超限高層建筑抗震設(shè)計

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摘要：介紹了廣州琶洲香格里拉大酒店的抗震設(shè)計，酒店基礎(chǔ)采用嵌巖樁，樓蓋為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；超限抗震   1基本情況   廣州琶洲香格里拉酒店項目位于廣州市海珠區(qū)，廣州國際會議展覽中心東側(cè)，在建的黃洲大橋西側(cè)，北臨珠江，南靠新港東路，長約240米，寬約200米。整個項目包括一座37層的酒店（塔樓高32層，裙樓5層）和宴會大廳，以及2層地下車庫。   2抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)   （1）抗震設(shè)防烈度：7度。   （2）本工程屬丙類建筑，按本地區(qū)設(shè)防烈度采取抗震措施。   3基本數(shù)據(jù)   （1）場地類別：Ⅱ類。   （2）土層等效剪切波速為168.4m/s-173.8m/s,場地覆蓋層厚度約13.5m-17.4m，砂土液化等級綜合評定為嚴(yán)重，屬于抗震不利地段。   （3）持力層名稱：微風(fēng)化巖層，埋深約10.90m-23.70m，地基承載力特征值fak=4500KPa，巖石天然濕度下單軸抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)值fr=13.5Mpa。   （4）樁型為沖孔/鉆孔灌注樁，樁端埋深約15-20m。   4建筑結(jié)構(gòu)布置和選型   （1）主樓高度（±0.00以上）140.7m，地面以上結(jié)構(gòu)層為38層，其中出屋面一層，高度為4.7m。   （2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上結(jié)構(gòu)層為4層。   （3）塔樓主體部分、裙樓和宴會廳之間設(shè)兩道110mm寬抗震縫分開。建筑物總高度為136.0m，總平面尺寸為195m×122m。其中塔樓部分（轉(zhuǎn)換層以上）平面尺寸為72米×18米，長寬比L/B＝4［6］，高寬比H/B＝6.0［7］；裙樓部分平面尺寸110m×45m，長寬比L/B=2.4，高寬比H/B=0.5；宴會大廳平面尺寸65m×53m，長寬比L/B＝1.2，高寬比H/B=0.3。   （4）塔樓質(zhì)心有微小的向上偏心（以底端為原點）。   （5）結(jié)構(gòu)形式簡單、平面形狀規(guī)則、布置均勻；結(jié)構(gòu)層第5層為轉(zhuǎn)換層，豎向構(gòu)件布置不連續(xù)。   （6）本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓蓋整體性好。   （7）結(jié)構(gòu)類型：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于復(fù)雜類型。   （8）抗震等級：本工程塔樓的框架和核心筒為一級抗震。由于地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，地下一層的抗震等級與上部結(jié)構(gòu)相同。其余部分裙樓及其地下一層與主樓相連，一級抗震。   （9）結(jié)構(gòu)概況：   整個大樓的設(shè)計采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)形式，分為兩級結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以下布置了21根巨型框支柱，剪力墻及外圍承重柱均落地直至基礎(chǔ)，由剪力墻、外圍的框架柱和框架梁形成第一級結(jié)構(gòu)，承受水平力和豎向荷載，而樓面及次梁作為第二級結(jié)構(gòu)，只承受豎向荷載并傳遞到第一級結(jié)構(gòu)上。5結(jié)構(gòu)分析主要結(jié)果   （1）計算軟件：PKPM系列結(jié)構(gòu)分析軟件SATWE模塊（2002規(guī)范版本）中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制。   （2）樓層自由度為3（剛性樓板）。   （3）周期調(diào)整系數(shù)：0.8。   （4）主樓結(jié)構(gòu)總重：2291152.81KN（SATWE）。   （5）基底地震總剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。   （6）扭轉(zhuǎn)位移比：1.3。   （7）轉(zhuǎn)換層的上下剛度比：0.6027。   （8）最大軸壓比：n=0.85。   （9）最大層位移角為1/941，在17層（SATWE）。   （10）時程分析采用人工模擬的加速度時程曲線，選用了兩組實測波和一組場地人工波進(jìn)行彈性動力時程分析。彈性階段的時程分析，構(gòu)件內(nèi)力，側(cè)向位移小于采用振型分解反應(yīng)譜法的構(gòu)件內(nèi)力和側(cè)向位移。   6計算結(jié)果小結(jié)（與規(guī)范要求對比）：   （1）在風(fēng)荷載及地震作用下各構(gòu)件的強度和變形均滿足有關(guān)規(guī)范的要求。   （2）墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《高規(guī)》的要求，轉(zhuǎn)換層以上柱子軸壓比小于［0.85］，框支柱軸壓比小于［0.6］。   （3）按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h=1/941滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.6.3條要求的1/800。   （4）塔樓滿足（JGJ3-2002）關(guān)于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729，不大于0.85的規(guī)定。   （5）塔樓滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于復(fù)雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應(yīng)大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規(guī)定。   （6）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于各樓層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70%，并不小于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%的規(guī)定。   （7）塔樓滿足（JGJ3-2002）第E.0.2條關(guān)于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度不應(yīng)大于1.3的規(guī)定。   （8）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（JGJ3-2002）第4.4.3條關(guān)于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%的規(guī)定。   （9）塔樓滿足（JGJ3-2002）第5.4.4條關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的規(guī)定。   （10）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.13條關(guān)于各樓層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層水平地震剪力系數(shù)不小于表3.3.13的規(guī)定。   （11）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.5條關(guān)于按時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規(guī)定。   （12）結(jié)構(gòu)薄弱層彈塑性層間位移符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）第5.5.5條關(guān)于彈塑性層間位移角（1/164）小于1/100的規(guī)定。   7其它需要說明的問題   本工程在三種超限條件（高度、高寬比、體型規(guī)則性）中，高度超限13.3%，高寬比滿足規(guī)范及規(guī)程的有關(guān)要求，結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則，豎向不規(guī)則。   主要超限抗震措施包括：   （1）為避免大樓整體結(jié)構(gòu)之間形狀的不規(guī)則，引起不利于抗震的情況，在主樓和裙樓之間設(shè)置110mm寬抗震縫兩道，縫的兩側(cè)設(shè)置雙柱，地下室、基礎(chǔ)不用設(shè)縫。   （2）轉(zhuǎn)換層位于第5層，框架柱和剪力墻的抗震等級根據(jù)《高規(guī)》表4.8.2和表4.8.3規(guī)定提高一級，為特一級。   （3）首層、設(shè)備夾層、避難層、屋面層樓板加強,板厚為180mm，中央核心筒板厚加強為150mm,配筋相應(yīng)加強，設(shè)雙向雙層鋼筋網(wǎng)。   （4）薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數(shù)，按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行彈塑性變形分析和驗算，并采取有效的抗震構(gòu)造措施。   （5）用時程分析法進(jìn)行動力時程分析，其平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響曲線在統(tǒng)計意義上相符。彈性階段的時程分析，構(gòu)件內(nèi)力，側(cè)向位移小于采用振型分解反應(yīng)譜法的構(gòu)件內(nèi)力和側(cè)向位移。   （6）本工程樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分）在1.5m以上，符合全部消除地基液化沉陷的要求。液化土中樁的配筋范圍，應(yīng)自樁頂至液化深度以下符合全部消除液化沉限所要求的深度，其縱向鋼筋應(yīng)與樁頂部相同，箍筋應(yīng)加密。處于液化土中的樁基承臺周圍，用非液化土填筑夯實。