1、 “成都金牛XX場(chǎng)寫字樓”超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告蘭州城關(guān)XX場(chǎng)7號(hào)樓（甲級(jí)寫字樓） 2012年10月 蘭州城關(guān)XX場(chǎng)7號(hào)樓（甲級(jí)寫字樓）超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告目錄1 工程概況11 工程概況12 設(shè)計(jì)依據(jù).53 設(shè)計(jì)條件和參數(shù)53.1 結(jié)構(gòu)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)53.2 荷載53.2.1 豎向荷載53.2.2 風(fēng)荷載63.2.3 雪荷載63.3荷載效應(yīng)組合73.3.1 無地震作用組合73.3.2 有地震作用組合73.3.3 中震不屈服組合73.3.4 中震彈性組合83.3.5 大震組合83.4主要勘察成果83.4.1 地貌地形83.4.2 場(chǎng)地地質(zhì)條件

2、83.4.3 水文地質(zhì)條件83.4.4 場(chǎng)地抗震性能83.4.5 地勘報(bào)告建議94 結(jié)構(gòu)體系94.1上部結(jié)構(gòu)型式94.2結(jié)構(gòu)材料和主要構(gòu)件尺寸94.2.1 混凝土94.2.2 鋼筋94.2.3鋼材94.2.4 主要構(gòu)件尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)95地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)105.1 基礎(chǔ)持力層105.2基礎(chǔ)形式105.3地下室抗浮115.4地下室環(huán)境類別及混凝土抗?jié)B等級(jí)125.5建筑物的沉降控制、溫度應(yīng)力控制126 寫字樓超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可行性分析126.1 寫字樓結(jié)構(gòu)體系及平面布置126.2 結(jié)構(gòu)超限檢查136.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及抗震措施136.3.1 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)主要尺寸及抗震等級(jí)136.3.2

3、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求及性能目標(biāo)146.4 超限設(shè)計(jì)的措施及對(duì)策146.5彈性分析156.5.1 結(jié)構(gòu)分析軟件及分析模型156.5.2 多遇地震下的彈性分析156.5.3 中震計(jì)算296.5.4大震截面控制316.6 彈塑性分析326.7 風(fēng)荷載下舒適度驗(yàn)算526.8 寫字樓抗震設(shè)計(jì)可行性小結(jié)527、結(jié)論53附錄： 結(jié)構(gòu)計(jì)算書建筑結(jié)構(gòu)初設(shè)圖紙工程名稱蘭州城關(guān)XX場(chǎng)寫字樓申報(bào)人聯(lián)系方式齊英泉建設(shè)單位：齊英泉 15605363373設(shè)計(jì)單位：丁繼永 13810600380建設(shè)單位蘭州XX場(chǎng)投資有限公司建筑面積73700 設(shè)計(jì)單位北京XX建筑設(shè)計(jì)有限公司設(shè)防烈度8度0.20g，第三組勘察單位甘肅省建筑設(shè)計(jì)

4、研究院設(shè)防類別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類建設(shè)地點(diǎn)蘭州市城關(guān)區(qū)建筑高度層數(shù)主樓結(jié)構(gòu)高度 176.750 m（42層）；底部無裙房，地下室埋深14.4m（2層）。場(chǎng)地類別液化判別II類場(chǎng)地，波速等效剪切波速Vse為378496m/s；不考慮液化影響平面規(guī)則性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬比44.1/39.7=1.11核心筒長(zhǎng)寬比22.0/18.4=1.20基礎(chǔ)持力層平板式筏板埋深14.4m，底板厚度2.2m，核心筒下2.7m；持力層為卵石，根據(jù)平板載荷實(shí)驗(yàn)，承載力特征值為807Kpa,壓縮模量為40MPa。豎向規(guī)則性結(jié)構(gòu)高寬比176.75/39.7=4.45核心筒高寬比176.75/18.4=9.6結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土框架-核心筒抗震等

5、級(jí)框架：特一級(jí)；核心筒外墻：特一級(jí)計(jì)算軟件PKPM-2012YJK-2012Midas Building2012ABAQUS6.9材料強(qiáng)度梁C35C30；柱C60C40墻C60C40；板C30鋼骨 Q390計(jì)算參數(shù)周期折減系數(shù)0.9，剛性樓面考慮雙向地震及5%偶然偏心作用梁截面標(biāo)準(zhǔn)層框梁：500800、500900結(jié)構(gòu)總重剪重比總重GE=141434tX向剪重比2.92%Y向剪重比3.07% 柱截面下部15001500mm 軸壓比:0.65中部15001300mm 軸壓比:0.55頂部900900mm 軸壓比:0.38自振周期X=4.029秒；Y=3.461秒；T=2.91秒周期比2.91/4

6、.029=0.72筒體四邊剪力墻厚下部1000mm軸壓比:0.42中部700mm 軸壓比:0.31頂部400mm 軸壓比:0.07最大層間位移角X=1/711（27F），位移比1.03Y=1/811（22F），位移比1.17鋼梁鋼柱鋼支撐無鋼梁無鋼柱無鋼支撐超限高層建筑工程初步設(shè)計(jì)抗震設(shè)防專項(xiàng)審查申報(bào)表扭轉(zhuǎn)位移比偏心率5%X=1.19（4F），位移角1/1002Y=1.22（3F），位移角1/1785短柱躍層柱短柱范圍-2F42F小震彈性時(shí)程分析波形峰值兩條人工波、五條天然波峰值70gal轉(zhuǎn)換層剛度比無轉(zhuǎn)換層剪力比較X= 30420.307/33269.744=91%（基底）Y=34051.1

7、86/34434.729=98%（基底）錯(cuò)層無錯(cuò)層位移比較X= 210/238.5=88.05%Y= 168/198.7=84.5%連體含連廊無連體彈塑性位移角X=1/101（25F）1286mmY=1/105（37F） 987mm加強(qiáng)層剛度比無加強(qiáng)層，剛度比滿足JGJ3-2010第3.5.2條要求框架承擔(dān)的比例地面層傾覆力矩X= 28.4%，Y=24.5%13層剪力X=25.36%，Y=19.58%多塔偏心無裙房，塔樓在基礎(chǔ)處嵌固，故不屬于多塔體系大型屋蓋無大型屋蓋超限設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說明對(duì)于底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻、框架柱受剪按中震彈性驗(yàn)算，底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻、外框柱受彎按中震不屈服驗(yàn)算，非底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻

8、、外框柱按中震不屈服驗(yàn)算，經(jīng)驗(yàn)算其構(gòu)件承載力均滿足要求。經(jīng)彈塑性時(shí)程分析驗(yàn)算，8度罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)主要豎向構(gòu)件損傷程度非常低，豎向承重以及水平抗側(cè)功能基本完好，結(jié)構(gòu)仍然具備一定的承載能力，結(jié)構(gòu)層間位移角小于規(guī)范規(guī)定的限值。主要加強(qiáng)措施：1. 提高底部加強(qiáng)區(qū)水平分布筋的配筋率（加大至0.4%0.5%）及約束邊緣構(gòu)件的配筋率（加大至1.2%以上），提高底部加強(qiáng)區(qū)筒體的豎向分布筋配筋率（加大至0.5%），核心筒角部及主要墻肢節(jié)點(diǎn)布置型鋼（地下二層至地上八層），提高筒體底部的延性。2. 提高框架所承受剪力小于0.1Q0樓層的筒體剪力墻的水平分布筋的配筋率（加大至0.35%0.4%）及約束邊緣構(gòu)件的

9、配筋率（加大至1.4%以上），確保在第一道防線有較強(qiáng)抗震能力抵抗地震作用。3. 提高底部加強(qiáng)區(qū)筒體內(nèi)部小墻肢的水平分布筋的配筋率（加大至0.3%0.4%），確保小墻肢延性。核心筒四角全高做約束邊緣構(gòu)件。4. 筒體剪力墻在樓層標(biāo)高處增設(shè)暗梁，增強(qiáng)筒體剪力墻的整體性；適當(dāng)?shù)奶岣哌B梁箍筋配筋，在跨高比較小的連梁中增設(shè)交叉暗撐，提高連梁延性，避免脆性破壞。5. 提高框架柱的承壓能力和延性，框架柱-2至16層設(shè)置型鋼。6. 中震作用下核心筒外墻受拉墻肢布置型鋼，型鋼承擔(dān)所有墻肢拉力，同時(shí)提高核心筒外墻承壓能力，抗剪能力以及延性。7. 加強(qiáng)外框架角柱的截面及含鋼率，降低角柱軸壓比，提高角柱的延性。8. 核

10、心筒剪力墻布置多層鋼筋，確保墻體受力均勻。9. 采取施工措施，控制核心筒及外框柱豎向變形差異。 蘭州城關(guān)XX場(chǎng)7號(hào)樓（甲級(jí)寫字樓）超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告1 工程概況本工程為超高層寫字樓。建筑面積約7.72萬，地下建筑面積0.35萬，地上建筑面積7.37萬。寫字樓為42層辦公樓，高度176.75米，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.0m。首層層高6.1m，二至五層層高5.1m，14、28層設(shè)備避難層層高5.1m。地面以上無裙房，2層地下室。地下一、二層為車庫。寫字樓主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。框架柱內(nèi)-2至16層設(shè)置型鋼。核心筒剪力墻貫通建筑全高。主體結(jié)構(gòu)高度為176.75m（從室外地坪算

11、至結(jié)構(gòu)屋面，室內(nèi)外高差0.15m）。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010中規(guī)定的8度區(qū)鋼筋混凝土框架-筒體高層建筑最大適用高度：A級(jí)100m、B級(jí)140m， 寫字樓高度為超規(guī)范B級(jí)高度建筑(超26.25%)。綜上，寫字樓屬于超限高層，需進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。圖1.1 建筑效果圖圖1.2 地下二層平面圖 圖1.4 地下一層平面圖 圖1.5 首層平面圖 圖1.6 二層平面圖 圖1.7 三至五層平面圖 圖1.8 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖 圖1.9 剖面圖2 設(shè)計(jì)依據(jù)u 對(duì)該項(xiàng)目建設(shè)的立項(xiàng)批復(fù)u 業(yè)主提供的設(shè)計(jì)任務(wù)書u 建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位會(huì)議及其會(huì)議紀(jì)要、來往函件等；u 巖土工程勘察報(bào)告u 工程場(chǎng)地地震安全性

12、評(píng)價(jià)報(bào)告u 蘭州城關(guān)XX場(chǎng)CFD數(shù)值風(fēng)洞報(bào)告（2012.10）u 本工程建筑、空調(diào)、給排水、電氣、弱電及智能化等各專業(yè)提供的設(shè)計(jì)資料。u 本工程使用的主要規(guī)范：建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB50068-2001建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) GB50223-2008建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2012混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2010鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ99-98型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ138-2010鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 YB9

13、082-2006建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50007-2011高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ6-2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB50204-2002(2011年版)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB50205-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程 甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn) u 本工程使用的主要計(jì)算程序：PKPM-SATWE、YJK-2012、midas Buliding2012 、ABAQUS3 設(shè)計(jì)條件和參數(shù)3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)場(chǎng)地地震安評(píng)報(bào)告、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010及建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50233-2008對(duì)主樓結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)采用的建筑物分類參數(shù)如表3.1：表3.1結(jié)

14、構(gòu)基本參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)（01.0）建筑抗震設(shè)防類別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)甲級(jí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)抗震設(shè)防烈度8度抗震措施8度設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.20g設(shè)計(jì)地震分組第三組場(chǎng)地類別II類特征周期Tg0.45s阻尼比小震0.05、大震0.07周期折減系數(shù)0.903.2 荷載3.2.1 豎向荷載樓面活荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012取用如表3.2：表3.2.1樓面荷載統(tǒng)計(jì)（單位:kN/m2）位置/荷載活荷載備注不上人屋面0.5上人屋面2.0辦公室、會(huì)議室、客房2.0消防疏散樓梯、避難區(qū)3.5樓梯、走道、電梯廳2.5衛(wèi)生間2.5餐

15、廳2.5門廳、走廊3.5廚房4.0微機(jī)房3.0地下一層頂板4.0考慮施工荷載地下停車庫及車道4.0小汽車車庫設(shè)備機(jī)房電梯機(jī)房7.0變配電間水箱間10.0其它樓面荷載按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范采用。3.2.2 風(fēng)荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012及高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010，甘肅省蘭州市10年一遇的基本風(fēng)壓為0.20KN/ m2，50年一遇的基本風(fēng)壓為0.30kN/m2，100年一遇的基本風(fēng)壓為0.35 kN/ m2。地面粗糙度按B類。根據(jù)蘭州城關(guān)XX場(chǎng)項(xiàng)目CFD數(shù)值風(fēng)洞報(bào)告(2012.10)，住宅樓迎風(fēng)面最大平均風(fēng)壓系數(shù)為2.2，270度工況下最大值為2.6，根據(jù)建筑結(jié)

16、構(gòu)荷載規(guī)范，相應(yīng)高度處（按150米高度處計(jì)算）相應(yīng)的平均風(fēng)壓系數(shù)約為2.38X0.8=1.904。四個(gè)工況下，背風(fēng)面最大平均風(fēng)壓系數(shù)為-1.4，規(guī)范值為2.38X（-0.5）=1.19。總體上，分析結(jié)果略大于規(guī)范值。此平均值小于規(guī)范值，本工程采用規(guī)范值進(jìn)行計(jì)算。3.2.3 雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092012，雪荷載按100年一遇的雪壓S0=0.20kN/m23.2.4 地震作用本工程按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50011-2010及場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告計(jì)算地震作用及采用抗震措施。1）地震動(dòng)參數(shù)由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010，地震動(dòng)參數(shù)見表3.2.4a。表3.2.4a規(guī)范

17、地震動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年設(shè)防水準(zhǔn)63.2%10%2%重現(xiàn)期50年（小震）475年（中震）2475年（大震）地震影響系數(shù)max0.160.450.90曲線下降段衰減指數(shù)0.90.90.9直線下降段斜率調(diào)整系數(shù) 10.020.020.02阻尼調(diào)整系數(shù) 21.01.01.0時(shí)程波加速度峰值A(chǔ)max70cm/s2200cm/s2400cm/s2特征周期 Tg0.45s0.45s0.50s由場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告，地震動(dòng)參數(shù)見表3.2.4b。表3.2.4b安評(píng)報(bào)告地震動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年設(shè)防水準(zhǔn)63.2%10%2%重現(xiàn)期50年（小震）475年（中震）2475年（大震）地震影響系數(shù)max0.160.5

18、20.98曲線下降段衰減指數(shù)0.90.90.9地震動(dòng)加速度放大系數(shù) m2.252.252.25阻尼調(diào)整系數(shù) 21.01.01.0時(shí)程波加速度峰值A(chǔ)max70cm/s2230cm/s2440 cm/s2特征周期 Tg0.40s0.45s0.45s2）反應(yīng)譜根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010及高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010，地震影響系數(shù)曲線（地面設(shè)計(jì)地震加速度反應(yīng)譜）形式如下：上式中：各參數(shù)見表3.2.4a。根據(jù)場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告，工程場(chǎng)地的地震影響系數(shù)曲線（地面設(shè)計(jì)地震加速度反應(yīng)譜）形式如下：上式中：T0=0.04，T1=0.1，m，Amax見表3.2.4b。根據(jù)以上

19、兩組公式，繪制出的小震反應(yīng)譜圖如下圖所示：中震及大震安評(píng)譜與規(guī)范譜如下圖：3）地震作用的選取由上圖可見，場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告小震反應(yīng)譜與建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范小震反應(yīng)譜相比，在結(jié)構(gòu)第一自震周期附近，兩條反應(yīng)譜交匯。根據(jù)計(jì)算，對(duì)比結(jié)構(gòu)在兩條反應(yīng)譜下的地震力，本工程小震分析計(jì)算的地震動(dòng)參數(shù)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范小震反應(yīng)譜選取。根據(jù)超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)（建質(zhì)2010109號(hào)）第四章第十二條第二款“選擇與其水準(zhǔn)的地震作用參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，中震和大震仍可按規(guī)范的設(shè)計(jì)參數(shù)采用”，即中震、大震計(jì)算分析地震動(dòng)參數(shù)按規(guī)范選取。3.3荷載效應(yīng)組合3.3.1 無地震作用組合無地震作用效應(yīng)組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合設(shè)

20、計(jì)值按下式確定：S=GSGk+QQSQk+WWSWk式中：S荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值G永久荷載分項(xiàng)系數(shù)Q活荷載分項(xiàng)系數(shù)w風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)SGk永久荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SQk活荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值SWk風(fēng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值Q活荷載組合值系數(shù)W風(fēng)荷載的組合值系數(shù)各分項(xiàng)系數(shù)及組合系數(shù)如下表所示：控制參數(shù)GQQWW永久荷載效應(yīng)控制1.351.40.71.4控制參數(shù)GQQWW可變荷載效應(yīng)控制1.21.41.01.41.00.60.71.03.3.2 有地震作用組合有地震作用效應(yīng)組合時(shí)，荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值按下式確定：S=GSGe+EhSEhk+WWSWk式中：Ge重力荷載代表值分項(xiàng)系數(shù)Eh水平地震作用分項(xiàng)系數(shù)SGe重力荷載代表

21、值SEhk水平地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值各分項(xiàng)系數(shù)及組合系數(shù)如下表所示：控制參數(shù)GEhWW永久荷載效應(yīng)控制1.21.30.2可變荷載效應(yīng)控制1.21.31.40.23.3.3 中震不屈服組合根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中提供的50年超越概率為10%的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行中震效應(yīng)計(jì)算。中震的地震影響系數(shù)取0.45。當(dāng)按中震不屈服進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮地震內(nèi)力調(diào)整，荷載作用分項(xiàng)系數(shù)、材料分項(xiàng)系數(shù)和抗震承載力調(diào)整系數(shù)均取1.0，即：SkRk式中，Sk為荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，Rk則為未考慮分項(xiàng)系數(shù)的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。3.3.4 中震彈性組合根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中提供的50年超越概率為10%的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行中震效應(yīng)計(jì)算。當(dāng)按中震

22、彈性進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮地震內(nèi)力調(diào)整，荷載作用、材料強(qiáng)度均按設(shè)計(jì)值，即：SRdRE式中，S為荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值，Rd則為抗力設(shè)計(jì)值，RE為構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)。3.3.5 大震組合重要的鋼筋混凝土豎向構(gòu)件及轉(zhuǎn)換構(gòu)件應(yīng)符合受剪截面滿足大震下的截面控制條件，即：VGk+VEk0.15fckbh0式中，VGk為對(duì)應(yīng)于永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的剪力，VEk對(duì)應(yīng)于水平地震作用（大震）標(biāo)準(zhǔn)值的剪力。3.4主要勘察成果3.4.1 地貌地形擬建場(chǎng)地屬黃河南岸級(jí)階地后緣、II級(jí)階段前緣；地形總體平坦，局部臨路較高，高程介于1510.971513.93m之間。3.4.2 場(chǎng)地地質(zhì)條件根據(jù)甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院提供的巖土工程勘

23、察報(bào)告（以下簡(jiǎn)稱“勘察報(bào)告”），本次巖土工程勘察勘探深度范圍內(nèi)（最深35.80m）的地層，按巖性及工程特性劃分為4個(gè)主層4個(gè)亞層，將場(chǎng)地內(nèi)巖土分層描述如下：（1）填土層：灰褐色，土質(zhì)不均勻，以粉土為主，含煤渣、磚塊、粉細(xì)砂、角礫、卵石、建筑垃圾等，稍濕，稍密。厚度為0.706.30m，地面標(biāo)高為1510.971513.93m。擬建場(chǎng)地內(nèi)普遍分布。（2）卵石層：沖洪積成因。雜色，成份以石英巖、花崗巖、變質(zhì)巖等為主，顆粒磨圓度較好，呈亞圓形，一般粒徑210cm，含漂石，交錯(cuò)排列，充填物以細(xì)砂及圓礫為主，含少量粉土，卵石顆粒約占全重的65%左右，卵石顆粒中等風(fēng)化，表層2.0m左右稍密狀態(tài)，其下中密密

24、實(shí)狀態(tài)。該層中夾有粉細(xì)砂薄層或透鏡體，厚度較薄，呈中密密實(shí)狀態(tài)。卵石層埋深為0.706.30m，層頂標(biāo)高為1510.971513.93m，層底標(biāo)高為1499.001503.05m，厚度為5.2012.80m；1、35、36、37、42、45、46、47、90、91、92號(hào)勘探點(diǎn)附近，揭露卵石層厚度較大，厚度為10.5020.60m，層底埋深為12.8022.30m，標(biāo)高為1488.801498.44m。砂巖：黃褐色磚紅色，半成巖狀，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，礦物成份以長(zhǎng)石、石英為主，細(xì)中粗粒碎屑結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，遇水易軟化，屬軟巖。表層1.505.40m為強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，其下為中等風(fēng)化狀態(tài)；強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)下，微裂隙

25、及風(fēng)化裂隙發(fā)育，風(fēng)化后結(jié)構(gòu)大部分破壞，呈碎屑狀，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)；中風(fēng)化-微風(fēng)化狀態(tài)下，見微裂隙，風(fēng)干后呈碎塊狀，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為。該層普遍埋深為8.8013.30m，層頂標(biāo)高為1499.001503.05m，1、35、36、37、42、45、46、47、90、91、92號(hào)勘探點(diǎn)附近，揭露砂巖層埋深較深，深度為13.4022.30m，標(biāo)高為1488.801498.44m。勘探深度內(nèi)未揭穿。 地層承載力特征值及模量 地層編號(hào)地層名稱fak(kPa)Es (Eo) (MPa)填 土60卵 石550（40.0）砂巖（強(qiáng)風(fēng)化）500（35.0）砂巖（中風(fēng)化）600（50.0）備注當(dāng)未被地下水浸泡

26、、擾動(dòng)時(shí)，中風(fēng)化砂巖承載力可達(dá)到750kPa。甲方提供的甘肅省建筑科學(xué)研究院工程質(zhì)量檢測(cè)中心做的淺層地基平面載荷試驗(yàn)，卵石的地基承載力特征值為807KPa。3.4.3 水文地質(zhì)條件在勘探過程中各孔均見地下水，地下水埋深在2.905.90m，水位標(biāo)高介于1507.671508.15m，平均標(biāo)高1508.04m。地下水主要賦存于卵石層中，屬潛水類型。卵石層、砂層滲透系數(shù)為K4555m/d。地下水主要接受大氣降水、地表水入滲等補(bǔ)給，排泄方式主要以徑流排泄、人工開采和蒸發(fā)消耗為主，地下水流向北側(cè)。3.4.4 場(chǎng)地抗震性能根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）附錄A，本場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為8度，

27、設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組。根據(jù)場(chǎng)地剪切波速測(cè)試結(jié)果，場(chǎng)地土覆蓋層厚度為1114m，其土層等效剪切波速值Vse為378m/s496m/s，場(chǎng)地類別為類。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）及蘭州市區(qū)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程（DB62/T25-3037-2006）第4.1.1條，擬建場(chǎng)地內(nèi)飽和砂土均不液化，可不考慮液化的影響，屬抗震有利地段。3.4.5 地勘報(bào)告建議建議采用筏板基礎(chǔ)，持力層為卵石層。考慮到地下水的影響，純地下室基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮抗浮要求。建議抗浮水位標(biāo)高為1509.50m對(duì)地下室基礎(chǔ)進(jìn)行抗浮計(jì)算。4 結(jié)構(gòu)體系4.1上部結(jié)構(gòu)型式寫字樓采用鋼筋混凝土框架

28、-核心筒結(jié)構(gòu)。在鋼筋砼框架-核心筒結(jié)構(gòu)與型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行了比較，經(jīng)甲方確認(rèn)選擇了性價(jià)比較好的鋼筋砼框架-核心筒結(jié)構(gòu)。為減小外框柱的截面、增加外框柱的延性性能，同時(shí)滿足軸壓比的要求，在鋼筋砼外框柱內(nèi)保留了型鋼，型鋼含鋼量在45%。純地下室部分采用鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)。 4.2結(jié)構(gòu)材料和主要構(gòu)件尺寸4.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用混凝土不低于C30，根據(jù)GB50010-2010的規(guī)定，材料參數(shù)如下：強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值fck（N/mm2）設(shè)計(jì)值（N/mm2）彈性模量Ec（N/mm2）fcftC3020.114.31.433.00104C3523.416.71.573.15104C40

29、26.819.11.713.25104C4529.612.11.803.35104C5032.423.11.893.45104C5535.525.31.963.55104C6038.527.52.043.601044.2.2 鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用混凝土不低于C30，根據(jù)GB50010-2010的規(guī)定，材料參數(shù)如下：鋼筋種類符號(hào)直徑（mm）fyk（N/mm2）fy（N/mm2）Es（N/mm2）HPB3006-223002702.1105HRB3356-503353002.0105HRB4006-504003602.01054.2.3鋼材鋼材牌號(hào)鋼材板厚（mm）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N

30、/mm2）抗拉、抗壓、抗彎f抗剪fv抗拉、抗壓、抗彎Q235162151252351640205120225406020011521560100190110205Q345163101803451635295170325355026515529550100250145275Q390163502053901635335190370355031518035050100295170330彈性模量E（N/mm2）剪變模量G（N/mm2）線膨脹系數(shù)（/。C）質(zhì)量密度（Kg/mm3）206103791031210-678504.2.4 主要構(gòu)件尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)3號(hào)樓：混凝土強(qiáng)度：地下-220層2129層

31、3035層36層以上混凝土墻（柱）、連梁C60C55C50C50梁、頂板C35C35C35C35樓梯隨樓層梁、板基礎(chǔ)墊層C20基礎(chǔ)底板C40板厚地下室頂板180mm，標(biāo)準(zhǔn)層120mm、屋面150mm， 剪力墻厚度核心筒外墻厚度：1000mm500mm核心筒內(nèi)墻厚度：400500mm，框架柱型鋼柱：15001500 框架柱1500X1300900X900型鋼：100010003030框架梁框架梁：柱與核心筒500800 外框梁500x900次梁：3507005地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)5.1 基礎(chǔ)持力層根據(jù)甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院提供的巖土工程勘察報(bào)告提供的剖面圖，基礎(chǔ)持力層為卵石，根據(jù)甘肅省建筑科學(xué)研究院工程質(zhì)

32、量檢測(cè)中心提供的平面載荷試驗(yàn)報(bào)告，地基承載力特征值為807KPa，卵石層與砂巖層壓縮模量為40MPa、35 MPa，天然地基滿足承載力要求，筏板厚度2.2m，核心筒下筏板2.7m，經(jīng)計(jì)算地基整體變形及基底應(yīng)力詳見下圖。 地基沉降圖 基底反力圖 地基承載力驗(yàn)算5.2基礎(chǔ)形式本工程0.000相當(dāng)于黃海高程為1514.00m，地下二層建筑地面標(biāo)高為-10.65m。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，筏板厚度2.2m，核心筒范圍2.7m。筏板底標(biāo)高為-13.45m=1500.55m。主樓區(qū)域板厚向外與地下室延伸2.50m。純地下室采用獨(dú)立柱基加防水板，防水板板厚度為0.5m，出于對(duì)建筑使用功能的考

33、慮，地下室不設(shè)永久縫，在主樓和純地下室之間設(shè)置沉降后澆帶，以減小地基不均勻沉降對(duì)整體結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。5.3地下室抗浮根據(jù)勘察報(bào)告，本工程的抗浮設(shè)計(jì)水位為1509.50m ，裙房及純地下室區(qū)域地下水頭高度為7.15m。主樓區(qū)域上部結(jié)構(gòu)自重較大，無抗浮問題；純地下室區(qū)域地下2層，地面覆土較少，自重較輕，抗浮問題更突出。因此，本工程純地下室區(qū)域，采用設(shè)置抗浮錨桿解決抗浮問題。5.4地下室環(huán)境類別及混凝土抗?jié)B等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別：地下室與土、水接觸部位的構(gòu)件為二b類，地下室底板和外墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C40，地下室抗?jié)B等級(jí)：P8。5.5建筑物的沉降控制、溫度應(yīng)力控制在主體結(jié)構(gòu)周圍設(shè)置沉降后澆帶

34、，待主體結(jié)構(gòu)完工后澆筑。地下室平面尺寸較大，為解決超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土易產(chǎn)生裂縫問題，在正負(fù)零標(biāo)高及以下地下室結(jié)構(gòu)設(shè)置施工后澆帶，間距不大于40m。6 寫字樓超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可行性分析6.1 寫字樓結(jié)構(gòu)體系及平面布置寫字樓采用鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)體系，建筑物總高度為176.75m。結(jié)構(gòu)采用雙重抗側(cè)力體系，鋼筋混凝土核心筒作為第一道防線，框架作為第二道防線，各層框架承擔(dān)的地震總剪力不小于底部總剪力的20%。寫字樓首層為大堂，層高6.15m；25層為酒樓，層高均為5.1m；14、18層為設(shè)備層，層高為5.1m；其余各層為辦公標(biāo)準(zhǔn)層（詳結(jié)構(gòu)平面圖）。標(biāo)準(zhǔn)層平面呈39.7m44.1m的矩形，長(zhǎng)寬比

35、為1.11。外框柱最大間距為9.6m，外框柱與核心筒之間的距離X向?yàn)?0.00m，Y向?yàn)?0.7m。核心筒剪力墻貫通建筑物全高，核心筒外墻厚度為1000500mm，逐層減小。核心筒平面尺寸為18.4m22.0m，長(zhǎng)寬比為1.20，核心筒高寬比為9.6。框架柱在基礎(chǔ)頂至地上16層為型鋼混凝土柱，17層以上為鋼筋混凝土柱，外框梁和樓層梁均采用鋼筋混凝土梁。外框柱截面1500x1500900x900mmxmm，型鋼混凝土柱（型鋼含鋼率4%5%）。框架梁截面為500800，樓面次梁350x700。核心筒外樓板120mm，核心筒內(nèi)樓板厚120mm。本工程外框架與核心筒之間樓面梁的跨度較大。根據(jù)規(guī)范要求，

36、大跨度樓面次梁應(yīng)避免搭在核心筒連梁區(qū)域，結(jié)合辦公標(biāo)準(zhǔn)層平面布置，并且盡可能增加室內(nèi)凈高，故在每個(gè)柱跨內(nèi)布置一根次梁，次梁間距約為4.8m，次梁高度不超過700mm。6.2 結(jié)構(gòu)超限檢查本工程根據(jù)超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)（建質(zhì)2010109號(hào)），對(duì)規(guī)范涉及結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的條文進(jìn)行了檢查。檢查結(jié)果詳見下表6.2a6.2c：表6.2a 建筑結(jié)構(gòu)高度超限檢查項(xiàng)目超限類別超限判斷備注高度8度區(qū)A級(jí)高度框架-核心筒結(jié)構(gòu)100米8度區(qū)B級(jí)高度框架-核心筒結(jié)構(gòu)140米176.75米高度為超B級(jí)高層超B級(jí)26.25% 表6.2b 建筑結(jié)構(gòu)一般性超限檢查項(xiàng)目超限類別超限判斷備注扭轉(zhuǎn)不規(guī)則考慮偶然偏心

37、的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2超限（最大1.26）同時(shí)有三項(xiàng)及三項(xiàng)以上不規(guī)則的高層建筑即為超限（前兩項(xiàng)不重復(fù)計(jì)算）凹凸不規(guī)則平面凹凸尺寸大于相應(yīng)邊長(zhǎng)的30%不超限組合平面細(xì)腰形或角部重疊形不超限樓板不連續(xù)有效寬度大于50%，開洞面積大于30%，無錯(cuò)層 ，穿層柱、單邊梁。超限剛度突變考慮層高剛度修正的相鄰層側(cè)向剛度比小于0.9、1.1（當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高1.5倍時(shí)）1.5（底部嵌固層）不超限尺寸突變縮進(jìn)大于25%,外挑大于10%和4米不超限構(gòu)件間斷上下墻、柱、支撐不連續(xù)，含加強(qiáng)層不超限承載力突變相鄰層受剪承載力變化大于80%不超限表6.2c 建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重規(guī)則性超限檢查項(xiàng)目超限類別超限判斷備注扭轉(zhuǎn)

38、偏大不含裙房的樓層扭轉(zhuǎn)位移比大于1.4不超限具有一項(xiàng)不規(guī)則的高層建筑即為超限扭轉(zhuǎn)剛度弱扭轉(zhuǎn)周期比大于A級(jí)高度0.9，B級(jí)高度大于0.85不超限層剛度偏小本層側(cè)向剛度小于相鄰上層的50%不超限高位轉(zhuǎn)換框支轉(zhuǎn)換構(gòu)件位置：8度超過3層不超限厚板轉(zhuǎn)換79度設(shè)防的厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)不超限塔樓偏置單塔或多塔與大底盤的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)的20%不超限復(fù)雜連接各部分樓層、剛度、布置不同的錯(cuò)層或連體結(jié)構(gòu)不超限多重復(fù)雜結(jié)構(gòu)同時(shí)具有轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層、錯(cuò)層、連體和多塔類型的2種以上不超限超限小結(jié)：從以上三個(gè)檢查表格可知：本工程寫字樓結(jié)構(gòu)高度為176.75m（按室外地坪算至結(jié)構(gòu)屋面標(biāo)高），超過了高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)

39、程JGJ3-2010規(guī)定的8度區(qū)框架-核心筒結(jié)構(gòu)B級(jí)高層的最大高度140m，故本工程寫字樓屬超B級(jí)高度的房屋。本工程平面布置基本規(guī)則，豎向構(gòu)件連續(xù)，剛度比滿足規(guī)范要求。在規(guī)定水平力作用下位移比X方向大于 1.20（1.26）。 6.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及抗震措施6.3.1 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)主要尺寸及抗震等級(jí)表6.3.1a 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)構(gòu)類型框架-核心筒安全等級(jí)二級(jí)設(shè)防烈度8度建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別丙類表6.3.1b 結(jié)構(gòu)主要尺寸及抗震等級(jí)層數(shù)地上42層地下室2層高度主樓176.75m地下室埋深約13.45m塔樓標(biāo)準(zhǔn)層平面尺寸（長(zhǎng)寬）39.7m44.1mm（結(jié)構(gòu)外輪廓尺寸）結(jié)構(gòu)高寬比176.7

40、5/39.7=4.45（6）核心筒高寬比176.7518.4=9.6（12）上部結(jié)構(gòu)嵌固部位基礎(chǔ) 剪力墻底部加強(qiáng)部位-24層抗震等級(jí)地下二層及以上框架：特一級(jí)；-2層屋頂層筒體：特一級(jí)；地震參數(shù)小震：按安評(píng)報(bào)告特征周期0.45s，地震影響系數(shù)max=0.160中震：按規(guī)范特征周期0.45s，地震影響系數(shù)max=0.45大震：按規(guī)范特征周期0.50s，地震影響系數(shù)max=0.90周期折減系數(shù)框筒0.90 6.3.2結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求及性能目標(biāo) ： 整體D級(jí) ，性能水準(zhǔn)1.4.5表6.3.2 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求及性能目標(biāo)地震烈度水準(zhǔn)多遇地震設(shè)防地震罕遇地震性能水準(zhǔn)完好、無損壞輕度損壞大震不倒最大層間位

41、移角1677-1100底部加強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻及框架柱滿足彈性設(shè)計(jì)要求正截面抗彎承載力不屈服，抗剪承載力彈性正截面承載力允許進(jìn)入塑性，抗剪滿足截面控制條件底部加強(qiáng)區(qū)核心筒連梁及框架梁正截面抗彎承載力允許進(jìn)入塑性，抗剪承載力不屈服正截面承載力允許進(jìn)入塑性，抗剪滿足截面控制條件非加強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻及框架柱承載力不屈服部分構(gòu)件允許進(jìn)入屈服階段底部加強(qiáng)區(qū)核心筒連梁及框架梁正截面抗彎承載力允許進(jìn)入塑性，抗剪承載力不屈服部分構(gòu)件允許進(jìn)入屈服階段其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件6.4 超限設(shè)計(jì)的措施及對(duì)策本工程超限問題單一，為將本超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到安全、經(jīng)濟(jì)、合理，對(duì)超限設(shè)計(jì)采取以下措施及對(duì)策： 采用三個(gè)不同力學(xué)模型的空間分析程序

42、PKPM、YJK-2012、和Midas Building2012進(jìn)行對(duì)比校核計(jì)算，保證小震下整體結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)變形滿足規(guī)范要求。 小震計(jì)算時(shí)采用場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告以及建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）提供的地震動(dòng)參數(shù)的較大值。 根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010 5.1.13條規(guī)定，本工程采用小震作用下的彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，所采用時(shí)程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，取七組地震波彈性時(shí)程分析結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法分析結(jié)果二者的較大值對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 中震計(jì)算取建筑抗震

43、設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）提供的地震動(dòng)參數(shù)，驗(yàn)算各構(gòu)件符合中震作用下的性能目標(biāo)。對(duì)于中震時(shí)出現(xiàn)小偏心受拉的混凝土構(gòu)件采用特一級(jí)構(gòu)造，拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置型鋼承擔(dān)所有拉應(yīng)力。 在罕遇地震作用下，采用ABAQUS軟件進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析，找出結(jié)構(gòu)薄弱部位，并觀察結(jié)構(gòu)在罕遇地震力作用下的塑性鉸發(fā)展趨勢(shì)。檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的彈塑性變形滿足規(guī)范限值1/100要求，保證大震不倒的設(shè)防目標(biāo)。 驗(yàn)算在10年一遇的風(fēng)荷載作用下建筑使用的舒適度，滿足規(guī)范要求。 控制外框柱軸壓比（0.65）及墻肢的軸壓比（0.45）； 對(duì)于底部加強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻抗剪按中震彈性、抗彎按中震不屈服驗(yàn)算，底部加強(qiáng)

44、部位邊緣構(gòu)件中設(shè)置型鋼增強(qiáng)其抗彎、抗剪能力，同時(shí)增強(qiáng)其延性。 外框柱的地震剪力取基底地震總剪力的20%和框架按剛度分配最大層間剪力的1.5倍二者的較小值。對(duì)于柱分配層剪力小于基底地震總剪力的10%的樓層，框架柱分配的剪力不應(yīng)小于基底地震總剪力的15%。同時(shí)核心筒剪力乘以1.1。 底部加強(qiáng)區(qū)外框柱抗剪按中震彈性驗(yàn)算，抗彎按中震不屈服驗(yàn)算。為提高框架柱的承壓能力和延性，外框柱內(nèi)基礎(chǔ)至地上16層設(shè)置型鋼型鋼含鋼率為4%5%。 對(duì)連梁和框架梁加強(qiáng)構(gòu)造措施，適當(dāng)提高連梁箍筋配筋，并在跨高比較小的連梁中增設(shè)交叉暗撐，提高其變形能力。 核心筒抗震等級(jí)按特一級(jí)。主要墻肢的約束邊緣構(gòu)件向上延伸至軸壓比小于0.2

45、5的高度；同時(shí)加大水平分布筋的配筋率（加大至0.35%0.4%）及約束邊緣構(gòu)件的配筋率（加大至1.4%1.83%），確保筒體剪力墻有較強(qiáng)抗震能力抵抗地震作用。 提高底部加強(qiáng)區(qū)筒體的豎向分布筋配筋率（加大至0.4%0.5%），提高筒體底部的延性。 筒體剪力墻在樓層標(biāo)高處增設(shè)暗梁，增強(qiáng)筒體剪力墻的整體性，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，更好的發(fā)揮結(jié)構(gòu)的空間作用。 加強(qiáng)外框架角柱的截面及含鋼率，降低角柱軸壓比，提高角柱的延性。 核心筒剪力墻布置多層鋼筋，確保墻體受力均勻。 采取施工措施，控制核心筒及外框柱豎向變形差異。6.5彈性分析6.5.1 結(jié)構(gòu)分析軟件及分析模型本工程彈性計(jì)算分析軟件分別采用PKPM-201

46、2、YJK-2012、Midas Building-2012空間分析軟件進(jìn)行對(duì)比校核計(jì)算，計(jì)算分析采用整體空間結(jié)構(gòu)模型。計(jì)算時(shí)按剛性樓板假定，按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010第5.1.13.1條規(guī)定，計(jì)算振型數(shù)不少于15個(gè)，本工程計(jì)算取30個(gè)振型。本工程地下室二層，主樓地下室基坑約-13.45米深。基礎(chǔ)為嵌固端，避難層層高5.10m，與上、下層層高相差較大，通過墻厚、梁高的調(diào)整，從表6.5.1可見，避難層等層高變化的相鄰層豎向剛度均勻無突變。6.5.2 多遇地震下的彈性分析6.5.2.1振型分解反應(yīng)譜法分析（1）振型、周期比及質(zhì)量參與系數(shù)表6.5.2a 振型、周期對(duì)比振型號(hào)寫字樓

47、SATWEYJKMidas14.0332（x方向平動(dòng)）4.0294（x方向平動(dòng)）3.9208（x方向平動(dòng)）23.4480（Y方向平動(dòng)）3.4611（Y方向平動(dòng)）3.4506（Y方向平動(dòng)）32.8170（扭轉(zhuǎn)）2.9108（扭轉(zhuǎn)）2.6368（扭轉(zhuǎn)）41.21501.22941.134351.06551.03941.008160.90500.91880.876170.63750.65180.598180.62910.64160.580290.45420.46500.4414100.43130.44040.4092110.41220.42120.3791120.33030.33550.3152T3

48、/T10.6980.7220.673注：（僅取前12階振型數(shù)據(jù)）第一周期第二周期第三周期表6.5.2b 質(zhì)量參與系數(shù)方向?qū)懽謽荢ATWEYJKMidasX向99.93%90.55%98.81%Y向99.87%90.29%98.33%由上表可見，本工程小震彈性計(jì)算各軟件分析結(jié)果較為接近，且三個(gè)軟件的質(zhì)量參與系數(shù)均滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010中第5.1.13條不小于90%的要求。（2）樓層質(zhì)量表6.5.2c 樓層質(zhì)量（t）樓層寫字樓樓層寫字樓SATWEYJKMidasYJKMidas1F10971.710967.910998.62427932790.42857.72F8717.

49、18713.58763.425F27932790.42857.73F3048.630423106.726F27932790.42857.74F3225.73223.1329527F27932790.42857.75F3225.73223.1329528F27932790.42857.76F3225.73223.1329529F2910.529032977.97F3171.53169.23240.530F30463042.63122.28F2927.22920.62988.331F2659.82652.52719.99F2922.92920.62988.332F2656.62652.52719.

50、910F2922.92920.62988.333F2550.62543.52608.211F2831.72825.12892.734F2547.92543.52608.212F2827.72825.12892.735F2547.92543.52608.213F2827.72825.12892.736F2638.52633.22706.214F2827.72825.12892.737F2638.52633.22706.215F2827.72825.12892.738F2638.52432.72706.216F3210.43207.62892.739F24402432.72495.617F2827

51、.72525.12892.740F2437.72432.72495.618F2827.72825.12892.741F2437.72432.72495.619F27932790.42857.742F2440.62434.92501.120F27932790.42857.743F2440.62434.92501.121F27932790.42857.744F2741.62734.52803.322F27932790.42857.745F911910.1973.623F27932790.42857.7（3）地震作用主要計(jì)算結(jié)果表6.5.2d 寫字樓地震作用主要計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目SATWEYJKMidas

52、備注X向地震作用基底剪力Qx（kN）35218.0435909.4433766.24X向地震作用基底傾覆彎矩Mx（kNm）3810783.753831401.253705989.9Y向地震作用基底剪力Qy（kN）36966.9936034.4934763.15Y向地震作用基底傾覆彎矩My（kNm）3825145.003742261.563767798.23結(jié)構(gòu)總重量Geq（t）137981.266137803.568140818.613剪重比QxGeq2.81%2.802%2.84%剪重比QyGeq2.97%2.899%2.93%剪重比：3.2 %（4）100年風(fēng)荷載樓層頂點(diǎn)位移(mm)方向?qū)?/p>

53、字樓SATWEYJKMidasX向60.3359.6158.23Y向40.5440.6939.51（5）地震作用下樓層最大位移表6.5.2e 寫字樓地震作用下樓層最大位移（mm）樓層X向Y向SATWEYJKMidasSATWEYJKMidas1F0.040.030.000.050.040.002F0.760.790.000.610.620.003F4.404.623.1913.323.542.1654F8.448.916.8686.216.694.6985F13.0113.7511.0439.4410.207.5796F17.9518.9615.59012.9413.9710.7807F23.

54、1524.4120.42016.6317.9214.2608F27.3828.8224.41319.6221.0917.1569F31.8033.3428.60822.7524.3620.21710F36.3737.9832.96025.9927.7223.42011F41.0942.7937.51929.3931.2226.80812F45.9747.6842.25132.9234.8230.34913F50.9752.6547.10636.5338.4734.01214F55.9757.6452.05540.2142.1637.77715F60.9962.6257.05443.9345.8

55、641.62016F67.2168.7863.35648.6150.4946.55417F72.2273.7068.43352.3954.1750.53518F77.3978.7773.67956.2957.9654.64919F82.6683.9379.03460.2661.8358.85620F87.9889.1384.46164.2965.7263.13221F93.3394.3589.94368.3569.6367.45822F98.6999.5695.46672.1573.5571.81723F104.05104.76101.02276.5777.4876.22024F109.041

56、09.93106.60180.7181.4180.70025F114.73115.06112.19184.8685.3285.21726F120.02124.76117.78580.9289.2289.73927F125.28129.89123.37593.1893.1094.25928F130.49134.93128.95497.3496.9498.78529F135.64139.91134.536101.51100.76103.32130F142.09146.08141.590106.79105.58109.08831F147.17150.92147.180110.95109.29113.

57、64332F152.29155.80152.853115.15113.03118.25633F157.45160.72158.605119.41116.81122.94334F162.58165.56164.357123.67120.55127.64135F167.64170.32170.074127.90124.22132.32636F172.65175.00175.758132.13127.86137.00737F177.55179.55181.373136.30131.40141.65338F182.34183.97186.923140.41134.86146.26839F187.061

58、88.32192.444144.50138.28150.88140F191.63192.48197.845148.52141.62155.42741F196.06196.47203.096152.44144.85159.88942F200.36200.32208.206156.29148.02164.28143F204.52204.02213.138160.05151.08168.56744F208.64207.64218.003163.81154.11172.83745F241.84210.00225.110168.04156.09179.165（6）地震作用下層間位移角表6.5.2f 寫字

59、樓地震作用下樓層最大層間位移角（mm）樓層X向Y向SATWEYJKMidasSATWE YJKMidas1F1/99991/99991/99991/99991/99991/99992F1/75531/71731/99991/63821/61921/99993F1/16261/15301/18581/17351/15961/21704F1/12061/11201/13311/13541/12211/15805F1/10701/9931/12321/12231/11001/14246F1/9901/9231/11411/11421/10311/13177F1/9411/8821/10821/109

60、01/9921/12398F1/9101/8571/10331/10691/9781/11949F1/8741/8371/9891/10261/9531/114610F1/8461/8141/9571/9931/9261/110611F1/8181/7861/9161/9471/8881/105112F1/7931/7721/8871/9151/8641/101413F1/7771/7601/8671/8931/8491/99114F1/7681/7541/8541/8811/8411/97615F1/7681/7571/8491/8761/8421/97016F1/7891/7791/866

61、1/8981/8671/99017F1/7681/7621/8431/8751/8501/96718F1/7411/7381/8161/8451/8231/93219F1/7271/7221/7991/8281/8051/91220F1/7191/7161/7901/8211/8001/90221F1/7141/7131/7831/8151/7981/89522F1/7121/7121/7791/8131/7981/89123F1/7111/7121/7761/8111/7991/88724F1/7121/7141/7741/8131/8021/88625F1/7141/7181/7751/8

62、141/8071/88726F1/7181/7241/7761/8171/8141/88927F1/7231/7321/7791/8211/8221/89428F1/7301/7421/7831/8281/8321/90029F1/7391/7511/7851/8311/8381/90530F1/7511/7721/7931/8451/8601/92131F1/7441/7611/7851/8391/8561/91632F1/7341/7541/7731/8271/8441/89933F1/7251/7411/7641/8111/8291/88234F1/7271/7501/7671/8151

63、/8391/88735F1/7351/7591/7771/8261/8531/90036F1/7401/7661/7851/8311/8611/91037F1/7551/7841/8011/8491/8861/93238F1/7731/8041/8171/8721/9141/95139F1/7841/8131/8271/8831/9281/96240F1/8101/8511/8541/9131/9691/99541F1/8401/8891/8881/9481/10121/103342F1/8721/9271/9191/9781/10511/106543F1/9081/9761/9601/101

64、11/11041/110944F1/9481/10281/10001/10401/11531/114045F1/9431/10261/9831/10381/11471/1129（7）地震作用下層間位移比（規(guī)定水平力作用下，同時(shí)考慮5%偶然偏心）表6.5.2g 寫字樓地震作用下層間位移比(YJK數(shù)據(jù))樓層X向Y向樓層X向Y向YJKYJKYJKYJK1F1.001.0024F1.131.162F1.001.0025F1.131.163F1.161.2226F1.131.164F1.171.2127F1.131.165F1.171.2028F1.121.156F1.171.2029F1.121.15

65、7F1.171.1930F1.121.148F1.171.1931F1.121.149F1.171.1932F1.121.1410F1.171.1833F1.121.1411F1.161.1834F1.111.1412F1.161.1835F1.111.1413F1.161.1836F1.111.1414F1.151.1837F1.111.1315F1.151.1838F1.111.1316F1.151.1739F1.111.1317F1.151.1740F1.111.1218F1.141.1741F1.111.1219F1.141.1742F1.101.1220F1.141.1743F1.1

66、01.1221F1.141.1744F1.101.1122F1.131.1745F1.051.0523F1.131.16（8）樓層最大位移、層間位移角及層間位移比計(jì)算結(jié)果小結(jié)從（5）（7）小節(jié)所列表格可以看出：寫字樓SATWE、YJK及Midas三個(gè)軟件計(jì)算結(jié)果接近，未發(fā)現(xiàn)異常情況，計(jì)算結(jié)果具有較高的可信程度。從（5）小節(jié)樓層最大位移計(jì)算結(jié)果可以看出：SATWE、YJK及Midas三個(gè)軟件計(jì)算結(jié)果接近，未發(fā)現(xiàn)異常情況，無突變情況，說明結(jié)構(gòu)豎向剛度分布均勻，有利于抵抗地震效應(yīng)。從（6）小節(jié)層間位移角計(jì)算結(jié)果可以看出：X向和Y向的位移角無突變情況，結(jié)構(gòu)最大位移角均小于1/677，滿足規(guī)范要求。從（

67、7）小節(jié)層間位移比計(jì)算結(jié)果可以看出：YJK計(jì)算中在規(guī)定水平力作用下同時(shí)考慮0.05偶然偏心，寫字樓結(jié)構(gòu)層間位移比X方向底部樓層略大于1.2，其余均小于1.2，說明結(jié)構(gòu)的平面布置較規(guī)則。（9）整體穩(wěn)定根據(jù)JGJ3-2010中5.4.4條要求，剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求：當(dāng)剛重比大于2.7，即時(shí)，可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。多遇地震作用下的剛重比計(jì)算結(jié)果如下表所示：剛重比SATWEYJKMidas方向XYXYXY3.194.483.2104.5033.764.873#樓X、Y方向的剛重比滿足穩(wěn)定的要求，不需要考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。（10）墻柱最大軸壓比由于在框架

68、柱中加設(shè)了Q390高強(qiáng)度型鋼（型鋼含鋼率約為4%5%），柱軸壓比控制在0.65以內(nèi)，核心筒剪力墻軸壓比在0.45以內(nèi)。框架柱及核心筒均能滿足規(guī)范關(guān)于軸壓比的限值要求，具有足夠的延性。（11）框架剪力調(diào)整及框架承擔(dān)的傾覆彎矩比例框架-核心筒結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，框架部分計(jì)算所得的剪力一般都較小，為保證作為第二道防線的框架具有一定的抗側(cè)力能力，需要對(duì)框架承擔(dān)的剪力予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在本工程中通過調(diào)整，使對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的各層框架承擔(dān)的地震總剪力Vf不小于結(jié)構(gòu)底部總剪力Q0的20%與1.5Vfmax的較小者，即Vfmin0.2Q0,1.5Vfmax。YJK調(diào)整結(jié)果見表6.5.2h。YJK框架承擔(dān)的

69、傾覆彎矩比例見表6.5.2i。0.2Vox = 6723.89 1.5Vxmax = 13091.51 0.2Voy = 6959.32 1.5Vymax = 11237.87表6.5.2h 寫字樓X向框架剪力0.2Q0調(diào)整（YJK）樓層X方向（kN）樓層調(diào)整后剪力（kN）放大倍數(shù)柱剪力與底層總剪力比值Y方向（kN）樓層調(diào)整后剪力（kN）放大倍數(shù)柱剪力與底層總剪力比值12796.4846723.892.4048.32%1385.9356959.325.0003.98%22834.1456723.892.3728.43%1428.8886959.324.8704.11%37117.1236723

70、.891.00020.63%5558.5496959.321.25214.71%45104.9236723.891.31714.83%3268.2976959.322.1298.65%54773.3766723.891.40913.87%3624.8446959.321.9209.59%65513.3696723.891.22016.024002.0176959.321.73910.59%74866.5616723.891.38214.14%4087.3586959.321.70310.81%86830.5476723.891.00019.85%5156.9326959.321.35013.6

71、4%97345.2046723.891.00021.35%6023.3026959.321.15515.94%107108.8266723.891.00020.66%5795.7336959.321.20115.33%118004.8006723.891.00023.26%6526.0936959.321.06617.27%127457.5756723.891.00021.67%6488.5536959.321.07317.17%137778.7596723.891.00022.61%6669.3026959.321.04317.64%147698.9206723.891.00022.37%6

72、631.9116959.321.04917.55%158727.6716723.891.00025.36%7399.7666959.321.00019.58%163955.5986723.891.70011.49%4146.2696959.321.67810.97%177284.6346723.891.00021.17%6500.5476959.321.07117.20%188373.0156723.891.00024.33%7491.9176959.321.00019.82%197257.3396723.891.00021.09%6462.7146959.321.07717.10%20755

73、7.9826723.891.00021.96%6782.1796959.321.02617.94%217462.5926723.891.00021.69%6719.8826959.321.03617.78%227403.0516723.891.00021.51%6697.1406959.321.03917.52%237325.6686723.891.00021.29%6652.0956959.321.04617.60%247242.3456723.891.00021.05%6606.9476959.321.05317.48%257140.1796723.891.00020.75%6544.22

74、06959.321.06317.31%267017.1736723.891.00020.39%6466.2376959.321.07617.11%276955.0956723.891.00020.71%6431.7336959.321.08217.02%286451.6766723.891.04218.75%6063.4356959.321.14816.04%297520.5946723.891.00021.85%6898.2536959.321.00918.25%303416.1256723.891.9689.93%3553.0966959.321.9599.40%316409.317672

75、3.891.04918.63%5910.2886959.321.17715.64%325876.7336723.891.14417.08%5552.2096959.321.25314.69%335975.3126723.891.12517.36%5596.6816959.321.24314.81%345604.2476723.891.20016.29%5378.4036959.321.29414.23%355780.2676723.891.16316.80%5522.4176959.321.26014.61%364860.2106723.891.38314.12%4635.6756959.32

76、1.50112.26%374987.6036723.891.34814.49%4783.5606959.321.45512.66%384809.9256723.891.39813.98%4688.2656959.321.48412.40%394168.2426723.891.61312.11%3999.8676959.321.74010.58%403949.5696723.891.70211.48%3923.6336959.321.77410.38%413873.2776723.891.73611.26%3906.1786959.321.78210.33%422992.9196723.892.

77、2478.70%3054.7696959.322.2788.08%432838.2926723.892.3698.25%2970.1636959.322.3437.86%443420.1566723.891.9660.94%3637.5116959.321.9139.62%4506723.891.0000.00%06959.321.0000.00%表6.5.2i 寫字樓框架所承擔(dān)傾覆彎矩比例（YJK）樓層數(shù)X方向框架傾覆彎矩X方向墻傾覆彎矩X方向框架承擔(dān)傾覆彎矩比例Y方向框架傾覆彎矩Y方向墻傾覆彎矩Y方向框架承擔(dān)傾覆彎矩比例11104926.82696543.829.1%1031581.931

78、92655.024.4%21120941.02762889.528.9%1039356.83225139.824.4%31138927.62877323.328.4%1048771.43226481.324.5%41094313.82710305.528.8%1014228.03028560.025.1%51067733.92563087.329.4%996669.52855720.825.9%61042707.22416516.830.1%977693.62687446.826.7%71013740.42276514.030.8%956255.32525259.527.5%8988060.2

79、2136077.331.6%934370.92367503.328.3%9959956.42036742.332.0%912793.42252033.828.8%10929583.41941255.032.4%887686.32142477.529.3%11900124.91846968.632.9%863400.82035024.429.8%12867096.61758861.333.0%836272.41933722.130.2%13836164.01670062.533.4%809105.91834621.030.6%14803835.71584679.633.7%781119.3173

80、8886.331.0%15771774.61501050.834.0%753126.11645630.431.4%16735558.61423629.934.1%722248.11557678.531.7%17713919.81303100.835.4%698809.81432632.032.8%18683363.61224701.535.8%670882.71346828.533.2%19648251.31153072.336.0%638919.71267408.433.5%20617746.21079115.836.4%611165.11186146.934.0%21585931.5100

81、8755.836.7%581932.11108741.934.4%22554470.3940358.837.1%552866.61033621.434.8%23523205.8874148.737.4%523788.9961052.435.3%24492226.6810082.937.8%494816.0890989.935.7%25461535.5748184.338.2%465925.9823525.136.1%26431211.8688445.838.5%437193.9758656.136.6%27401342.3630859.438.9%408683.7696377.837.0%28

82、371654.2575755.939.2%380204.0636921.037.4%29344031.8521347.939.8%353176.8578887.837.9%30311797.7474726.739.6%322472.3527696.137.9%31292639.2396823.542.4%301528.4447631.640.2%32264887.5352142.642.9%274687.2398714.940.8%33239438.5307805.843.8%249388.7350622.341.6%34213498.8267271.544.4%223891.7305640.

83、442.3%35189087.3227999.245.3%199163.3262321.343.2%36163724.7192878.3459.9%173502.3222743.843.8%37142307.2157148.447.5%151808.2182233.445.4%38120182.3125802.948.9%129194.7146101.746.9%3998652.097817.750.2%106751.0113679.548.4%4079854.171530.052.7%87440.982690.951.4%4161893.148735.255.9%68291.156109.1

84、54.9%4244042.030927.958.7%48997.735206.458.2%4330070.215087.366.6%33752.816789.366.8%4416699.25494.875.2%18820.25748.776.6%4506783.70.00%07259.10.00%本工程結(jié)構(gòu)高度為B及高度，柱剪力調(diào)整取0.2V0和1.5Vf,max的較大值。實(shí)際1.5Vf,max取值為1.5Vf,max-X=7548kN ，1.5Vf,max-Y=7455kN。由表6.5.2h可知：本工程各個(gè)樓層框架承擔(dān)剪力調(diào)整按0.2V0調(diào)整。經(jīng)過調(diào)整，框架部分承擔(dān)柱剪力也滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)

85、范GB50011-2010第6.7.1條“任一層框架部分承擔(dān)地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的15%”的規(guī)定。6.5.2.2彈性時(shí)程反應(yīng)分析（1）地震波的選取（地震波由北京震泰工程技術(shù)有限公司提供）根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010第5.1.2條規(guī)定，8度區(qū)高度超過80m的高層建筑應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震的補(bǔ)充計(jì)算。當(dāng)取七組加速度時(shí)程曲線輸入時(shí)，計(jì)算結(jié)果宜取時(shí)程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值；時(shí)程分析時(shí)，應(yīng)按建筑場(chǎng)地類別和地震分組選用不少于五組實(shí)際地震記錄和二組人工模擬的加速度時(shí)程曲線進(jìn)行彈性時(shí)程分析，且每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)果底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部

86、剪力的65%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%。另外，地震波的持續(xù)時(shí)間不宜小于結(jié)構(gòu)基本自振周期的5倍，也不宜小于15秒。本工程彈性時(shí)程計(jì)算采用YJK，阻尼比為0.05，計(jì)算時(shí)選用了五條天然波和二條人工波，根據(jù)場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告時(shí)程曲線峰值加速度取70gal，時(shí)程函數(shù)分別圖6.16.7所示，其對(duì)應(yīng)的加速度反應(yīng)譜分別如圖6.8、6.9所示。從圖中可以看出：時(shí)程分析所選用的七條時(shí)程波平均的地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符，即七組時(shí)程曲波的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震力影響系數(shù)曲線

87、相比，在對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)主要振型的周期點(diǎn)上相差不會(huì)大于20%。1. 人工波：User1地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間30秒，步長(zhǎng)0.02秒。圖6.1 人工小震波User12. 天然地震波一：User2地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間43.20秒，步長(zhǎng)0.02秒。圖6.2 天然小震波User23. 天然地震波二：User3地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間82.14秒，步長(zhǎng)0.02秒。圖6.3 天然小震波User34. 人工波二：User4地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間40.00秒，步長(zhǎng)0.02秒。圖6.4 人工

88、小震波User45. 天然地震波三：User5地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間45.02秒，步長(zhǎng)0.02秒。 圖6.5 天然小震波User56. 天然地震波四：User6地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間44.88秒，步長(zhǎng)0.02秒。 圖6.6 天然小震波User67. 天然地震波五：User7地震峰值加速度70gal，特征周期0.45秒，持續(xù)時(shí)間49.44秒，步長(zhǎng)0.02秒。 圖6.7 天然小震波User7 圖6.8規(guī)范譜與平均反應(yīng)譜對(duì)比圖 圖6.9規(guī)范譜與時(shí)程應(yīng)譜對(duì)比圖（2）主要計(jì)算結(jié)果表6.5.2j 寫字樓基底剪力（kN）X方向與反應(yīng)譜比值Y方向

89、與反應(yīng)譜比值人工波USER133336.132100%35818.874104%天然波USER227121.79981%28840.85383%天然波USER331226.19593%38790.497112%人工波USER431817.84995%36312.302105%天然波USER523136.03269%23298.56367%天然波USER628010.43584%35008.280101%天然波USER738293.710115%40288.937117%平均值30420.30791%34051.18698%反應(yīng)譜33269.74434434.729表6.5.2k 寫字樓最大層間

90、位移角X方向樓層Y方向樓層人工波USER11/700231/72634天然波USER21/74026 1/123433天然波USER31/622331/88234人工波USER41/949331/93936天然波USER51/949251/120233天然波USER61/815251/104233天然波USER71/606241/68033反映譜法1/711231/81123（3）結(jié)論由于選取的七組時(shí)程波的平均地震影響系數(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(jì)意義上相符（在主要周期點(diǎn)上反應(yīng)譜誤差不超過20%），故每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)果底部剪力大于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的6

91、5%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值也大于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%，滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010第5.1.2的要求。但從圖中可以看出：根據(jù)計(jì)算，七組地震波的層剪力和傾覆彎矩平均值和振型分解法的結(jié)果比較接近，在個(gè)別樓層大于振型分解法的結(jié)果，說明振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算中對(duì)高階振型的影響估計(jì)不足，施工圖設(shè)計(jì)將對(duì)中部樓層的地震剪力進(jìn)行調(diào)整，滿足對(duì)時(shí)程分析法和振型分解法的內(nèi)力取包絡(luò)。從下圖中可以看出：寫字樓根據(jù)時(shí)程曲線在X向和Y向計(jì)算所得位移曲線平滑，曲線無明顯突變點(diǎn)，與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算所得位移曲線趨勢(shì)無明顯差異，表明結(jié)構(gòu)豎向剛度均勻，無明顯薄弱層；另外，根據(jù)

92、時(shí)程曲線在X向和Y向計(jì)算所得位移角曲線角為較為平滑，位移角曲線走勢(shì)基本與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算所得位移角曲線相同，能夠滿足規(guī)范各項(xiàng)要求。表為彈性時(shí)程分析與反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)果比較后，寫字樓結(jié)構(gòu)需按彈性時(shí)程分析結(jié)果取包絡(luò)后相對(duì)反應(yīng)譜計(jì)算放大地震力的放大比例。（4）結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程反應(yīng)分析主要計(jì)算結(jié)果附圖表6.5.2l 寫字樓樓層地震作用放大系數(shù)樓層XY雙向放大系數(shù)樓層XY雙向放大系數(shù)3F0.9140.9891.025F1.0190.9811.0194F0.9190.9821.026F1.0350.9911.0355F0.9240.9851.027F1.0441.0081.0446F0.9180.991.02

93、8F1.0511.0191.0517F0.9070.9891.029F1.0521.0341.0528F0.9020.9831.030F1.0441.0511.0519F0.9020.971.031F1.0311.061.0610F0.90.9571.032F1.0281.0631.06311F0.8940.9431.033F1.041.0651.06512F0.8870.931.034F1.0491.0591.05913F0.8790.9291.035F1.0521.0491.05214F0.8740.9291.036F1.0451.0371.04515F0.8780.9261.037F1.

94、0371.0271.03716F0.8850.9311.038F1.0261.0251.02617F0.8920.9361.039F1.0111.0381.03818F0.9050.9421.040F1.0091.0531.05319F0.9230.951.041F1.0081.081.0820F0.9350.9561.042F1.0411.1061.10621F0.9480.9571.043F1.1111.1141.11422F0.9630.9621.044F1.1421.1051.14223F0.980.9711.045F1.0951.0821.09524F0.9990.9751.06.5

95、.3 中震計(jì)算1 ）中震作用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析目標(biāo)由于本工程高度超限，為保證結(jié)構(gòu)的安全，設(shè)計(jì)中提高了重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全度水平，對(duì)于底部加強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻及框架柱受剪承載力中震彈性設(shè)計(jì)，對(duì)于底部將強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻及框架柱受彎承載力按中震不屈服設(shè)計(jì)，框架梁及核心筒外墻連梁正截面抗彎承載力允許進(jìn)入塑性，抗剪承載力不屈服。計(jì)算程序采用YJK，中震彈性計(jì)算中地震最大影響系數(shù)按中震考慮，保留荷載的分項(xiàng)系數(shù)，材料分項(xiàng)系數(shù)，但不計(jì)結(jié)構(gòu)抗震的內(nèi)力增大系數(shù)、結(jié)構(gòu)的抗震內(nèi)力調(diào)整。中震不屈服計(jì)算中地震最大影響系數(shù)按中震考慮，荷載的分項(xiàng)系數(shù)和材料分項(xiàng)系數(shù)均取1.0，鋼筋和混凝土材料均采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，但不計(jì)結(jié)構(gòu)抗震的內(nèi)力增大系

96、數(shù)、結(jié)構(gòu)的抗震內(nèi)力調(diào)整和承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE。2）計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果見計(jì)算書附圖。計(jì)算結(jié)果表明，在中震作用下底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻受剪承載力滿足中震彈性的設(shè)防目標(biāo)，少數(shù)連梁、樓面梁出現(xiàn)超筋，剪力墻受彎承載力和外框柱經(jīng)中震不屈服驗(yàn)算，滿足中震不屈服的設(shè)防目標(biāo)。同時(shí)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比，施工圖設(shè)計(jì)中底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻水平配筋以及框架柱箍筋以中震彈性分析結(jié)果為依據(jù)，邊緣約束構(gòu)件以及型鋼柱配筋以中震不屈服分析計(jì)算結(jié)果為依據(jù)。3）核心筒底部墻肢受拉根據(jù)中震計(jì)算結(jié)果，在中震作用下結(jié)構(gòu)底部1-4層外框筒剪力墻部分墻肢拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（個(gè)別到第5層），墻肢出現(xiàn)受拉情況。根據(jù)超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查

97、技術(shù)要點(diǎn)（建質(zhì)2010109號(hào)）第四章第十二條第四款，“中震時(shí)出現(xiàn)小偏心受拉的混凝土構(gòu)件應(yīng)采用高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定的特一級(jí)構(gòu)造，拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)宜設(shè)置型鋼。”本工程中震作用下受拉墻肢分布狀況如下圖所示。本工程計(jì)算結(jié)果表明，中震下底部核心筒出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)墻肢出現(xiàn)拉應(yīng)力大小，施工圖設(shè)計(jì)時(shí)在拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值墻肢中設(shè)置型鋼（地下二層至地上八層），且型鋼應(yīng)能承擔(dān)所有中震作用下產(chǎn)生的拉力。另根據(jù)中震計(jì)算結(jié)果核算墻肢受壓應(yīng)力小于墻體混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。中震下墻肢抗拉驗(yàn)算表樓層墻肢編號(hào)Nbhtftk地震方向1墻肢120499100038005.392.85X方向墻肢2

98、24664100033007.472.85X方向墻肢3-1440110005100受壓2.85X方向墻肢423995100025009.602.85Y方向墻肢58189100031252.622.85Y方向墻肢611915100016007.452.85Y方向墻肢712149100023505.172.85Y方向墻肢821806100022509.702.85Y方向墻肢9-998710005100受壓2.85X方向墻肢1023473100033007.112.85X方向墻肢1124089100038006.342.85X方向墻肢1230892100071504.322.85Y方向墻肢13173

99、58100072502.392.85Y方向墻肢1422260100038005.842.85Y方向2墻肢115185100038004.002.85X方向墻肢218135100033005.502.85X方向墻肢3-1047310005100受壓2.85X方向墻肢415931100025006.372.85Y方向墻肢57563100031252.392.85Y方向墻肢69923100016006.202.85Y方向墻肢711083100023504.722.85Y方向墻肢814521100022506.452.85Y方向墻肢9-526510005100受壓2.85X方向墻肢1017490100

100、033005.32.85X方向墻肢1117534100038004.612.85X方向墻肢1222778100071503.192.85Y方向墻肢1313027100072501.802.85Y方向墻肢1414262100038003.752.85Y方向3墻肢112188100038003.212.85X方向墻肢213162100033004.002.85X方向墻肢3-800510005100受壓2.85X方向墻肢410258100025004.102.85Y方向墻肢56399100031252.052.85Y方向墻肢68435100016005.272.85Y方向墻肢794351000235

101、04.012.85Y方向墻肢89682100022504.302.85Y方向墻肢9-356010005100受壓2.85X方向墻肢1013110100033003.972.85X方向墻肢1113314100038003.502.85X方向墻肢1217459100071502.442.85Y方向墻肢1310090100072501.392.85Y方向墻肢145350100038001.412.85Y方向4墻肢19734100038002.562.85X方向墻肢29573100033002.902.85X方向墻肢3-760710005100受壓2.85X方向墻肢46637100025002.652

102、.85Y方向墻肢54997100031251.602.85Y方向墻肢67104100016004.442.85Y方向墻肢77691100023503.272.85Y方向墻肢86667100022502.962.85Y方向墻肢9-375710005100受壓2.85X方向墻肢1010100100033003.062.85X方向墻肢1110336100038002.722.85X方向墻肢1213343100071501.872.85Y方向墻肢137600100072501.052.85Y方向墻肢143720100038000.982.85Y方向5墻肢17534100038001.982.85X方向

103、墻肢26877100033002.082.85X方向墻肢3-818910005100受壓2.85X方向墻肢44104100025001.642.85Y方向墻肢53457100031251.112.85Y方向墻肢66124100016003.832.85Y方向墻肢75983100023502.552.85Y方向墻肢84505100022502.002.85Y方向墻肢9-476010005100受壓2.85X方向墻肢107767100033002.352.85X方向墻肢117981100038002.102.85X方向墻肢129721100071501.362.85Y方向墻肢13534010007

104、2500.742.85Y方向墻肢142093100038000.552.85Y方向核心筒剪力墻加設(shè)型鋼示意圖6.5.4大震截面控制本工程用ABAQUS進(jìn)行了在大震作用下動(dòng)力彈塑性分析，判斷大震作用下建筑物是否倒塌，找到大震作用下的薄弱部位，以對(duì)薄弱部位采取構(gòu)造加強(qiáng)措施，保證抗震性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。這里采用SATWE進(jìn)行了大震近似計(jì)算。此種工況保證底部剪力墻，柱剪力按大震的標(biāo)準(zhǔn)組合，材料強(qiáng)度按標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，滿足截面控制條件。在SATWE中，選擇按中震（或大震）不屈服進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其余抗震計(jì)算參數(shù)如下表：計(jì)算參數(shù)取值計(jì)算參數(shù)取值考慮偶然偏心否特征周期0.50s考慮雙向地震作用否地震影響系數(shù)最大值0

105、.90結(jié)構(gòu)阻尼比0.07 連梁剛度折減系數(shù)0.3表中抗剪承載力參照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)中11.7.3節(jié)公式，取墻計(jì)算結(jié)果如下表：樓層墻肢編號(hào)V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制1墻肢110169.11000380037700.9338.520247.7275符合墻肢213794.81000330032700.9338.517562.3525符合墻肢319748.71000510050700.9338.527229.7025符合墻肢45047.81000250024700.9338.513265.7525符合墻肢567

106、48.91000312530950.9338.516622.47125符合墻肢63014.41000160015700.9338.58432.0775符合墻肢74743.71000235013200.9338.57089.39符合墻肢844681000225022200.9338.511923.065符合墻肢916567.91000510050700.9338.527229.7025符合墻肢1011628.41000330032700.9338.517562.3525符合墻肢119065.91000380037700.9338.520247.7275符合墻肢1228095.4100071507

107、1200.9338.538239.74符合墻肢1331140.11000725072200.9338.538776.815符合墻肢149144.21000380037700.9338.520247.7275符合3墻肢112476.51000380037700.9338.520247.7275符合墻肢216531.91000330032700.9338.517562.3525符合墻肢318457.51000510050700.9338.527229.7025符合墻肢44665.21000250024700.9338.513265.7525符合墻肢568321000312530950.9338.5

108、16622.47125符合墻肢64737.21000160015700.9338.58432.0775符合墻肢76049.81000235013200.9338.57089.39符合墻肢83840.81000225022200.9338.511923.065符合墻肢915998.51000510050700.9338.527229.7025符合墻肢1015695.71000330032700.9338.517562.3525符合墻肢1111048.31000380037700.9338.520247.7275符合墻肢12285921000715071200.9338.538239.74符合墻肢

109、1334411.71000725072200.9338.538776.815符合墻肢1410818.51000380037700.9338.520247.7275符合計(jì)算結(jié)果表明，核心筒墻肢滿足大震下受剪截面控制。柱計(jì)算結(jié)果如下表：樓層柱編號(hào)V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制3柱13（最大）38821500150014400.9338.511600.82符合計(jì)算結(jié)果表明，框架柱滿足大震下受剪截面控制。連梁計(jì)算結(jié)果如下表：樓層連梁編號(hào)V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制5連梁11069510

110、00120011500.9338.56176不符合連梁2165371000120011500.9338.56176不符合連梁3143831000120011500.9338.56176不符合連梁4112381000120011500.9338.56176不符合連梁5115911000120011500.9338.56176不符合連梁648161000120011500.9338.56176符合連梁763761000120011500.9338.56176不符合連梁890471000120011500.9338.56176不符合連梁956151000120011500.9338.56176符合連

111、梁10102691000120011500.9338.56176不符合計(jì)算結(jié)果表明，部分連梁截面不符合大震下截面控制，須加設(shè)型鋼，以保證大震下的截面控制。框架梁計(jì)算結(jié)果如下表：樓層框架梁編號(hào)V(kN)B(mm)H(mm)H0(mm)cfck(N/)0.15cfckbh0截面控制2框架梁1413265009008701.023.41526.85符合2框架梁2611055008007701.023.41351.35符合計(jì)算結(jié)果表明，框架梁滿足大震下受剪截面控制。6.6 彈塑性分析66.1、結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析的目的通過彈塑性分析，擬達(dá)到以下目的： 對(duì)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)大震作用下的非線性性能給出定量解答，研究

112、本結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的變形形態(tài)、構(gòu)件的塑性及其損傷情況，以及整體結(jié)構(gòu)的彈塑性行為，具體的研究指標(biāo)包括最大頂點(diǎn)位移、最大層間位移及最大基底剪力等； 給出結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展發(fā)展過程，描述各構(gòu)件出現(xiàn)塑性的先后次序，分析結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制并對(duì)其合理性作出評(píng)價(jià)。 研究結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位、關(guān)鍵構(gòu)件的變形形態(tài)和破壞情況，重點(diǎn)考察的部位主要包括但不限于下列部位：結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)部位、結(jié)構(gòu)的底層、結(jié)構(gòu)的頂層等； 論證整體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)大震作用下的抗震性能，尋找結(jié)構(gòu)的薄弱層或（和）薄弱部位； 根據(jù)以上研究成果，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能給出評(píng)價(jià)，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出改進(jìn)意見和建議。66.2、計(jì)算條件本報(bào)告計(jì)算的直接資料來自北京市建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)所

113、提供的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、彈性分析報(bào)告及其他相關(guān)資料。66.3、計(jì)算分析方法66.3.1 分析軟件及考慮的非線性因素本報(bào)告計(jì)算分析采用大型通用有限元分析軟件ABAQUS，該軟件被工業(yè)界和學(xué)術(shù)研究界廣泛應(yīng)用，是非線性分析領(lǐng)域的頂級(jí)軟件。鋼筋混凝土梁柱單元采用了建研科技股份有限公司自主開發(fā)的混凝土材料用戶子程序進(jìn)行模擬。在本結(jié)構(gòu)的彈塑性分析過程中，以下非線性因素得到考慮： 幾何非線性：結(jié)構(gòu)的平衡方程建立在結(jié)構(gòu)變形后的幾何狀態(tài)上，“P-” 效應(yīng)，非線性屈曲效應(yīng)，大變形效應(yīng)等都得到全面考慮； 材料非線性：直接采用材料非線性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模擬鋼筋、鋼材及混凝土的彈塑性特性，可以有效模擬構(gòu)件的彈塑性發(fā)生、發(fā)

114、展以及破壞的全過程； 施工過程非線性：本結(jié)構(gòu)為超高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，較為細(xì)致的施工模擬與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)更為接近，分析中按照整個(gè)工程的建造及加固過程，總共分為7個(gè)施工階段，采用“單元生死”技術(shù)進(jìn)行模擬，由下至上每個(gè)施工階段激活5層構(gòu)件，加載并計(jì)算。此外，本分析中樓板按彈性進(jìn)行計(jì)算。需要指出的是，上述所有非線性因素在計(jì)算分析開始時(shí)即被引入，且貫穿整個(gè)分析的全過程。66.3.2 構(gòu)件模型及材料本構(gòu)關(guān)系本結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件類別主要有梁、柱、斜撐及剪力墻，分析中采用如下構(gòu)件有限元模型： 梁、柱及斜撐等桿件：采用纖維梁?jiǎn)卧搯卧赥imoshenko梁理論，可以考慮剪切變形剛度，而且計(jì)算過程中單元?jiǎng)偠仍?/p>

115、截面內(nèi)和長(zhǎng)度方向兩次動(dòng)態(tài)積分得到； 剪力墻：采用四邊形或三角形縮減積分殼單元模擬； 樓板：采用四邊形或三角形縮減積分殼單元模擬；本工程中主要有兩類基本材料，即鋼材和混凝土。計(jì)算中采用的本構(gòu)模型依次為： 鋼材采用雙線性隨動(dòng)硬化模型（如圖5.2.1所示）。考慮包辛格效應(yīng)，在循環(huán)過程中，無剛度退化。圖5.2.1 鋼材雙線性隨動(dòng)硬化模型示意圖計(jì)算分析中，設(shè)定鋼材的強(qiáng)屈比為1.2，極限應(yīng)變?yōu)?.025。 混凝土采用彈塑性損傷模型, 該模型能夠考慮混凝土材料拉壓強(qiáng)度差異、剛度及強(qiáng)度退化以及拉壓循環(huán)裂縫閉合呈現(xiàn)的剛度恢復(fù)等性質(zhì)。計(jì)算中，混凝土材料軸心抗壓和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表4.1.3取

116、值。需要指出的是，偏保守考慮，計(jì)算中混凝土均不考慮截面內(nèi)橫向箍筋的約束增強(qiáng)效應(yīng)，僅采用規(guī)范中建議的素混凝土參數(shù)。混凝土本構(gòu)關(guān)系曲線如圖5.2.2圖5.2.3。當(dāng)荷載從受拉變?yōu)槭軌簳r(shí), 混凝土材料的裂縫閉合, 抗壓剛度恢復(fù)至原有的抗壓剛度; 當(dāng)荷載從受壓變?yōu)槭芾瓡r(shí), 混凝土材料的抗拉剛度不恢復(fù), 如圖5.2.4所示。圖5.2.2 混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線及損傷示意圖圖5.2.3 混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線及損傷示意圖圖5.2.4 混凝土拉壓剛度恢復(fù)示意圖可以看到，伴隨著混凝土材料進(jìn)入塑性狀態(tài)程度大小，其剛度逐漸降低, 在彈塑性損傷本構(gòu)模型中上述剛度的降低分別由受拉損傷因子dt和受壓損傷因子dc來表

117、達(dá)。采用Najar的損傷理論，脆性固體材料的損傷定義如下（參見圖5.2.5所示）： ，式中：，依次為無損材料及損傷材料的應(yīng)變能密度；及分別為無損材料及損傷材料的四階彈性系數(shù)張量；為相應(yīng)的二階應(yīng)變張量。 圖5.2.5 混凝土單軸應(yīng)力狀態(tài)損傷定義示意圖66.3.3 構(gòu)件配筋參數(shù)按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提供配筋信息。6.6.3.4 地震輸入的選擇根據(jù)抗震規(guī)范要求，在進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析時(shí)，按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用二組實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線。計(jì)算過程中，峰值加速度取400gal（罕遇地震），地震波持續(xù)時(shí)間取25秒。如圖5.4.15.4.2為三條地震波及其反應(yīng)譜分析曲線。人工波（主方向輸入

118、）人工波（次方向輸入）天然波1（主方向輸入）天然波1（次方向輸入）天然波2 （主方向輸入）天然波2 （次方向輸入）圖5.4.1 輸入地震波人工波天然波1天然波2圖5.4.2時(shí)程波反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜的比較6.6.3.5 地震分析過程進(jìn)行本結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析的基本步驟如下：1）根據(jù)彈性設(shè)計(jì)的YJK模型，經(jīng)細(xì)分網(wǎng)格并輸入配筋信息后導(dǎo)入ABAQUS程序；2）考慮結(jié)構(gòu)施工過程，進(jìn)行結(jié)構(gòu)重力加載分析，形成結(jié)構(gòu)初始內(nèi)力和變形狀態(tài)；3）計(jì)算結(jié)構(gòu)自振特性以及其它基本信息，并與原始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比校核，保證彈塑性分析結(jié)構(gòu)模型與原模型一致；4）輸入地震記錄，進(jìn)行結(jié)構(gòu)大震作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析。6.6.4、動(dòng)力彈塑

119、性分析結(jié)果及分析6.6.4.1計(jì)算模型的轉(zhuǎn)換計(jì)算模型是進(jìn)行大震時(shí)程反應(yīng)的基礎(chǔ)，因此，在大震彈塑性時(shí)程分析之前，首先進(jìn)行了YJK模型的靜力和模態(tài)分析，以及ABAQUS施工模擬和模態(tài)分析，用來校核模型從YJK轉(zhuǎn)換到ABAQUS的準(zhǔn)確程度。表6.1.1為經(jīng)過細(xì)分網(wǎng)格后ABAQUS模型計(jì)算的結(jié)構(gòu)主要信息，并與YJK計(jì)算結(jié)果的對(duì)比。YJK模型重量為1451427kN，ABAQUS的模型質(zhì)量為1495250kN，誤差在5%以內(nèi)。表6.1.1 各種模型計(jì)算結(jié)果比較YJKAbaqus說明結(jié)構(gòu)總重量（重力荷載代表值:kN）14514271495250T1(s)4.09554.1322X向平動(dòng)T2(s)3.403

120、63.4975Y向平動(dòng)T3(s)2.92302.5677扭轉(zhuǎn)T4(s)1.19541.1210X向二階平動(dòng)T5(s)1.07590.8869二階扭轉(zhuǎn)T6(s)0.86760.8213Y向二階平動(dòng)圖6.1.1給出了模型的前5階振型圖。ABAQUS模型中第一階扭轉(zhuǎn)振型的周期與第一階水平振動(dòng)周期之比為2.5677 /4.13220.62，滿足高規(guī)4.3.5中，比值不超過0.85的規(guī)定。第一模態(tài) T1=4.1322s第二模態(tài) T2=3.4975s第三模態(tài)T3=2.5677s第四模態(tài)T4=1.1210s第五模態(tài)T5=0.8869s第六模態(tài)T5=0.8213s圖6.1.1 結(jié)構(gòu)前6階振型圖6.6.4.2

121、重力加載分析在進(jìn)行罕遇地震下的彈塑性反應(yīng)分析之前，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)在重力荷載代表值下的重力加載分析，現(xiàn)將重力加載分析的結(jié)果介紹如下：6.6.4.2.1 剪力墻及外框柱剪力墻混凝土處于彈性狀態(tài)。鋼骨柱處于彈性階段。（如圖6.2.1）。 (a) 剪力墻 (b) 鋼骨柱 圖6.2.1 重力作用下豎向構(gòu)件損傷因子、塑性應(yīng)變6.6.4.2.2露面梁?jiǎn)卧獦敲驿摻罨炷亮壕催M(jìn)入塑性階段，如圖6.2.2。鋼筋混凝土梁圖6.2.2 重力作用下水平構(gòu)件塑性應(yīng)變6.6.4.3 罕遇地震分析參數(shù)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)8度（400gal）罕遇地震彈塑性分析時(shí)，采用符合規(guī)范要求的一條人工波和兩條天然波，共三條地震記錄，進(jìn)行了大震彈塑性時(shí)

122、程分析。地震波的輸入方向，依次選取結(jié)構(gòu)X或Y方向（參見圖6.3.1）作為主方向，另兩方向?yàn)榇畏较颍謩e輸入三組地震波的兩個(gè)分量記錄進(jìn)行計(jì)算。結(jié)構(gòu)阻尼比取4，峰值根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范2010版，取400gal。每個(gè)工況地震波峰值按水平主方向：水平次方向：豎向=1：0.85：0.65進(jìn)行調(diào)整。 （a）X主方向輸入 （b）Y主方向輸入圖6.3.1 地震波輸入方向示意圖（未標(biāo)豎向）6.6.4.4 罕遇地震彈塑性分析按照上節(jié)確定的參數(shù)，進(jìn)行了三組地震波，調(diào)換主方向總計(jì)6個(gè)工況的罕遇地震彈塑性分析，分析的宏觀結(jié)果指標(biāo)（基底剪力和層間位移角）介紹如下：6.6.4.4.1 基底剪力響應(yīng)表6.4.1給出了基底剪

123、力峰值及其剪重比統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表6.4.1 大震時(shí)程分析底部剪力對(duì)比X主方向輸入Y主方向輸入Vx/MN剪重比Vy/MN剪重比人工波146.56 9.80%183.3312.26%天然波1143.13 9.57%187.1112.52%天然波2161.38 10.79%152.6610.21%三組波均值150.36 10.06%174.37 11.66%6.6.4.4.2 樓層位移及層間位移角響應(yīng)圖6.4.5 結(jié)構(gòu)位移考察點(diǎn)示意圖 樓層位移和層間位移角基本結(jié)果如圖6.4.5所示，每層取4個(gè)參考點(diǎn)A、B、C、D，結(jié)果整理過程中根據(jù)各點(diǎn)位移的時(shí)程輸出進(jìn)而求得層間位移以及最大層間位移等數(shù)據(jù)。表6.4.2匯

124、總了取4個(gè)參考點(diǎn)的最大值時(shí)，三組波分別取X、Y方向?yàn)橹鞣较驎r(shí)的結(jié)構(gòu)位移結(jié)果。X為主輸入方向時(shí)，樓頂最大位移為1286mm（天然波1），樓層最大層間位移角為1/101（天然波1，第25層）；Y為主輸入方向時(shí)，樓頂最大位移為987mm（天然波2），樓層最大層間位移角為1/105（人工波，第37層）。表6.4.2 樓層位移結(jié)果輸入方向地震波樓頂位移mm最大層間位移角最大層間位移角位置X主方向人工波10371/101第33層天然波112861/101第25層天然波29031/107第37層Y主方向人工波9381/105第37層天然波17751/148第36層天然波29871/129第30層圖6.4.6

125、-6.4.8中，給出了4個(gè)參考點(diǎn)的層位移分布結(jié)果，可以看到人工波和天然波2工況下，參考點(diǎn)的樓層位移均有一定差別，說明結(jié)構(gòu)中上部出現(xiàn)了一定的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。圖6.4.9給出了三組波的樓層最大位移響應(yīng)圖6.4.11至圖6.4.13給出了三組波的樓層最大位移響應(yīng)和結(jié)構(gòu)的層間位移角結(jié)果。 樓層最大位移 （a） X方向 （b） Y方向圖6.4.9 三組波最大樓層位移響應(yīng)比較 樓層最大層間位移角 （a） X方向 （b） Y方向圖6.4.13 三組波的最大層間位移角曲線比較6.6.4.6 罕遇地震下結(jié)構(gòu)的損傷破壞情況下面給出六個(gè)工況下結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的破壞損傷狀態(tài)，找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。6.6.4.6.1 豎向構(gòu)件損傷

126、破壞情況分析主要墻肢的編號(hào)如圖6.6.1所示，圖6.6.2給出了剪力墻混凝土的壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和受壓損傷因子應(yīng)變關(guān)系曲線，對(duì)照該曲線，利用受壓損傷因子的概念，可以從圖6.6.3至圖6.6.17可以看出剪力墻在大震情況下的損傷破壞情況。圖6.6.2中，橫坐標(biāo)為混凝土的壓應(yīng)變，對(duì)于混凝土壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，縱坐標(biāo)為混凝土的壓應(yīng)力與峰值的比值，即按照混凝土峰值壓力歸一化的壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線；對(duì)于混凝土受壓損傷因子壓應(yīng)變關(guān)系曲線，縱坐標(biāo)為混凝土的受壓損傷因子，從圖中可以看出，當(dāng)混凝土達(dá)到壓應(yīng)力峰值時(shí)，受壓損傷因子基本上位于0.2-0.3之間，因此，當(dāng)混凝土的受壓損傷因子在0.3以下，混凝土未達(dá)到承載力峰

127、值，基本可以判斷剪力墻混凝土尚未壓碎。圖6.6.3至圖6.6.14給出了各個(gè)墻肢的受壓損傷因子分布示意圖，從圖上可以看出，8度三向、罕遇地震作用下，大部分連梁混凝土受壓損傷因子超過0.5，破壞較重，形成了鉸機(jī)制，發(fā)揮了屈服耗能的作用；底主要剪力墻墻肢基本完好，僅局部輕微損傷。111.65米以上混凝土墻肢損傷較嚴(yán)重。圖6.6.1 墻肢編號(hào)圖圖6.6.2 剪力墻混凝土壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和受壓損傷因子應(yīng)變關(guān)系曲線X1軸X2軸圖6.6.3 人工波，X向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖1y1軸y2軸圖6.6.4 人工波，X向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖2 A軸B軸圖6.6.5 人工波

128、，Y向?yàn)橹鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖11軸2軸圖6.6.6 人工波，Y向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖2 A軸線B軸線圖6.6.7 天然波1，X向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖11軸2軸圖6.6.8 天然波1，X向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖2 A軸B軸圖6.6.9 天然波1，Y向?yàn)橹鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖11軸2軸圖6.6.10 天然波1，Y向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖2A軸B軸圖6.6.11 天然波2，X向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖11軸2軸圖6.6.12 天然波2，X向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因

129、子分布示意圖2 A軸B軸圖6.6.13 天然波2，Y向?yàn)橹鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖11軸2軸圖6.6.14 天然波2，Y向?yàn)檩斎胫鞣较驎r(shí)剪力墻受壓損傷因子分布示意圖2 (a)X輸入主方向 (b)Y輸入主方向圖6.6.15 人工波輸入核心筒受壓損傷因子分布示意圖 (a)X輸入主方向 (b)Y輸入主方向圖6.6.16 天然波1輸入核心筒受壓損傷因子分布示意圖 (a)X輸入主方向 (b)Y輸入主方向圖6.6.17 天然波2輸入核心筒受壓損傷因子分布示意圖6.6.4.7 外框柱在罕遇地震下的響應(yīng)圖6.7.1至圖6.7.3為各工況下混凝土柱內(nèi)鋼筋的塑性應(yīng)變情況。在8度三向、罕遇地震作用下個(gè)別混

130、凝土柱鋼筋進(jìn)入塑性階段，最大塑性變形4.721e-09（人工波、X為輸入主方向）。 （a）人工波，X為輸入主方向 （b）人工波，Y為輸入主方向 圖6.7.1 混凝土柱內(nèi)鋼筋塑性應(yīng)變分布 （a）天然波1，X為輸入主方向 （b）天然波1，Y為輸入主方向 圖6.7.2 混凝土柱內(nèi)鋼筋塑性應(yīng)變分布 （a）天然波2，X為輸入主方向 （b）天然波2，Y為輸入主方向 圖6.7.3 混凝土柱內(nèi)鋼筋塑性應(yīng)變分布 6.6.4.8 鋼筋混凝土梁在罕遇地震下的響應(yīng)如圖6.8.1至圖6.8.3所示，在8度三向、罕遇地震作用下，少數(shù)鋼筋混凝土梁進(jìn)入塑性階段，最大塑性應(yīng)變7.410e-02（天然波2、X為輸入主方向）。（a

131、）人工波，X為輸入主方向 （b）人工波，Y為輸入主方向 圖6.8.1鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋塑性應(yīng)變分布（a）天然波1，X為輸入主方向 （b）天然波1，Y為輸入主方向圖6.8.2鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋塑性應(yīng)變分布（a）天然波2，X為輸入主方向 （b）天然波2，Y為輸入主方向圖6.8.3鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋塑性應(yīng)變分布6.6.5、結(jié)論與建議根據(jù)第4節(jié)結(jié)構(gòu)8度罕遇地震的計(jì)算分析結(jié)果，本結(jié)構(gòu)在上述大震輸入下的抗震性能評(píng)價(jià)如下：1）X為主輸入方向時(shí)，樓頂最大位移為1286mm（天然波1），樓層最大層間位移角為1/101（天然波1，第25層）；Y為主輸入方向時(shí)，樓頂最大位移為987mm（天然波2），樓層最大層間位移

132、角為1/105（人工波，第37層）。整個(gè)計(jì)算過程中，結(jié)構(gòu)始終保持直立，能夠滿足規(guī)范的“大震不倒”要求。2）大部分連梁混凝土受壓損傷因子超過0.5，破壞較重，形成了鉸機(jī)制，發(fā)揮了屈服耗能的作用。3）底部主要剪力墻墻肢基本完好，但在人工波x向及天然波1x向工況下111.65米以上混凝土墻肢損傷較嚴(yán)重。圖7.1損傷較嚴(yán)重的區(qū)域4）少數(shù)混凝土柱內(nèi)鋼筋進(jìn)入塑性階段，最大塑性變形4.721e-09（人工波、X為輸入主方向）；5）少數(shù)鋼筋混凝土梁進(jìn)入塑性階段，最大塑性應(yīng)變7.410e-02（天然波2、X為輸入主方向）；針對(duì)結(jié)構(gòu)111.65米以上混凝土墻肢損傷較嚴(yán)重，建議適當(dāng)增大該區(qū)域主要墻肢截面、提高配筋指

133、標(biāo)，以提高其承載力，防止該位置發(fā)生較大破壞。6.7 風(fēng)荷載下舒適度驗(yàn)算為確保高層建筑內(nèi)使用者之舒適，需考慮風(fēng)振建筑物加速度。根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010表3.7.6，按10年一遇的風(fēng)荷載取值計(jì)算的順風(fēng)向與橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度max限值為0.25 m/s2；加速度按高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-98第5.5.1條計(jì)算。 順風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度：w=sr0Amton式中：脈動(dòng)增大系數(shù)，取1.65脈動(dòng)影響系數(shù)，取0.48s風(fēng)荷載體型系數(shù)，取1.4r重限期調(diào)整系數(shù)，取0.830基本風(fēng)壓，取0.20 kN/m2A建筑物總迎風(fēng)面積，取7805.7m2mton建筑物總質(zhì)量，取1

134、17981 t計(jì)算結(jié)果表明，順風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度滿足規(guī)范要求。 橫風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度：tr=brBLTt2bt,cr，br=2.0510-4vn,mTtBL3.3式中：vn,m建筑物頂點(diǎn)平均風(fēng)速ms，vn,m=40sz0z風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取2.61b建筑物所受的平均重力，寫字樓取4.15kN/m3t,cr建筑物橫風(fēng)向的臨界阻尼比，取0.02Tt建筑物橫風(fēng)向的第一自震周期，為4.029sB、L分別為建筑物平面的寬度和長(zhǎng)度，分別為44.1m、39.7mX向順風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度(m/s2) = 0.0122X向橫風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度(m/s2) = 0.0128Y向順風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度(m/s2)

135、= 0.0116Y向橫風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度(m/s2) = 0.0128計(jì)算結(jié)果表明，橫風(fēng)向頂點(diǎn)最大加速度滿足規(guī)范要求。6.8 寫字樓抗震設(shè)計(jì)可行性小結(jié) 采用了三個(gè)不同力學(xué)模型的空間分析程序PKPM-SATWE、Midas Building2012和YJK進(jìn)行常遇地震分析和彈性時(shí)程分析對(duì)比校核計(jì)算，計(jì)算結(jié)果擬合程度較高，亦未發(fā)現(xiàn)異常情況，計(jì)算結(jié)果具有較高的可信程度，用ABAQUS進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析。 小震計(jì)算時(shí)根據(jù)場(chǎng)地地震安全性評(píng)估報(bào)告提供的地震動(dòng)參數(shù)，低于建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)范提供的地震動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)。中震、大震計(jì)算時(shí)采用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010提供的地震動(dòng)參數(shù)，設(shè)防水

136、準(zhǔn)高于普通高層建筑。 小震反應(yīng)譜計(jì)算分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的平面較規(guī)則，豎向剛度較均勻，層間位移角滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)在小震下處于彈性變形狀態(tài)，框架、筒體的承載能力滿足二道抗震防線要求。 根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010 5.1.13條規(guī)定，本工程采用了彈性時(shí)程分析法進(jìn)行了補(bǔ)充計(jì)算。選取的七組時(shí)程波的平均地震影響系數(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(jì)意義上相符，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)果底部剪力大于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值也大于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%，滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010第

137、5.1.2的要求。 彈性時(shí)程分析得到的結(jié)構(gòu)位移曲線平滑，與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算所得位移曲線趨勢(shì)無明顯差異；計(jì)算所得位移角曲線角為平滑，位移角曲線走勢(shì)基本與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算所得位移角曲線相同，滿足規(guī)范要求。但計(jì)算結(jié)果也反映出，根據(jù)時(shí)程分析計(jì)算所得地震剪力與傾覆彎矩在部分樓層大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算所得地震剪力，說明振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算中對(duì)高階振型的影響估計(jì)不足，施工圖設(shè)計(jì)將對(duì)中部樓層的地震剪力進(jìn)行調(diào)整，滿足對(duì)時(shí)程分析法的內(nèi)力包絡(luò)。 中震作用下，底部加強(qiáng)部位剪力墻抗剪保持彈性狀態(tài)，其余豎向構(gòu)件保持不屈服狀態(tài)。 通過對(duì)10年一遇的風(fēng)荷載作用下建筑使用舒適度驗(yàn)算，本工程滿足高層建筑舒適度的要求。

138、通過彈塑性時(shí)程分析，結(jié)果顯示：由于底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻抗剪按中震彈性、抗彎按中震不屈服驗(yàn)算，提高底部加強(qiáng)區(qū)筒體剪力墻的豎向及水平分布筋配筋率（加大至0.4%0.5%）及約束邊緣構(gòu)件的配筋率（加大至1.2%以上），在筒體剪力墻樓層標(biāo)高處增設(shè)暗梁，這些措施保證了核心筒有足夠的剛度以及抗震能力，核心筒亦無明顯的薄弱環(huán)節(jié)，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有良好的空間效應(yīng)。在罕遇地震作用下筒體連梁出現(xiàn)塑性鉸，進(jìn)入屈服階段，出鉸連梁表現(xiàn)出良好的耗能性和延性。筒體剪力墻底部出現(xiàn)一定程度損傷，但未出現(xiàn)貫穿性壓潰，仍具有進(jìn)一步的抗側(cè)變形能力，層間位移角小于1/100，結(jié)構(gòu)在抗倒塌能力上有較大余地。中下部樓層框架柱內(nèi)設(shè)置型鋼，在控制框架柱

139、軸壓比的同時(shí)，也極大的保證了框架柱的延性，在罕遇地震作用下，框架柱損傷程度非常低，豎向承重以及水平抗側(cè)功能基本完好，表明框架柱內(nèi)型鋼發(fā)揮了一定的作用。總體上結(jié)構(gòu)出鉸順序及位置符合設(shè)計(jì)預(yù)期，層間位移角滿足規(guī)范要求，達(dá)到了預(yù)期的抗震性能與目標(biāo)。綜上所述，本工程結(jié)構(gòu)布置合理，平面較為規(guī)則，豎向剛度基本均勻，混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)剛度以及耗能性，能夠達(dá)到高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010 表3.11.1中性能水準(zhǔn)1、4、5（性能目標(biāo)D級(jí)）的要求，即：在多遇地震作用下結(jié)構(gòu)完好無損；在設(shè)防地震作用下結(jié)構(gòu)輕微損壞；在罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)中等破壞但不倒塌。7、結(jié)論根據(jù)以上各章分析，可以得出

140、以下結(jié)論：7.1.1 在風(fēng)荷載作用下計(jì)算出來的100年風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)層間位移角小于1/800，按10年一遇的風(fēng)荷載取值計(jì)算的順風(fēng)向與橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度max限值小于0.25 m/s2，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，能夠滿足規(guī)范對(duì)層間變形以及舒適度的要求。7.1.2 在小震作用下寫字樓結(jié)構(gòu)層間位移角最大值為1/711，彈性時(shí)程分析位移角最大值1/769，除個(gè)別連梁外，結(jié)構(gòu)整體處于彈性狀態(tài)，滿足規(guī)范在多遇地震下不壞要求。7.1.3 在中震作用下寫字樓大部分結(jié)構(gòu)連梁發(fā)生塑性變形，底部加強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻及框架柱受剪承載力中震彈性設(shè)計(jì)，非底部加強(qiáng)區(qū)核心筒剪力墻及框架柱受彎承載力按中震不屈服設(shè)計(jì)，框架梁及核心筒連梁正截面抗彎承載力允許進(jìn)入塑性，抗剪承載力不屈服，其余豎向構(gòu)件不屈服，結(jié)構(gòu)輕微破壞，滿足規(guī)范中制定的抗震性能目標(biāo)。7.1.4 在大震作用下寫字樓最大層間位移角為1/101，最大頂點(diǎn)位移1286mm，結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性變形及破壞位置和先后順序符合設(shè)計(jì)預(yù)期，整體滿足規(guī)范大震不倒要求。綜上所述，本工程寫字樓結(jié)構(gòu)布置較為合理，平面規(guī)則，豎向剛度均勻，在設(shè)防目標(biāo)范圍內(nèi)具有較好的結(jié)構(gòu)剛度以及耗能性，結(jié)構(gòu)的整體抗震性能滿足規(guī)范要求。抗震計(jì)算分析的結(jié)果表明，本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足小震不壞、中震可修、大震不倒的抗震設(shè)防目標(biāo)。第54頁