实例分析某大厦结构设计

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摘要：该文根据笔者从事建筑结构设计多年的工作实践经验，探讨了该项工程存在的问题并进行了分析，可供同行进行参考借鉴。

关键词：某大厦；结构设计；分析

中图分类号：TU204+.2 文献标识码：A

一．工程介绍

本工程位于某市区内，工程设计标高±0.000相当于绝对黄海高程为16.000m。主体高度为72.600米，主体地上层数为二十层，主体地下室二层，裙房层数四层，结构形式是钢筋混凝土结构，结构体系为框架-核心筒，建筑结构安全等级二级，建筑物耐火等级一级;丙类建筑,抗震设防烈度六 度，设计地震分组第一组, 建筑场地类别地Ⅱ 类, 设计基本地震加速度0.05g；基本风压基0.65KPa,基础设计等级乙级;上部结构抗震等级：主体框架三级，剪力墙二级，短肢墙一级。

二．结构整体计算与分析

2.1计算模型的确定

无梁楼盖分析的关键问题是如何恰当考虑楼盖刚度对结构整体刚度的贡献。对承受竖向均布荷载的柱支承板楼盖，按照等效框架梁结构理论进行设计“这个方法的本质是：将楼盖板划分为双向交叉的板带，并忽略板带之间的剪切和扭转影响；根据需要板带可以用抗弯刚度相等的梁来模拟。这种处理方法可以推广应用于既承受竖向均布荷载，又承受水平荷载、地震作用的无梁楼盖结构的整体计算，具体要求如下：（1）首先要根据楼盖的轴线尺寸和柱子的布置情况进行板带的划分，确定柱上板带和跨中板带的宽度，每一跨两侧柱上板带的是跨度的1/4，柱上板带计算宽度是柱子两侧的柱上板带宽度之合。跨中板带的计算宽度是该跨度的1/2；本工程当楼板跨度在9000㎜,暗梁的高度与楼板厚度相同,暗梁的截面尺寸为:1000㎜X400㎜ ;现浇混凝土空心楼盖共同按照等代框架梁法连续进行计算；靠内外边梁的柱上板带配钢筋按照跨中板带设置；内模为筒芯的空心楼盖，由于板为空心板，并且筒芯布置具有方向性，其等代梁截面的确定方法有别于实心楼盖，需要按抗弯惯性矩相等的原则计算确定。现浇混凝土空心楼盖结构技术规程给出了板顶厚度和板底厚度相等时等代梁抗弯惯性矩Is1、Is2的计算公式：

（1）

（2）

式中：Is1、Is2——分别为顺筒方向和横筒方向等代梁所代表的空心楼盖宽度；

Y——为横筒方向等代梁抗抗弯刚度计算系数；当≤0.6,可取1.0；当≥0.7，可取0.9；当0.6≤≤0.7时，可按线性内插法取值。

进一步推导，我们可以得到一种高度同楼盖厚度的矩形截面等代梁宽度b计算公式：

顺筒方向：（3）

横筒方向：（4）

结构布置如下图所示(选取部分标准层)，

2.2空心管的布置

空心管在《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》CECS175：2004中称为内模。截面形状有圆形、椭圆形、方形等，并且在管两端封闭行成一个密闭的空心管，每根空心管的长度小于2M，空心管是用早强水泥、纤维、外加剂、填料等材料在一定的模具复合而成，空心管的高度或直径小于楼板厚度应当满足D≤H-80㎜要求。框梁与柱交接处周边≥1.5h范围内为实心混凝土 ,管离肋梁边净距不应小于30mm . 离预留洞边净距不应小于50mm .顺管方向离梁边净距大于100mm，垂直管方向离梁边净距大于50mm .本工程空心楼盖板厚400mm, 其中上翼缘为75mm,下翼缘为75mm,选取管径为250mm的GBF管, 管采用1.5米.1.0米 0.5米三种规格标准管, 管与管之间60mm为实心混凝土。空心楼盖布管平面图(选取部分标准层)，以及节点大样详见下图。

2.3楼板荷载的的确定

楼盖板自重按板荷载输入，多出的等代梁自重以反向输入等值线荷载办法来抵消（但要注意，一些常用软件，如SATWE，对结构自重和外加恒载并不一视同仁，这种办法不可行）。

一、板厚确定

板厚确定为：400mm，其中上翼缘为75mm,下翼缘为75mm，管径为φ=250mm；管与管之间为60mm.管总长231m，空心率：3.14×0.25×0.25÷4×231÷9÷10.5÷0.4=0.3，板的折算厚度为：hz =0.7×400=280mm，室荷载：恒载为：g=0.28×25+1.5=8.5 kN/m2，活载为：q=3.0kN/m2。

二、折减系数及受压区翼缘验算：

GBF空心无梁楼盖框架的取值9000mm×11200mm的范围，柱上板带宽为：顺管9000÷3=3000mm，考虑布置两根虚拟次梁，顺管方向跨中板带宽为：9000－3000=6000mm每根等代宽度: b1=6000/2=3000mm；竖直管方向跨中板带宽为：10500mm，每根等代宽度: b2=10500/2=5250mm。

刚度折系为:

顺管方向折减系数:η1=1－3×Л·D4/（16bh3）=0.88，竖管方向折减系数:η2=1－D3/h3=0.76框架梁pkpm计算宽度：（取每边跨度的1/6，即为2500mm），顺管：1000+（2500-1000）×0.88=2320mm

虚拟次梁宽度计算：

顺管方向: 3000×0.88=2640mm竖管方向:5250×0.76=4000mm，反向荷载：

框架梁：（顺管）-[（2.32-1）×25×0.4+1×0.7×25×0.4]=-20.2KN/m，次梁：

顺管：-2.64×25×0.4=-26.4KN/m垂管：-4×25×0.4=-40KN/m

配筋：

把框架梁计算出来的钢筋的百分之七十配在暗梁里，百分之三十分布在暗梁两边的板里,并保证规范要求的最小配筋率要求。

2.4计算结果分析

整体分析：本工程使用中国建筑科学研究院PK.PMCAD工程部编辑及结构分析程序《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》进行分析。主楼部分分析中考虑楼板开洞的影响，上部结构与地下室作为一个整体，上部结构的嵌固点位于±0.000;地震作用和风荷载按两个主轴方向作用，同时考虑偶然偏心以及双向地震作用对建筑结构的影响。主要结果如下：（选取前6个振型）表1结构自振周期（主楼部分）

表2主控制参数（主楼部分）

注：楼层层间最大位移与层高之比的允许值为1/800。

该项工程各控制性参数以及合理性指标均在规范的控制范围之内,满足预期工程设计的各项需要。

三．结束语

本工程主体竣工,正在进行后期的装饰作业,主体结构均正常工作。均上所叙等代梁法是现浇混凝土空心无梁楼盖结构整体计算的实用方法，具有的较好的准确性；空心楼盖的等代梁截面宽度的确定方法与实心板不同，应按截面惯性矩等效的原则进行计算；采用等代梁法计算时，应注意避免等代梁自重重复计算，当楼盖板自重按等代梁线荷载输入时应乘以考虑双向传递折减系数；为了使设计经济合理，宜将混凝土受压区高度控制在等效截面的翼缘高度内，这样还可以确保按等代梁截面计算的配筋面积满足规范要求.注意柱与暗梁区的节点要求，当荷载较大时抗冲切难以满足要求宜采用柱帽或托板。