知名酒店超限审查与抗震性能设计介绍(47页).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,华润淄博五彩城酒店主楼超限审查与抗震性能设计介绍,2012,年,10,月,上海,xx,建筑设计有限公司,工程概况,设计总用地面积,5.08,公顷，建筑面积,37,万,m2,。,本工程为大型商业综合体，由地下三层及地上,5,层商业、,29,层服务公寓及,41,层酒店组成，地下部分为三层整体地下室。地面以上设置两道抗震缝。,地下部分平面尺寸东西向长约,260m,，南北向宽长,260m,，裙房部分成,L,型。,酒店主楼结构高度,172.6m,，,41,层。,工程概况,南立面图,设计条件和设计参数,根据现行规范，本工程设计使用年限为,50,年,，结构安全等级为,二级,抗震设防烈度为,7,度,，设计基本地震加速度值为,0.10g,，设计地震分组为第二组；场地类别为,II,类，水平地震影响系数最大值为,0.08,，特征周期值为,0.40s,，为抗震一般地段。,裙房,高度范围内抗震设防类别为,重点设防类,(,乙类,),，,裙房以上,抗震设防类别,为,标准设防类（丙类）,基本风压：,50,年重现期为,0.40,kN,m,2,，,100,年重现期为,0.45 kN/m,2,，,十年一遇风压：,0.30 kN/m,2,(,仅用于舒适度计算,),地面粗糙度：,C,类,体形系数：按,高规,第,4.2.3,条，,s,1.4,。,设计条件和设计参数,根据,安评,和,抗规,，采用规范反应谱线形，地震影响系数最大值及特征周期，小震下按安评报告和规范大值选取，中震、大震下按规范选取，用于弹性时程分析的地震加速度最大值按规范选取。结构阻尼比取,0.05,。,地震时程波,两条人工波：,ANPING,波，,RH1TG045,（酒店）,/RH3TG045,（裙房）；,五条天然波：,TH4TG055,（酒店）,/TH2TG055,（裙房），,TH2TG090,（酒店）,/TH4TG040,（裙房）,EL CENTRO DIFF ARRAY,LA HOLLYWOOD STOR LOT,WILDLIFE LIQUEFACTION ARRAY,（酒店）,/ISABELLA DAM,（裙房）,地基基础设计,酒店主楼采用桩侧后注浆嵌岩灌注桩，以中等风化泥岩,(11),层作持力层，单桩承载力特征值按,7500kN,，桩径,1.0m,，基础筏板顶标高为,-14.200m,厚度,3.2m,；,裙房部分采用天然基础，持力层为层粉质粘土，地基承载力特征值为,170kPa,，基础筏板厚度,800900mm,，柱下设反柱帽以满足底板抗冲切要求，抗浮区域拟采用均布抗拔锚杆。,酒店主楼裙房地下室不设变形缝，考虑到主楼与裙房楼层数相差较多，基础平面尺寸较大，在主楼与裙房之间设置沉降后浇带。,地基基础设计：整体地下室,筏板厚度,3200mm,筏板厚度,900mm,筏板厚度,800mm,地基基础设计：酒店主楼,上部结构设计,:,结构选型,结构整体采用现浇混凝土框架核心筒结构体系，框架柱采用劲性截面，以增加结构延性；内部核心筒为钢筋混凝土；外框架与内筒之间的梁板为钢筋混凝土。根据需要，部分连梁采用了交叉暗撑以提高其抗剪承载力。,上部结构设计：竖向功能分布,公共区域,避难层,办公标准层,酒店标准层,行政套房,机房,上部结构设计：,典型构件截面尺寸,分段示意,核心筒,外圈墙,框架柱,外围框架梁,楼层梁,地下,3,地下,1F,900,1400X1900,（劲性）,500X800,500X800,1F6F,800/850,1300X1900,（劲性）,500X800,500X800,7F11F,600/700,1200X1600,（劲性）,500X800,600X750,12F16F,600/700,1100X1500,（劲性）,500X800,600X750,17F22F,600/700,1000X1400,（劲性）,500X800,600X750,23F24F,600/700,900X1300,（劲性）,500X800,600X750,25F29F,500/700,800X1200,（劲性）,500X800,600X750,30F36F,500/600,700X1100,（劲性）,500X800,600X750,37F39F,500,600X1000,（劲性）,500X800,600X750,40F,500,800X800/500X500,500X800,600X750,上部结构设计：整体计算模型,上部结构设计：弹性计算,采用,SATWE,（,10,版,2011,年,9,月）与,ETABS,（,V9.7.0,）进行计算。,弹性计算：,质量分布分析,动力特性分析（周期、振型、扭转周期比）,位移和扭转位移比分析,地震剪力和倾覆力矩,剪重比分析,刚度比分析,轴压比分析,风荷载下各项指标及舒适度分析,整体稳定性分析,弹性动力时程分析,什么是超限高层建筑工程？,1,、房屋高度超过规定的高层建筑,2,、结构布置特别不规则的高层建筑,3,、超过规范规定的大跨空间结构,结构抗震性能设计的三项工作,结构方案分析,性能目标选用,抗震性能分析,结构方案分析,分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求，确定结构设计是否需要采用抗震性能设计，并作为选用抗震性能目标的主要依据。,不规则,特别不规则,严重不规则,审查,房屋高度,结构类型,设防标准,规则性,场地条件,设计,设计,结构方案分析：结构超限类别及程度,1,、结构高度,主楼大屋面高度为,172.6m,，结构体系为框架,-,核心筒，超过,高规,第,3.3.1,条,A,级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（,7,度区最大适用高度,130m,）的规定。,2,、结构规则性,扭转不规则,考虑偶然偏心的最大扭转位移比,X,向为,1.36,，,Y,向为,1.22,偏心布置,裙房高度范围的楼层偏心率大于,0.15,四层平面图,结构方案分析：结构超限类别及程度,楼板不连续,2,层与,4,层楼面有大开洞,二层平面图,结构方案分析：结构超限类别及程度,酒店主楼,楼板不连续,5,层游泳池处楼板局部错层,游泳池,酒店大堂,宴会厅,散客区,设备间,办公室,1F,5F,4F,3F,2F,6F,7F,8F,塔楼偏置,其他不规则,裙房高度范围，有个别穿层柱；,46,层有一根斜柱,二层平面图,穿层柱,斜柱,二层平面图,七层平面图,结构方案分析：结构超限类别及程度,结构方案分析,:,其他特点,核心筒,Y,向的高宽比,172.6/9=19.212,平面布置对称缺角,结构方案分析：结构超限类别及程度,多项指标超过了建质,2010109,号令,超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点,中表二的规定，一项指标超过了表三的规定，平面和竖向均为特别不规则，属于,特别不规则结构,。,全国超限高层建筑工程抗震审查,地省级超限高层建筑工程抗震审查,本工程按,超限审查要点,性能目标选取,影响因素：结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。,性能目标选取,性能目标选取,关键构件,：是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏；例如：底部加强部位的重要竖向构件、水平转换构件及其相连竖向支承构件、大跨连体结构的连接体及其相连的竖向支承构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、加强层伸臂和周边环带结构的竖向支承构件、承托上部多个楼层框架柱的腰桁架、长短柱在同一楼层且数量相当时该层各个长短柱、扭转变形很大部位的竖向（斜向）构件、重要的斜撑构件等。,普通竖向构件,：是指关键构件以外的竖向构件；,耗能构件,：包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。,性能目标选取：酒店主楼,性能分析,性能,目标,性能,水准,构件,要求,多遇地震,（小震）,C,1,全部,满足弹性设计要求,设防地震,（中震）,C,3,关键,主楼范围内的剪力墙和框架柱（底部加强区）,1.,正截面承载力满足不屈服破坏,2,.,受剪承载力满足弹性,主楼、裙房范围内的穿层柱、斜柱,主楼、裙房范围内大跨度、大悬挑构件、转换梁,C,3,普通,主楼范围内的剪力墙（非底部加强区）,1.,正截面承载力满足不屈服破坏,2.,受剪承载力满足弹性,主楼范围内的框架柱（非底部加强区）,C,3,耗能,主楼范围内的连梁,部分耗能构件进入屈服阶段，但受剪应满足不屈服破坏,主楼范围内的框架梁,罕遇地震,（大震）,C,4,关键,主楼范围内的剪力墙（底部加强区）,受剪承载力满足不屈服破坏。,主楼、裙房范围内穿层柱、斜柱及框架柱（底部加强区）,正截面及受剪承载力满足不屈服破坏。,主楼、裙房范围内大跨度、大悬挑构件、转换梁,C,4,普通,主楼范围内的剪力墙（非底部加强区）,部份竖向构件进入屈服阶段，竖向构件受剪应满足抗剪截面要求；,主楼范围内的框架柱（非底部加强区）,C,4,耗能,主楼范围内的连梁,大部分耗能构件进入屈服阶段。构件受剪应满足抗剪截面要求,主楼范围内的框架梁,抗震性能分析：分析要点,1,、分析确定结构超过本规程适用范围及不规则性的情况和程度；,2,、认定场地条件、抗震设防类别和地震动参数；,3,、深入的弹性和弹塑性计算分析并判断计算结果的合理性；,4,、找出结构有可能出现的,薄弱部位,以及需要加强的,关键部位,，提 出有针对性的抗震加强措施；,5,、必要时还需进行构件、节点或整体模型的抗震试验，补充提供论证依据；,6,、论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。,抗震性能分析：核心筒,核心筒尺寸及混凝土强度等级，外圈墙厚从底部到屋面分为,5,段：,850mm,、,800mm,、,700mm,、,600mm,、,500mm,。内部墙厚,Y,向有三道,400mm,，其余均较薄为,200,300mm,。混凝土强度等级分为四段：,C60,、,C50,、,C40,、,C30,。,裙房高度范围核心筒平面简图,抗震性能分析：核心筒,墙肢,小震有风,中震弹性,大震不屈服,受剪满足要求、不出现拉应力,受剪满足要求、拉应力不大于轴心受拉强度标准值,.,受剪满足要求,需提高墙配筋率至,0.6%,，局部需,0.9%,中震不屈服,底层正截面计算结果如下：,（未注明者竖向配筋率,0.6%,，型钢为,H500X400X35X35,）,抗震性能分析：中震与大震弹性计算,采用,SATWE,计算，设置如下：,勾选不屈服或弹性；填写相应的地震影响系数最大值；修改阻尼比；,高规,4.3.7,抗震性能分析：主楼框架柱,主楼框架柱采用型钢混凝土柱,框架柱,在大震作用下，正截面及斜截面承载力验算不屈服设计，通过,SATWE,计算后，能够满足要求,抗震性能分析：斜柱,型钢混凝土斜柱,抗剪承载力满足中震弹性,正截面承载力满足中震不屈服,与斜柱相连的框架梁,抗剪承载力满足中震弹性,正截面承载力满足中震不屈服,考虑轴力，按压（拉）弯构件配筋,斜柱附近楼板,加厚楼板,应力分析,抗震性能分析：斜柱附近楼板应力分析结果,X,向轴向应力,Y,向轴向应力,最大主应力,最大剪应力,抗震性能分析：斜柱及穿层柱计算长度系数校核,局部分析模型,跨层柱一阶屈曲模态,斜柱 一阶屈曲模态,SAP2000,中建立分析模型,进行屈曲模态分析，分析结果汇总见下表：,项次,柱尺寸,(,mmmm,),Pcr,（,kN,）,屈曲因子,L,长度,mm,L,0,计算长度,mm,计算长度系数,跨层柱,13001900,2000663.90,312.60,11500,10607,0.93,斜柱,16001600,9501688.95,289.44,6050,4832,0.80,经核对，上述长度系数均大于,SATWE,自动计算结果,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,弹塑性时程分析方法是考虑结构的弹塑性性质，通过直接输入天然或者人工地震波的方式来得到结构在罕遇地震下构件的性能状况，验证结构是否满足罕遇地震作用下的弹塑性变形要求。,外部作用,结构,弹性状态,弹塑性状态,弹性分析,弹塑性分析,静力弹塑性分析,弹塑性时程分析,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,弹塑性分析方法选择：,1,、高度不超过,150m,的高层建筑可采用静力弹塑性分析方法；,2,、高度超过,200m,时，应采用弹塑性时程分析方法；,3,、高度在,150m200m,之间，可视结构自振特性和不规则程度选择静力弹塑性方法或弹塑性时程分析方法；,4,、高度超过,300m,的结构，弹塑性时程分析应有两个独立的计算进行校核；,5,、复杂结构应进行施工模拟分析；,6,、弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入。,本工程结构高度,172.6m,周期大于,4S,且特别不规则，应采用弹塑性时程分析,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,使用程序：中国建筑科学研究院编制的,EPDA,地震波：选取,7,组地震波,计算结果,:,1,、,弹性时程分析七条波中最小的基底剪力,XY,方向均满足时程分析计算所得结构底部剪力需大于振型分解反应谱法计算结果的,65%,，最大不超过,135%,的要求；,2,、,七条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值,X Y,方向均大于振型分解反应谱法计算结果的,80%,的要求，且小于振型分解反应谱法计算结果的,120%,。,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,选波原则,1,、,振幅选择,：与设防烈度相当，按,高规,4.3.5,条；,2,、,频谱特性,：包括谱形状、峰值、卓越周期等因素；,3,、,地震持续时间,：不宜小于建筑结构基本自振周期的,5,倍和,15s,地震波的时间间距可取,0.01s,或,0.02s,；,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,计算结果要点：,1,、结构顶点位移时程,2,、结构基底剪力时程,3,、最大层间位移角曲线,4,、有害层间位移角曲线,5,、结构损伤分布图,6,、典型构件损伤分布图,7,、大震弹性与弹塑性对比,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,最大位移角时结构塑性分布图,最大位移角时结构典型构件损伤立面图,RH1TG045,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,整个结构在大震作用下通过部分构件的塑性变形，成功地耗散了大量的地震能量，使得下表所示的指标均比相应的弹性计算结果小。安评波人工波在,Y,向按罕遇地震的峰值加速度输入的弹性计算结果和弹塑性计算结果比较如下：,顶点最大水平位移,(mm),基底剪力最大值,(,kN,),最大层间位移角,弹性,1153.95,140813.6,1/107,弹塑性,1135.0,100073.0,1/152,减小,1.7%,41%,42%,抗震性能分析：大震弹塑性时程分析,抗震性能评估：,1,、大量构件进入塑性，但仍能承受自重，实现,“大震不倒”,；,2,、,层间位移角均小于,1/100,，满足规范的要求；,3,、结构顶点的最大水平位移为,1135mm,，顶点位移角为,1/152,4,、构件的塑性变形耗散大量地震能量，使得顶点最大水平位移和基地剪力最大值小于弹性分析结果；,5,、塑性变形集中于,水平构件,；,6,、满足剪力墙,不发生剪切破坏,的要求；,7,、框架柱部分构件屈服，但,未形成机构,。,超限设计的措施及对策,1,、结构大屋面高度超过,A,级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度。,底部加强区的核心筒剪力墙的抗震等级为特一级，提高墙身竖向分布筋配筋率至,0.6%,，部分墙体不小于,0.9%,。,底部加强区的核心筒剪力墙按,“,中震不屈服,”,验算墙肢抗弯及抗剪承载力。,底部核心筒在中震下拉应力值不大于混凝土轴心抗拉强度标准值。,2,、偶然偏心地震作用下楼层的最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的,1.2,倍。,计算双向水平地震作用下的扭转影响。,超限设计的措施及对策,3,、主楼与裙房偏心率大于,0.15,，偏心布置。,在裙房中设置一定数量的剪力墙，使结构扭转位移比达到了规范要求。,4,、,2,层与,4,层楼面有效宽度小于,50%,，楼板不连续；,7,层（裙房屋顶）有局部连接薄弱处。,增大洞口周边及连接薄弱部位楼板的厚度按,130,，提高配筋率至不小于,0.3%,，采用双层双向配筋。,进行温度与地震工况下的楼板应力分析。,5,、,3,层及,37,层及,40,层有梁上拖柱转换的情况，竖向构件间断,3,层转换梁采用型钢混凝土梁，其相应转换柱体积配箍率控制不小于,1.5%,；,37,层和,40,层转换梁采用型钢混凝土梁，相应转换柱采用型钢混凝土柱，控制其体积配箍率不小于,1.0%,。,超限设计的措施及对策,6,、,15,层有局部穿层柱、,35,层有一根斜柱。,穿层柱与斜柱按中震抗剪弹性、抗弯不屈服进行构件设计。,其抗震构造措施的抗震等级提高为特一级,7,、裙房屋顶上下层,主楼结构在裙房顶板上下各一层及裙房顶板双层双向通长配筋，提高配筋率至不小于,0.25%,，柱箍筋全高加密。底部加强区延伸到裙房屋顶上一层。,8,、泳池处错层柱,错层处柱箍筋全高加密，抗震构造措施提高一级。,9,、大跨度柱梁及大悬挑梁部位梁截面及配筋考虑竖向地震作用。,