐述,同时就框支层的结构设计进行了分析。　　　　本工程位于某市中心区黄金地段,总建筑面积约20万m2。由五幢30～31层高层住宅楼组成,地下部分2层,底层架空、无裙房;2层以上为住宅。五幢高层建筑下的2层地下室连为一体。五幢高层结构平面体型较不规则,建筑总高近100m,结构长宽比～,高宽比～。　　根据建筑功能的使用要求,本工程为高尚住宅区,底层架空为酒店式大堂,并引入室外景观造景,为此,建筑对底层柱及剪力墙的布置位置有严格的要求,上部住宅部分要求

2、室内方正实用。为满足上述要求,本工程采用框支剪力墙结构,于二层楼面设置转换层。因上部墙体多数无法直接落地或落于框支梁上,因而采用了箱高为2300mm的箱形转换结构。利用箱体增加转换层的整体刚度,同时箱体的上下层板又增加了框支梁的抗扭性能。配合建筑使用功能合理布置抗侧力构件,以合理控制结构的总体刚度,使之既满足抗震要求又满足抗风的要求。将核心筒剪力墙落地,在建筑物外围及局部突出部位设置700-900mm厚的L型剪力墙,避免出现独立框支角柱,同时将中部部分剪力墙落地,以保证落地剪力墙的数量,满足上下刚度比的要求。　　计算程序的选用　　本工程属于结构体系复杂的高层建筑,结构设计采用两种软件分析计算;

3、一种是PKPM系列的SATWE程序(包括PMSAP及SATWE动力时程分析》该程序采用墙元模拟剪力墙,是国内应用比较广泛的软件之一。同时另采用体单元模型的ANSYS有限元分析软件进行复核。　　程序使用的注意事项　　(1)程序平面输入时应注意人工指定框支柱、框支梁。在平面输入时应正确指定转换构件,确保程序计算时能按相关规范规定,对转换构件在水平地震作用下的计算内力进行放大,对框支柱的水平地震剪力进行调整等。　　(2)对于一字型墙肢出现与其平面外方向的楼面梁连接时,为降低梁端弯矩对墙的不利影响,在程序计算中将梁与墙相交处作铰接处理,减少梁对墙产生的平面外弯矩。此时,在墙与梁相交处设置暗柱,并按计算

4、确定其配筋。　　(3)剪力墙之间的连结梁应根据具体情况指定为连梁或框架梁。对一端或两端与剪力墙相交的梁会在程序中默认为连梁,计算中程序会对其刚度进行折减后再计算其内力;而对跨高比较大(>5)的连梁,其受力模式接近框架梁,此时应将该类梁人工定义为框架梁,以求内力分析的准确。　　(4)剪力墙的荷载应保证准确传至其下部构件上。对于墙直接置于箱板上的情况,应于墙下设置暗梁,使墙体荷载传力途径明确,不造成缺失;对于靠近柱支座的剪力墙,程序可能会自动判断其下端节点为柱节点,而将墙体荷载传至柱上,造成梁的内力分析偏差,此时可在墙肢下端对应位置的梁上增加附加节点,以确保墙肢荷载作用在梁上。　　(5)在程序计算

5、中,为尽量符合工程实际,底层计算高度取地下室顶板板面至箱形转换层箱体中间(即底层净高加箱体高度的一半),二层计算高度取箱形转换层箱体中间至三层面。若直接取底层层高为底层计算高度,则未充分考虑箱体的双层板作用,程序计算的底层侧向刚度偏小,势必造成为满足侧向刚度比的要求而加大构件截面,引起不必要的浪费。　　结构分析的主要结果　　本工程共有五幢单体建筑,本文列举其最不利的一幢(即北楼三)的计算结果。　　(1)ANSYS程序计算结果见表1；　　（2)SATWE程序计算结果见表2。在计算中,控制以扭转为主的第一自振周期与乎动为主的第一自振周期之比小于；结构最大层间位移与平均层间位移之比小于。　　(3)本

6、工程采用由中国建筑科学研究院工程抗震研究所提供的地震波进行计算分析,地面运动加速度峰值55gaL。弹性时程分析法的计算结果与振型分解反应谱法的计算结果基本一致;弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%,多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值大于振型分解反应谱法求得的底部剪力的8O%。　　(4)转换层上下楼层结构侧向刚度比计算。设计中控制转换层上下结构的侧向刚度比不大于2。按《高层建筑混凝土结构技术规程》附录方法计算的转换层上下结构等效剪切刚度比为VX=,Vy=;按抗震规范()条文说明方法(即层剪力/层间位移差)计算楼层侧向刚度比结果为

7、VX=,Vy=。　　(5)箱形转换层楼板应力采用ANSYS有限元程序进行分析,分析结果表明,各荷载工况作用下,箱体上层板均为受压,箱体下层板均为受拉。　　框支柱设计　　本工程框支柱抗震等级为一级,轴压比限值为。框支柱主要截面取130OX13O0～13OOX23O0,计算结果表明,所有框支柱的受力较为均匀,轴压比从～,因而,箱形转换层下框支柱的变形一致性较好。框支柱的剪力设计值按柱实配纵筋计算并乘以