15~18新世界蓝筹项目结构超限设计可行性报告0524

1金名都蓝筹地块15～18栋建筑结构工程超限设计可行性论证报告一、工程概况本工程位于佛山市南海区里水镇洲村村，分为东西两个地块，中间由城市规划路隔开。15～18栋位于西边的“蓝筹”地块北面，为4栋45层带商铺的高层(如下图点画线框内)。地块北面、西、南面均为自然山地，东面为30米宽的城市主干道－里横路。各栋首层除部分住宅大堂外，其余均为架空层，二层以上为住宅，最高建筑总高度139米。本次范围包括15~18#楼为45层（139m），地下设有一层地下室。有关建筑设计方面的详细情况见建筑专业初步设计文件。215~18栋立面效果图3二、结构布置和选型本工程根据标准层为高档住宅的特点，考虑采用部分转换的框支剪力墙结构体系。剪力墙作双向布置，单体中部设置核心筒。为了不影响住宅下首层大堂通畅及商铺的使用效果，把部分的剪力墙在地面以上第1结构层进行转换，核心筒及其余剪力墙直接落地。各栋塔楼详细结构布置详初步设计文本。4三、超限的类型和程度根据2010年的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对本工程各栋塔楼的超限情况判断见表1。表1各栋超限情况判断表超限类别15~18#楼判断超限情况判断一高度判断广东省7度设防全部落地剪力墙结构B级高度限制：120米有139.0m超限判断判断一超限判断二体型判断1a扭转不规则考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2有最大位移比1.391b偏心布置偏心率大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15%无2a凹凸不规则平面凹凸尺寸大于相应边长30%等有2b组合平面细腰形或角部重叠形无3楼板不连续有效宽度小于50%，开洞面积大于30%，错层大于梁高有4a刚度突变相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%有首层刚度突变4b尺寸突变竖向构件位置缩进大于25%,或外挑大于10%和4m,多塔无5构件间断上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类有6承载力突变相邻层受剪承载力变化大于80%无7其它不规则如局部的穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换无超限判断判断二超限判断三（具有下列任何一项即属超限）1扭转偏大裙房以上的较多楼层，考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.4无2抗扭刚度弱扭转周期比大于0.9,混合结构扭转周期比大于0.85无3层刚度偏小本层侧向刚度小于相邻上层的50%无4高位转换框支墙体的转换构件位置：7度超过5层，8度超过3层无5厚板转换7~9度设防的厚板转换结构无6塔楼偏置单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长20%无7复杂连接各部分层数、刚度、布置不同的错层无连体两端塔楼高度、体型或者沿大底盘某个主轴方向的振动周期显著不同的结构无8多重复杂结构同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔等复杂类型的3种无超限判断判断三不超限结论属超B级高度，体型特别不规则5四、针对超限情况进行的分析验算和采取的加强措施1、分别采用SATWE、和ETABS2个不同力学模型的空间结构分析程序计算，ETABS采用弹性楼板模型分析楼板应力，对2种程序计算的结果加以判断后用于构件设计。2、选取《地震安全性评价报告》所提供的1组场地人工地震波和2组实际地震记录波对结构作小震和中震作用下的弹性时程分析，取其包络值与CQC法两者间的大值用于设计。3、采用PKPM软件按安评报告输入的地震反应谱曲线计算所得的地震作用基底剪力与按规范的地震反应谱曲线计算所得的数值比较结果表明：在小震、中震作用下,规范值均与安评报告相若，因此在进行小震弹性计算和中震验算时按规范参数计算。4、适量加强落地剪力墙和框支框架的配筋，落地剪力墙（核心筒）和其余剪力墙的底部加强区抗震等级比主体规范要求提高一级设计。底部加强部位框支剪力墙分布筋的最小配筋率为0.45％，控制落地剪力墙的轴压比小于0.45，框支柱轴压比控制在0.5，适当提高落地剪力墙配筋，落地剪力墙在转换层以下的端柱纵筋配筋率取1.6%。保证剪力墙在罕遇地震作用下有良好的延性，避免剪力墙在罕遇地震作用下出现剪切特征的破坏。5、采用抗震性能化设计，根据实际需要，针对整个结构、结构的局部部位或关键部位、结构的关键部件、重要构件、次要构件采取不同的性能目标。6、验算罕遇地震作用下楼板薄弱位置的极限抗剪强度并保证其满足要求（验算时荷载分项系数取1.0，材料强度取标准值），以确保在罕遇地震作用下楼板仍能作为刚性隔板可靠传递水平剪力。五、设计依据及参数5.1设计规范及标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）2009版建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）混凝土结构设计规范GB50010-2002建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008版）建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009年版）建筑桩基技术规范JGJ94-2008中国地震动参数区划图GB18306-2001建筑地基基础设计规范GB50007-2002广东省建筑地基基础设计规范DBJ15-31-2003高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定人民防空地下室设计规范GB50038-2005钢筋混凝土承台设计规程CECS88:97砌体结构设计规范GB50003-2002地下工程防水技术规范GB50108-2008高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002超限高层建筑工程抗震设防管理规定（111号部令）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）5.2相关报告恒大御景江山小高层及公建岩土工程勘察报告（河源市工程勘察院）2008年1月恒大名都22~26岩土工程勘察报告（河源市工程勘察院）2008年1月佛山市南海区金沙洲项目I期（红花园）工程场地地震安全性评价报告（广东省地震工程勘测中心）2008年10月5.3超限分析主要的荷载作用5.3.1地震作用5.3.1.1本工程考虑地震作用的相关参数及各部位构件的抗震等级根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）、《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）以及《佛山市南海区金沙洲项目I期（红花园）工程场地地震安全性评价报告》（广东省地震工程勘测中心）2008年10月，本工程结构进行地震作用分析时，采用的相关参数及各部位构件的抗震等级详见表2。5.3.1.2安评报告的地震反应谱曲线与抗震规范的相应比较《佛山市南海区金沙洲项目I期（红花园）工程场地地震安全性评价报告》提供的场地地面设计地震动参数与抗震规范的相应参数比较详见表3；相应的小震反应谱曲线对比详见附图。从图16中可直观地判断出小震下安评报告的曲线与规范的反应谱曲线相若，可直接取规范的反应谱曲线计算。表2结构的相关参数栋号15~18栋建筑结构安全等级二级结构重要性系数1.0建筑结构抗震设防类别丙类设计使用年限50年建筑高度超B级地基基础设计等级甲级抗震设防烈度7度设计基本地震加速度0.1g场地类别II类小震阻尼比0.05剪力墙抗震等级特一级（底部加强区）一级框架抗震等级特一级（底部加强区）一级（一般框架）周期折减系数0.9注：负一层地下室与塔楼相连相关范围抗震等级为一级表3安评报告与抗震规范地震动参数比较附图1地震作用烈度小震中震大震对应项抗震规范安评报告抗震规范安评报告抗震规范安评报告水平地震影响系数最大值αmax0.080.0810.230.2470.500.455特征周期Tg0.350.350.380.500.350.40衰减指数γ0.90.90.90.950.91.000.010.020.030.040.050.060.070.080.0900.511.522.533.544.555.566.577.58地震影响系数曲线(小震)αT1--安评(γ=0.90)2--规范1275.3.2风荷载在计算风荷作用下结构水平位移时，基本风压值Wo=0.50kN/m2（n=50年），在计算风荷作用下结构构件强度时，基本风压值Wo=0.60kN/m2（n=100年），地面粗糙度B类，建筑体形系数μs=1.40。六、抗震性能化设计针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标详表4。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。在考虑竖向荷载、风和小震的作用时，采用SATWE程序按规范方法进行计算和设计，则可保证结构构件在多遇地震作用下的性能目标。对中震作用，采用SATWE程序进行中震计算，选用中震的地震反应谱曲线，计算中荷载的分项系数取1.0，不考虑地震作用的内力放大系数，材料的强度按构件不同的性能目标（如关键构件和一般构件）分别取为设计值或标准值，当这时构件的地震作用组合效应不大于计算的抗震承载力时，则可判断构件能满足设防地震作用下的性能目标。对大震作用，则采用PKPM对结构进行静力弹塑性分析（Pushover）。按弹塑性程序计算所反映的最大层间位移角以及塑性发展程度对构件以至整体结构进行相应的性能评价。表4结构抗震性能目标地震水准多遇地震设防地震罕遇地震结构性能水准（性能4）完好、变形小于弹性位移限值轻~中等破坏，变形小于3倍弹性位移限值不严重破坏，变形不大于0.9倍塑性变形限值层间位移角限值1/800（考虑整体弯曲变形的放松）1/3351/135构件性能设计指标转换梁及转换层以下的转换竖向构件（性能3以上）完好轻微损坏，承载力比按标准值复核提高11%~12%轻微损坏，承载力按标准值复核剪力墙加强部位（性能3）完好轻微损坏，承载力比按标准值复核提高11%~12%中等破坏标准层竖向构件及主要框架梁（性能3）完好轻微损坏，承载力按标准值复核中等破坏耗能连梁完好轻~中等破坏允许破坏一般楼板完好——轻~中等破坏，抗剪承载力按极限值复核本工程采用SATWE、及ETABS共2个程序进行整体弹性计算分析。其中用SATWE进行了常规的小震参与组合的计算、中震验算及弹性时程补充分析；用ETABS进行了小震参与组合的整体指标对比计算用ETABS进行弹性楼板的应力分析计算；用PKPM进行静力弹塑性分析（Pushover）；现对各项分析的具体情况分别说明如下：86.1小震及风作用下的弹性分析6.1.1计算软件本工程采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE对主体结构进行小震及风作用下的弹性整体计算分析，并用ETABS软件进行校核对比分析。6.1.2基本假定及主要参数取值（1）考虑了平扭耦联计算结构的扭转效应。控制振型数使振型参与质量不小于总质量的95％。共采用15个振型组合。（2）计算层间位移、层侧向刚度比和位移比时，采用刚性楼板的假定；在进行楼板应力计算时对相应的楼层采用弹性膜模型。（3）主要参数取值如下：考虑偶然偏心；周期折减系数取0.90；中梁刚度增大系数取2.0，连梁刚度折减系数0.7。（4）地下室的约束考虑：本工程共有1层地下室，深约5.2~7.1米，整体计算时输入地下室以考虑其对上部塔楼的影响。同时考虑局部地下室外露的影响，负一层计算时不考虑土的约束。6.1.3静力计算主要结果汇总（1）自振周期及第一扭转平动周期比结构的自振周期及周期比详表5，可见以扭转为主的第一周期与以平动为主的第一周期的比值≤0.85，满足《高层建筑混凝土结构设计技术规程》第4.3.5条的要求。表5模型自振周期及周期比（0度方向地震作用）软件振型周期振型方向因子（%）/振型参与质量（%）Tt/T1X平动Y平动扭转特性15~18#楼SATWE13.95760.350.650Y平动0.76923.28120.580.330.09X平动33.04500.070.020.91扭转41.12400.440.550.01Y平动50.97490.550.380.07X平动60.92160.020.070.91扭转ETABS13