北京电视中心综合业务楼钢结构设计优化汇报ppt课件.ppt

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1、北京电视中心综合业务楼结构设计北京市建筑设计研究院2004.11.13重庆1工程概况北京市电视中心工程为北京市50项重点工程之一，是为迎接北京2008年奥运会的配套建设项目之一。北京市电视中心工程由综合业务楼，演播中心和服务中心三部分组成，总建筑面积为195000平方米。综合业务楼的建筑面积为90000平方米。主体结构高度为200m，建筑总高度为238m。地下3层，地上41层。标准层的平面尺寸为L=67m，B=61m。结构形式：巨型钢框架结构体系本工程的抗震设防烈度为8度抗震设防类别为乙类，设计地震分组为第1组。本建筑的结构设计基准期为50年，结构安全等级为

2、一级。2结构初步设计情况方案设计中，建筑师想通过结构桁架层将北京电视中心建筑物外围设计成盘旋上升的巨龙，导致大型钢桁架层在每个立面上都不在同一层上，由于建筑师对建筑造型要求过严，使结构在平面布置和竖向布置上均很不规则，给结构设计带来很大的困难。本工程主楼由于钢桁架层错层，很多层为不同方向的凵形平面，质心和刚心位置偏差很大，又由于建筑物上部逐渐内缩使得形状从“回型“变为“凵型“；从“凵型“变为“Ｌ型“到最终成“—型“，使结构在平面布置和竖向布置上均特别不规则。3初步设计审查意见根据中华人民共和国建设部令(第59号)《超限高层建筑工程抗震设防管理暂行规定》第4条规

3、定∶凡在抗震设防区进行超限高层建筑工程的建设时，超限高层建筑工程的建设单位应向工程所在地的省、自治区、直辖市建设行政主管部门专项报审。根据以上要求，本工程应报请北京市抗震专项审查。本工程结构初步设计阶段在2002年10月和2003年1月，分别进行了两次抗震专项审查，主要审查意见如下：①结构属四片不同高度的巨型钢框架体系的组合，四片巨型框架均为四层，但层高不同，除首层的桁架梁外，其余桁架梁不在同一标高处，在总体结构的楼层平面内不封闭，不足以形成有效的空间巨型框架，应加以改进；②部分楼层的相邻层质量比严重偏大、平面几何尺寸差异很大，且相邻的侧向刚度比明显突变，导致

4、竖向特别不规则；③部分相邻楼层的质心位置彼此偏离很大，且相当一部分楼层的偏心率很大，扭转位移严重偏大，应采取措施满足抗震规范规定；④顶部单片巨型框架的鞭梢效应严重，时程分析的层间位移超过规范的限值，应采取措施满足规范的要求；⑤本工程体型复杂，应对巨型框架体系单独进行静力、动力分析和弹塑性计算分析，并应进行模型试验验证，以取得设计依据，必要时提出相应的改进措施；⑥结构四片巨型框架的第二层，变形明显大于其余各层，有明显的变形集中，宜采取措施改进；并取合理的计算高度复核层刚度比；⑦结构四个L形框架柱的两肢，分别与两个方向不同标高的桁架梁相连，需考虑L形框架柱横截面的

5、翘曲变形影响；⑧有条件时，可采用耗能支撑等新技术，在安全的前提下减小用钢量。4结构布置调整根据初步设计阶段专项审查专家组的两次审查意见，本工程影响结构抗震不利的根本因素是，结构平面布置和竖向布置均特别不规则。BIAD根据两次审查意见以及业主想通过结构方案优化来有效地减小结构用钢量，从而降低结构成本，节省投资的要求，对结构布置进行以下调整:1.主要修改为将错层桁架层全部拉平2.调整巨型柱的支撑形式3.屋顶设置空间桁架支撑，减小顶部单片巨型框架的鞭梢效应结构标准层3D透视图结构整体3D透视图支撑修改6～7层双层大钢桁架透视图单层钢桁架示意图5结构设计原则根据《高层

6、民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）的规定，高层的建筑钢结构抗震设计，应采用两阶段设计法。第一阶段为多遇地震作用下的弹性分析，验算构件的承载力和稳定以及结构的层间侧移；第二阶段为罕遇地震作用下的弹塑性分析，验算结构的层间侧移和层间侧移延性比。结构设计时,确定以下原则：①构件设计按照中震作用下各杆件处于弹性状态；②通过弹塑性分析，验算结构的层间侧移和层间侧移延性比，满足国家规范要求。6结构计算第一阶段结构计算，采用SATWE软件和韩国的MIDAS两种不同的计算软件进行整体分析，并进行了弹性动力时程分析补充计算。同时结构计算分多遇地震作用和中震作用两部分分

7、别进行计算。多遇地震作用下计算时，阻尼比为0.02，地震力放大系数为1.1。弹性动力时程分析时，选取三条地震波，TAF-2为实测波,LAN6-2为人工地震波,USER1是由北京市地震局提供的人工地震波(BJTIME63)。中震作用下计算时，阻尼比为0.02，地震力放大系数为1.0，荷载分项系数为1.0；构件强度设计值为屈服强度。计算结果表明，结构主要构件在中震作用下处于弹性状态。STAWE和MIDAS计算结果表明，在地震作用下主楼层间位移角最大值等各项指标均满足抗震规范要求。STAWE计算结果:MIDAS计算结果:第二阶段结构计算为罕遇地震作用下的弹塑性分析，

8、验算结构的层间侧移和层间侧移延性比。采