[分享]超限建筑结构设计分析汇总
结合近年来深圳市超限高层建筑的设计特点,对超限建筑采用的结构体系与措施以及超限报告的分析内容与步骤进行汇总。
1 近期主要的超限建筑项目统计
200m以上超限建筑项目统计及200m以下超限建筑项目统计分别见表1,2。
200m以上超限建筑项目统计 表1
序号 | 建设单位 | 项目名称 | 设计单位 | 规模(万㎡) | 高度(m) | 结构形式 |
1 | 深圳华侨城房地产有限公司 | 华侨城大厦 | 悉地国际设计顾问(深圳)有限公司 | 18.91 | 300 | 带斜撑巨柱框架-钢筋混凝土核心筒混合结构 |
2 | 前海世贸发展(深圳)有限公司 | 世茂前海项目 | 筑博设计股份有限公司 | 15 | 330 | 钢管混凝土斜柱框架+核心筒混合结构 |
3 | 深圳市明泰涧投资发展有限公司 | 水贝珠宝总部大厦 | 深圳市欧博工程设计顾问有限公司 | 25 | 220.2 | 框筒 |
4 | 华润深圳湾发展有限公司 | 华润深圳湾春笋 | 悉地国际设计顾问(深圳)有限公司 | 46.5 | 300 | 密钢柱外框架-钢筋混凝土核心筒体系 |
5 | 深圳平安金融中心建设发展有限公司 | 平安金融中心北塔 | 悉地国际设计顾问(深圳)有限公司 | 46.06 | 648 | 巨型钢斜撑外框架+劲性钢筋混凝土核心筒+伸臂钢桁架结构+空间带状桁架+角部V形撑体系。 |
6 | 深圳市鹏瑞房地产开发有限公司 | 鹏瑞深湾一号三期 | 悉地国际设计顾问(深圳)有限公司 | 36.75 | 330 | 型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒-外伸臂结构体系 |
7 | 深圳市航天高科投资管理有限公司 | 航天国际中心 | 中建国际(深圳)设计顾问有限公司 | 19.6 | 230 | 型钢混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土核心筒-加强层组成的结构体系,建筑顶部采用外挑桁架和吊柱等结构形式 |
8 | 招商地产 | 海上世界招商局大厦 | 广东省建筑设计研究院 | 15.84 | 200 | 框筒(18层以下采用钢管混凝土柱) |
9 | 广海投资 | 汉国城市商业中心 | 深圳市方佳建筑设计有限公司 | 15.58 | 329 | 主塔楼采用框筒结构,设4个结构加强层,塔楼周边框架为型钢混凝土柱和型钢混凝土梁 |
10 | 东海集团 | 东海商务中心二期 | 深圳奥意建筑工程有限公司 | 34.06 | 288.5 | 框筒 |
200m以下超限建筑项目统计 表2
序号 | 建设单位 | 项目名称 | 设计单位 | 规模(万㎡) | 高度(m) | 结构形式 |
1 | 腾讯科技(北京)有限公司 | 腾讯北京总部项目 | 北京市建筑设计研究院有限公司 | 33.43 | 36 | 框架-剪力墙结构,切角部位采用钢结构+组合楼板的结构形式,在三个悬挑角部的上部楼层设置转换桁架,桁架下设置吊柱 |
2 | 深圳锦峰集团有限公司和深圳市中洲房地产有限公司 | 岗厦河园中洲塔 | 北京市建筑设计研究院深圳院 | 9.68 | 183 | 钢管混凝土柱+钢梁+钢筋混凝土核心筒的钢-混凝土混合结构 |
3 | 深圳市新世界房地产开发有限公司 | 文博大厦 | 中国京冶工程技术有限公司深圳分公司 | 8.5 | 198 | 带加强层的框筒 |
4 | 蛇口湾厦实业股份有限公司 | 湾厦•海景界(02号地块)项目 | 深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司 | 30.7 | 150 | A、B座超高层采用钢筋混凝土剪力墙结构体系; C、D座办公楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系(局部设置型钢混凝土-钢支撑桁架转换) |
5 | 华润(深圳)地产发展有限公司 | 银湖蓝山项目 | 悉地国际(深圳)设计顾问有限公司 | 40.1 | 144.3 | 剪力墙 |
6 | 港铁物业发展(深圳)有限公司 | 龙华车辆段上盖物业第一期 | 深圳市华阳国际工程设计有限公司 | 30 | 171.55 | 剪力墙(含局部框支转换) |
7 | 华润置地(深圳)有限公司 | 华润大冲旧改建设一期工程 | 深圳市华阳国际工程设计有限公司/广东省建筑设计研究院 | 80 | 200 | 1栋(1、2号楼)采用框筒结构;3栋(6号楼)、4栋(5号楼)采用框筒结构;5栋(7号楼)采用框支剪力墙结构 |
8 | 深圳中海地产有限公司 | 中海锦城花园 | 深圳奥意建筑工程设计有限公司(一、二期) | 36 | 147.85 | 部分框支剪力墙 |
9 | 深圳市诚品地产发展有限公司 | 水湾-1979 | 中建国际(深圳)设计顾问有限公司 | 31.84 | 179.75 | 1至6号框支剪力墙,7号塔楼为框架-核心筒结构 |
10 | 深圳市建筑工务署 | 深圳市当代艺术馆和规划展览馆 | 深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司 | 8.78 | 40 | 塔楼采用框架-筒体结构体系,表皮钢结构采用单层网壳体系 |
2 超限高层建筑设计分析
2.1超限建筑结构受力分析的主要依据与结构计算分析原则
依据:建设部 111号令颁发的《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》、住房和城乡建设部《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2010]109号)和《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》(粤建市函[2011]580号)、现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)、行业标准《高层混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)等。
结构计算分析的常用软件:PKPM-SATWE,ETABS,YJK,MIDAS Building,MIDAS/Gen,SAP2000,ABAQUS,PERFORM-3D,PKPM-Sausage等。对于超限建筑应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。应采用弹性时程分析法进行补充计算以及采用弹塑性静力或动力分析方法补充计算。
2.2结构受力分析要点与步骤
随着建筑设计的发展需要及结构分析软件的改进与提高。结构受力分析越来越精细化,不仅从多方面分析计算结构主体的各项整体指标,对主要的受力构件与节点的分析更精细。
2.3结构受力分析两个阶段与三水准
依据建筑结构特点,采用合理的结构体系;对结构主体与构件进行正常使用极限状态的设计及承载力极限状态的设计,也就弹性受力分析与弹塑性受力分析(两阶段),同时按照结构抗震性能设计的目标要求,验算采用的结构体系与措施在地震作用下的受力特点,满足相关规范的要求。
按地震作用正态分布的概率分为多遇地震、设防地震、罕遇地震三种地震作用,分析结构的受力状况,满足“小震不坏、中震可修、大震不到”(三水准)的基本目标。
2.4结构抗震性能设计
结构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选用适宜的结构抗震性能目标,并采取满足预期的抗震性能目标的措施。结构抗震性能目标见表3。各性能水准结构预期的震后性能状况见表4。
结构抗震性能目标 表3
性能目标 | A | B | C | D | |
地震水准 | 多遇地震 | 1 | 1 | 1 | 1 |
设防烈度地震 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
预估的罕遇地震 | 2 | 3 | 4 | 5 |
各性能水准结构预期的震后性能状况 表4
结构抗震性能水准 | 宏观损坏程度 | 损坏部位 | 继续使用的可能性 | ||
关键构件 | 普通竖向构件 | 耗能构件 | |||
1 | 完好、无损坏 | 无损坏 | 无损坏 | 无损坏 | 不需修理即可使用 |
2 | 基本完好、轻微损坏 | 无损坏 | 无损坏 | 轻微损坏 | 稍加修理即可继续使用 |
3 | 轻度损坏 | 轻微损坏 | 轻微损坏 | 轻度损坏、部分中度损坏 | 一般修理后可继续使用 |
4 | 中度损坏 | 轻度损坏 | 部分构件中度损坏 | 中度损坏、部分比较严重损坏 | 修复或加固后可继续使用 |
5 | 比较严重损坏 | 中度损坏 | 部分构件比较严重损坏 | 比较严重损坏 | 需排险大修 |
2.5结构抗震性能目标选定与结构分析
依据超高层建筑的功能与造型布置,常用的结构体系:混合结构、钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构分类、混合结构分类及最大适用高度见表5。
钢筋混凝土结构分类、混合结构分类及最大适用高度(m) 表5
结构种类 | 结构体系 | 非抗震设计 | 抗震设防烈度 | |||||
6度 | 7度 | 8度 | 9度 | |||||
0.2g | 0.3g | |||||||
钢筋混凝土结构 | 框架-剪力墙 | 150 | 130 | 120 | 100 | 80 | 50 | |
剪力墙 | 全部落地剪力墙 | 150 | 140 | 120 | 100 | 80 | 60 | |
部分框支剪力墙 | 130 | 120 | 100 | 80 | 50 | — | ||
筒体 | 框架-核心筒 | 160 | 150 | 130 | 100 | 90 | 70 | |
筒中筒 | 200 | 180 | 150 | 120 | 100 | 80 | ||
混合结构 | 框架核心筒 | 钢框架-钢筋混凝土核心筒 | 210 | 200 | 160 | 120 | 100 | 70 |
型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒 | 240 | 220 | 190 | 150 | 130 | 70 | ||
筒中筒 | 钢外筒-钢筋混凝土核心筒 | 280 | 260 | 210 | 160 | 140 | 80 |
主要进行的结构分析工作如下:1)多遇地震下振型分析反应谱法(弹性分析);2)多遇地震作用下结构弹性时程分析;3)中震作用下重要构件不屈服验算;4)若干问题的专项应力分析;5)罕遇地震下弹塑性动力分析(弹塑性分析)
3 超限建筑的特点分类、采取的解决措施
超限建筑的特点分类:依据超限建筑的特点,分为建筑超高、复杂建筑、建筑体型不规则、特殊类型建筑、超限大跨度空间结构等。
结构方案及采取的措施:1)采用的结构方案:巨柱斜撑框架-核心筒-外伸臂结构,框架-核心筒混合结构。2)主要采取的结构措施:设置环桁架与伸臂桁架,巨柱间沿高度设斜撑,连体结构为钢桁架伸入核心筒,转换层框支柱、转换梁采用钢骨混凝土等。
计算受力分析的主要内容:1)分别进行多遇地震、设防地震、罕遇地震的整体受力分析满足规范要求。2)对重要构件进行专项受力研究(巨柱、核心筒墙体、支撑、环桁架、伸臂桁架、框架梁、楼板应力、温度应力及主要节点设计等满足性能目标要求)。3)结构的屈曲分析、风洞试验、TMD减震研究等。4)舒适度分析、施工阶段模拟分析、抗连续倒塌分析。5)采取抗震、抗风的加强措施。
文章来源:建筑结构 2015-10-29