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燕晗组团超限抗震分析

深圳华侨城燕晗组团工程为平面不规则、超B级高度的部分框支剪力墙结构。工程在设计中运用了SATWE、MIDAS GEN和Perform3D进行了小震作用下计算结果对比分析、中震作用下构件不屈服判别

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燕晗组团超限抗震分析

发布时间:2022-10-05 10:07 热度:

燕晗组团超限抗震分析

  摘要:深圳华侨城燕晗组团工程为平面不规则、超B级高度的部分框支剪力墙结构。工程在设计中运用了SATWE、MIDAS GEN和Perform3D进行了小震作用下计算结果对比分析、中震作用下构件不屈服判别分析、大震作用下动力弹塑性分析。分析表明,结构性能满足抗震设防目标。

  关键词:部分框支剪力墙结构;动力弹塑性分析;抗震性能目标;加强措施

  Abstract: shenzhen oct YanHan group as the plane, the irregular project B grade highly part of a frame shear wall structure. In the design of the project by SATWE, MIDAS GEN and the Perform3D under the action of minor earthquakes results analysis, under the action of the shock of component not to yield discriminant analysis, under the strong earthquakes dynamic elastic-plastic analysis. Analysis shows that the structure performance meet seismic fortification goal.

  Key words: a part of the frame shear wall structure; Dynamic elastic-plastic analysis; Seismic performance goals; Strengthen measures

  中图分类号:U452.2+8 文献标识码:A 文章编号:

  1 工程概况及结构超限情况

  深圳华侨城燕晗组团工程地下3层,地上39层,房屋高度120.13米,总建筑面积为4.787万平方米。为了在建筑物首层及地下室获得较大空间,采用部分框支剪力墙结构,在首层(2层楼面)设置梁式转换结构。

  本工程房屋高度120.13米,超过《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.2规定的钢筋混凝土部分框支剪力墙结构房屋最大适用高度A级最大高度100米、B级120米的限值;在首层(2层楼面)设置梁式转换结构,根据《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》的有关规定,属于竖向抗侧力构件不连续的竖向不规则结构。本工程标准层在考虑质量偶然偏心的水平地震作用下,楼层的最大扭转位移比大于1.2,属于扭转不规则的平面不规则结构。标准层楼板平面凸出尺寸较大,属于凹凸不规则的平面不规则结构。楼板有效宽度小于楼层楼面宽度的50%,属于楼板不连续结构的平面不规则结构。

  2 结构抗震性能目标

  本工程存在竖向不规则、平面不规则,属于超限高层,因而采用基于性能的抗震设计方法,设定本结构各部位的抗震性能目标如下:

  地震水准常遇地震偶遇地震罕遇地震

  构件性能上部剪力墙墙肢弹性底部加强部位剪力墙抗剪承载力弹性、抗弯承载力不屈服;非底部加强部位不屈服底部加强部位剪力墙不屈服;非底部加强部位局部受弯屈服,受剪不屈服

  连梁弹性部分屈服允许出现弯曲塑性铰,控制塑性变形

  3.3地震作用下楼板的性能分析

  采用MIDAS程序建立弹性楼板的壳元进行分析。在常遇地震作用下标准层30层的应力图如下图所示(图中应力单位为MPa)。计算结果表明,常遇地震作用下,各楼层大部分区域内楼板面内正应力小于0.6MPa,楼板面内剪应力大部分小于0.2MPa。在地震作用下标准层开有较多洞口的楼板内的面内正应力较大,最大可达2.4 MPa,剪应力最大达0.6MPa。

  3.4中震屈服验算结果

  (1)框支墙柱、框支梁:框支梁满足中震弹性的抗震性能目标,个别框支墙柱需按中震弹性及小震计算结果进行包络设计,可满足中震弹性的抗震性能目标。

  (2)底部加强区剪力墙:部分构件需按中震弹性计算结果进行设计,可满足中震抗剪弹性的抗震性能目标。

  (3)标准层剪力墙: 部分剪力墙柱需按中震不屈服及小震计算结果进行包络设计,可满足中震不屈服的抗震性能目标。

  (4)连梁、框架梁: 标准层部分连梁、框架梁需按中震不屈服及小震计算结果进行包络设计,可以满足少量连梁、框架梁屈服的抗震性能目标。

  (5)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》3.11.3条4款对框支墙柱在中震作用下进行受剪截面验算,验算结果表明框支层剪力墙可以满足中震弹性受剪截面的要求。

  3.5大震弹塑性时程分析结果

  根据场地分类和安评报告,选择ELcentro 波和人工波、大震下,整体分析采用Rayleigh 阻尼,控制点阻尼比取0.05。由于篇幅有限,本文仅列出反应较大的人工波计算结果。

  双向人工波按照峰值加速度为220gal输入,计算持时为地震波持续时间20s,进行弹塑性时程分析,时间间隔取0.02s。计算完成后,结构的基底剪力、顶点位移时程如图3.5.16所示,X向基底剪力为83 MN, 为小震反应谱结果的4.9 倍。顶点位移为360mm,为小震反应谱结果的4.3倍。Y向基底剪力为97 MN, 为小震反应谱结果的5.4 倍。顶点位移为367 mm,为小震反应谱结果的5.6 倍。

  取时程分析得到的各个楼层的层间位移角的包络,如图3.5.16所示。X向最大层间位移角为1/241,为小震反应谱结果的3.9 倍。Y向最大层间位移角为1/314,为小震反应谱结果的4.2  剪力墙的弹塑性反应:剪力墙抗压、抗拉和抗剪变形都较小。底部剪力墙变形水平相对较大,但都未出现屈服。极少数剪力墙压应力达到抗压强度设计值,小于抗压强度标准值,不会发生压碎。

  计算结果显示柱和转换梁未屈服。框架梁和连梁是主要耗能构件,从梁屈服历程看,第一批屈服的梁在大部分楼层都有分布,之后屈服的梁增多并发展塑性变形以消耗地震能量。计算结束时,大部分梁变形在LS 或IO 水平,未有梁变形达到CP点。梁的屈服分布较均匀。

  4.3s 11.3s 15.5s 20s

  以上结果表明大震作用下,结构满足抗震设防目标。结构布置合理,满足大震下结构耗能需求。

  3.6抗震构造措施

  本工程各构件采取的抗震构造措施如下:

  (1)框支框架

  抗震等级为特一级。按中震弹性的性能目标确定框支框架的钢筋量,框支柱最小纵筋配筋率1.8%,大于规范特一级抗震等级框支柱纵向钢筋最小配筋率1.6%的要求。

  (2)剪力墙

  底部加强部位及非底部加强部位剪力墙抗震等级为一级。底部剪力墙按中震弹性抗剪承载力确定水平分布钢筋。底部加强部位的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率取0.6%,大于规范对部分框支剪力墙结构底部加强部位水平和竖向分布钢筋的最小配筋率0.3%的限值;边缘约束构件纵向钢筋最小配筋率取1.5%,大于一级剪力墙底部加强部位边缘约束构件纵向钢筋最小配筋率1.2%的要求。局部穿层柱最小纵筋配筋率1.5%,大于规范一级角柱最小纵筋配筋率1.15%的要求。

  (3)楼板

  转换层楼板的厚度为180mm,并采取双层双向配筋,最小配筋率取0.25%。对标准层电梯、楼梯间等洞口周围的楼板根据计算结果分层分区加强配筋构造,加强有效楼板宽度较小处的楼板配筋

  4 结语

  基于性能抗震设计,就是通过合理的结构布置和计算论证结构满足设定的结构抗震性能目标。深圳华侨城燕晗组团工程属平面不规则、扭转不规则、带转换的超B级高度的超限项目,本文介绍了该项目基于性能设计的详细过程,对该项目的性能目标的实现给出了详细介绍,希望对广大设计人员更好完成超高层抗震设计有所帮助。



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