兰州国芳大酒店筒中筒超限高层结构设计浅谈

[12-11 16:59:40]   来源:http://www.tmgc8.com  工程设计   阅读:3173

7 、采用比规范更严格的抗震措施进行设计,进一步提高结构的变形能力和耗能性能。

8 、对主要的薄弱部位重点进行了加强:
1) 、底层局部抽柱形成大柱距空间后,采取了严格控制底层墙柱轴压比、提高墙柱配筋和配箍率以及外筒柱均采用了芯柱的措施,同时对框支大梁这一重要构件又按深梁模型补充进行了计算分析,并提高框支梁的配筋和配箍率,加强构造措施,确保其有足够的安全度。
2) 、顶部旋转餐厅薄弱层的加强措施,在本文 4.2 中有详细介绍。
9 、与兰州铁道学院合作,目前正在进行本工程弹塑性时程分析,以验算罕遇地震下的位移值,并进一步确定薄弱部位,总结筒中筒结构在罕遇地震作用下的受力特点。

4、几个问题的讨论和处理
4.1 内外筒间楼盖对结构刚度的影响
本工程为使楼盖的结构高度最小,内外筒间采用 12m 平板结构,未设梁,这样内外筒间设梁和不设梁对结构刚度的影响便成为设计中关心的一个问题。为此在确定方案时进行了多次测算,结果显示在楼盖结构自重不变的前提下,设梁和不设梁对结构刚度的影响很小,约 2%~5% ,这主要是因为在筒中筒结构中,内外筒是主要抗侧力构件,刚度较大,梁对内筒和外筒的约束作用相对就显得很小。而对于框架 - 筒体结构,外围疏柱仅能构成四片框架,刚度较小,此时连接内筒和外框架的梁对内筒和外框架的约束作用显的相对要大,通过对几个典型平面框架 - 筒体的分析结果显示,设梁和不设梁对结构侧移的影响能达到 20~30% 。

4.2 预应力楼盖的计算分析
标准层楼板由于内外筒间无梁,形成一了个“环形”板,并非简单的单向板,内力分析较复杂,本工程先后采用简化处理的单向杆(即等代框架)模型和平面有限元(板元)模型两种方法对楼盖进行对比分析。其中等代框架可直接使用 PREC 专业预应力混凝土结构设计软件。为使内力计算不受次要因素的干扰,对设计过程有较清晰的控制,在竖向荷载和预应力荷载作用下,采用分层法进行分析,在水平风荷载和地震作用下采用空间分析方法计算,然后进行组合。预应力筋束形采用四段抛物线,角区斜向布置,平衡荷载约为恒载的 80% 。
通过楼板有限元分析,对于不设梁的筒中筒楼盖,不论在竖向荷载还是在水平荷载下,楼板在和柱连接的部分都会出现应力峰值,因此在设计中除预应力钢筋均匀排放外,对普通钢筋在柱轴线上集中布置,并形成暗梁。采用这种布置方法有以下几个优点, 1 )便于端部预应力筋的单根锚固张拉,减小张拉端穴模对柱节点区的不利影响; 2 )可用普通钢筋有效的控制应力高峰处的裂缝; 3 )水平地震作用下的弯矩可主要由延形较好的普通钢筋承担。www.tmgc8.com

4.3 顶部旋转餐厅的设计特点
主楼 39 层为一带夹层,层高达 10m 的环形悬挑式旋转餐厅(见图 3 )。由于建筑功能要求,该层结构设计存在有一定难度,也具有一定特点。
1 、为在餐厅形成开阔视野,外围框筒在 39 层楼面处全部中断,仅在四角伸出 8 根柱支撑屋面,对于整体结构,由于外围框筒中断,使该层承载力和刚度大大降低,楼层变形加大,形成一薄弱层。本文 3.3.2 中已进行了分析。为此在设计中采取以下加强措施来提高该层极限承载力和变形能力: 1 )提高该层混凝土强度等级,由下层的 C35 提高为 C40 ; 2 )增加内筒墙体分布筋和暗柱暗梁配筋,大约较下层提高 70% 。 3 )外围 8 根柱采用型钢混凝土柱。

2 、旋转餐厅采用悬挑式结构,楼面梁从外筒挑出长度最大 8m ,跨内又托有一圈圆柱,支撑着上部 5 层楼面,存在楼面转换问题,受力较大,因而设计中: 1) 在 39 层一圈圆柱底增设环梁,加强对各圆柱底的嵌固和整体性; 2) 楼面梁采用 650x1400mm 型钢混凝土梁,并考虑了竖向地震作用,梁中型钢和内筒按铰接处理,以便于构造,但配置足够数量的普通钢筋抵抗内筒支座处的负弯矩。 3) 楼板厚度增加为 150mm ,采取双层双向配筋。
3 、旋转餐厅屋面采用自重轻、跨距大的板式环形网架,内边支撑在圆柱牛腿上,外边支撑在外围 8 根型钢混凝土柱上。由于外边支座较少,有较大的自由边界,使网架受力复杂化,在四个角区杆件内力较大,具体设计时对该部位进行了加强。同时对板式环形网架的计算考虑了竖向地震作用的影响。

本文由黄锐和金建民执笔。本工程设计得到了全国和省超限高层建筑抗震设防审查委员会徐培福院长、莫庸总工等省内外专家的审查指导,在此表示感谢。


参考文献
[1] 钢筋混凝土高层建筑结构设计规程 (JGJ3 — 91) , 1989.
[2] 刘大海,杨翠如 . 高层建筑结构方案优选 . 中国建筑工业出版社, 1996.
[3] 无粘结预应力混凝土结构技术规程 (JGJ/T92-93) , 1992.
[4] 陶学康 . 后张预应力混凝土设计手册 . 中国建筑工业出版社, 1996.

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