荔海春城花园5号塔结构设计

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[摘要] 荔海春城花园5号塔地面以上高度99.4米，采用框支剪力墙结构。其竖向抗侧力构件不连续，在二层平面设置转换层；其平面凹凸不规则，楼板不连续，特别是与核心筒连接的楼板很窄。设计中，为确保连接核心筒的梁板安全，对各层梁板进行了应力分析，对整个结构进行了抗震性能分析。

[关键词] 框支剪力墙，转换层，平面凹凸不规则，楼板不连续，应力分析，抗震性能分析

1 工程概况

荔海春城花园建筑总面积约24000平方米，设计标高±0.000相当于黄海高程24.000米。花园两层地下室，地下室上方共有5栋塔楼，其中5号塔为框支剪力墙结构，地上32层，建筑总高度99.6米，地下室地板面标高－9.950米。

2 结构设计基本参数

本工程按2002规范设计，主体结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级。

2.1 风荷载

50年一遇基本风压0.75kN/m2, 100年一遇基本风压0.9kN/m2,地面粗糙度B.

2.2 抗震设防

本工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.10g，建筑场地土类别为Ⅱ类。框支框

架抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为二级。

2.3 主要竖向荷载

恒载：楼板混凝土按实计算，屋面面层3.5kN/m2,其他面层均按1.2 kN/m2，地下室吊挂

2.4 人防等效荷载

按防核武器抗力级别6级取值。

2.5 结构材料

钢筋：梁主筋用HRB400,其他主筋用HRB335，箍筋均用HPB235.

2.6 主要结构构件

框支柱：1200×1200，1200×1300

框支梁：1000×2200，1200×2000，最大跨度约8000.

剪力墙厚度：落地墙500，标准层300～200.

转换层板厚：180

薄弱连接板板厚：150

上部结构总重量约362000kN。

2.7 基础型式

采用PHC预应力混凝土管桩，桩径500，桩端持力层为强风化花岗岩，单桩承载力特征值2300kN.

3结构性能设计及分析

3.1 结构性能目标及分析方法

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,抗震设计方法为二阶段、三水准设防的承载力极限状态设计法，一般结构进行第一阶段设计即可满足第一、第二水准要求，通过概念和构造设计满足第三水准要求，可不进行第二阶段设计。本工程由于比较复杂，为确保安全，进行第二阶段设计，依据规范和本工程具体特点，提出具体的性能设计目标。

抗震性能目标

3.2 小震作用分析

小震分析指在多遇地震作用、风荷载作用及恒活等荷载作用下的结构弹性分析。由于楼板不连续，将楼板全部设置为弹性楼板。

3.2.1 周期及地震作用

3.2.2 层间位移角及扭转位移比

3.2.3 其他控制

从表4、表5、表6可以看出，在小震作用下，结构的各项性能指标均能满足要求。通过研究分析图表，各楼层的位移、位移角、楼层剪力、弯矩等曲线除转换层有少量突变外，其他均很光滑。在风荷载和地震作用下，抗倾覆弯矩均远大于倾覆弯矩。

3.2.4 弹性动力时程分析

根据场地土类别和设计分组，场地土的特征周期为0.35s，选用相应的两条人工波和一条天然波。地震波时间间距为0.02s，持续时间为自震周期的4倍（2.8×4=11.2）且不少于12s，地震波最大加速度取35cm/s2。

弹性动力时程分析

每条波的基底剪力，均大于反应谱得出的基底剪力的65％，3条波的平均基底剪力大于反应谱得出的基底剪力的80％。

3.3 中震弹性、大震不屈服分析

中震弹性分析，即水平地震影响系数最大值αmax取0.224（2.8×0.08）；不考虑地震组合内力调整系数（按抗震等级四级考虑）；不考虑风荷载作用；连梁刚度折减系数取0.5；其他均同小震计算。

大震不屈服分析，即水平地震影响系数最大值αmax取0.5；不考虑地震组合内力调整系数；荷载分项系数、材料分项系数、抗震承载力调整系数均取1.0；材料强度取标准值；不考虑风荷载作用；连梁刚度折减系数取0.5；其他均同小震计算。

中、大震位移角

通过计算分析，在中震弹性下，结构位移小于1/500，框支柱、剪力墙的轴压比远小于1.05，也小于规范规定的小震限值，绝大部分构件配筋小于小震，整个结构完全处于安全状况。

在大震时，结构弹性位移1/224，框支柱、墙的轴压比都很小，整个结构竖向构件基本不超筋，水平构件大都超筋，强柱弱梁得到了较好体现，能够满足大震不倒的性能要求。

3.4 静力非线型分析push-over

通过观察推覆过程，可以发现到达性能点时，框支柱一直没有出现塑性铰，剪力墙部分出现塑性破坏，大部分梁出现塑性铰。

X向推覆达到性能点时，基底剪力21000kN，最大位移角为1/410，远小于规范要求的1/120。

Y向推覆达到性能点时，基底剪力20061kN，最大位移角为1/395，远小于规范要求的1/120。

依据推覆分析，结构可以满足设定的大震性能要求。

3.5 薄弱楼板应力分析

15层上下的梁板在水平荷载作用下内力最大，故选15层应力最大的楼板来分析。

板应力（kN、 m）表

板平面内应力相对混凝土抗压抗拉强度、或相对面外弯矩产生的应力，均可忽略不计。板可按中震最大弯矩来配筋，150厚，双向双层φ12@200可满足中震性能要求。

4 加强措施

通过分析，在大震下楼层薄弱连接梁板容易屈服，应适当加强，避免过早屈服。可加大板厚，双层双向配筋，并加大配筋面积。

5结论

本工程虽然有许多不规则，但通过各种性能分析，根据上述分析结果，结构可以满足规范“小震不坏，中震可修，大震不倒”的性能目标。

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