秦皇岛海滨龙腾大饭店住宅部分结构设计计算分析.doc

1、1秦皇岛海滨龙腾大饭店住宅部分结构设计计算分析摘要秦皇岛海滨龙腾大饭店住宅部分建筑高 99.05m，地下一层，地上 3 个塔，为剪力墙结构的酒店式公寓。结构平面不规则，竖向规则，设计利用 SATWE 程序 进行了细致的计算分析，依据高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)要求进行了计算分析，计算结果无异常，周期、位移、剪重比、刚重比等重要参数结果均满足高规及抗震有关要求。关键词 砌体结构地震剪力 PMCAD 软件抗力与效应比 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 1 工程概况 本工程为秦皇岛海滨龙腾大饭店住宅部分，建设地点位于秦皇岛市原秦皇岛宾馆内，东临闻涛路，南面是

2、滨海公园，总建筑面积为83178m2。地下一层，地上为 3 个塔楼，每个塔楼均为 34 层，每个塔均为 99.05m。抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.1g，设计地震分组为第二组，设计特征周期为 0.4s，水平地震影响系数最大值为0.08，场地类别为 II 类。 本工程抗震设防类别为丙类，属 A 级高度高层钢筋混凝土建筑结构。结构设计使用年限为 50 年，结构安全等级为二级，地面粗糙度为 A 类，基本风压按 100 年一遇取值 W0=0.5KN/m2，风荷载体形系数为 1.4。地基基础设计等级为甲级，地下室人防部分防水等级为一级，地下室非人防2部分为二级。 根据建筑物的平面形

3、状及功能要求，由于 B、C 两个塔间距太近，而A 塔与其相距较远，故本工程采用了一道抗震缝将建筑物从地下室顶板面将 B、C 两个塔分开，缝宽均满足规范要求。地下室作为三幢单体的嵌固层，这样三幢单体可以独立计算地震作用而不需作为复杂高层大底盘多塔楼模型考虑。三个塔层高及总高度均相同。 2 规则性分析 本工程为剪力墙结构，地下室顶板及其标准层结构平面布置图如图一、图二、图三、图四、图五所示。由图示可以看出该结构每个塔平面布置均近似为 Y 型，根据高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-210) 3.4.3 可初步判定该结构为平面不规则结构。该结构每个塔在竖向层高及其平面布置基本相同，没有大的收进和

4、外挑，故根据高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 3.5.5 可初步判定该结构为竖向规则结构。图一地下室顶板结构平面布置图 图二 A 塔标准层结构平面布置图 图三 B 塔标准层结构平面布置图 图四 C 塔偶数层标准层结构平面布置图 3图五 C 塔奇数层标准层结构平面布置图 3 结构分析及主要结果 结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE（墙元模型）高层结构分析软件进行，计算时均考虑偶然偏心，地震作用下的扭转影响。周期折减系数为 0.9，结构的阻尼比为 0.05。结构位移及周期的控制采用每个单塔在刚性楼板假设下计算，内力计算及配

5、筋采用合塔在弹性楼板 6 的假设下计算。 主要计算结果如下。 1、周期 A 塔以扭转为主的第一自振周期 Tt（T3）与以平动为主的第一周期之比为： X 向：，Y 向：，满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 3.4.5 条。说明结构已经具有足够的抗扭刚度。 B 塔以扭转为主的第一自振周期 Tt（T3）与以平动为主的第一周期之比为： X 向：，Y 向：，满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 3.4.5 条。说明结构已经具有足够的抗扭刚度。 C 塔以扭转为主的第一自振周期 Tt（T3）与以平动为主的第一周期之比为： X 向：，Y 向：，满足高层建筑混凝土结构技术规

6、程(JGJ 3-2010) 3.4.5 条。说明结构已经具有足够的抗扭刚度。 42、基底剪力 A 塔活荷载产生的总质量（t）：6613.252t，恒荷载产生的总质量（t）：82477.719t，结构的总质量（t）：89090.969t。 X 方向的有效质量系数：94.23%，Y 方向的有效质量系数：95.60%。满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)5.1.13 条，说明振型数已经选够。X 方向最大基底剪力出现在第二振型，为5749.54KN，Y 方向最大基底剪力出现在第一振型，为 5621.31KN。该塔剪重比地下室第 8 层均不满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2

7、010) 4.3.2 条,，程序已对其进行调整。 X 向刚重比 EJd/GH*2= 2.34， Y 向刚重比 EJd/GH*2= 1.60，该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算。结构刚重比 EJd/GH*2 小于 2.7,应该考虑重力二阶效应。 B 活荷载产生的总质量（t）：5954.998t，恒荷载产生的总质量（t）：74691.484t，结构的总质量（t）：80646.484t。 X 方向的有效质量系数：94.73%，Y 方向的有效质量系数：95.73%。满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)5.1.13 条，说明振型数已经

8、选够。X 方向最大基底剪力出现在第二振型，为4675.54KN，Y 方向最大基底剪力出现在第一振型，为 4674.93KN。该塔剪重比地下室第 7 层均不满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 4.3.2 条,，程序已对其进行调整。 X 向刚重比 EJd/GH*2= 2.08，Y 向刚重比 EJd/GH*2= 1.41，该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定。该结构5刚重比 EJd/GH*2 小于 2.7,应该考虑重力二阶效应。 C 活荷载产生的总质量（t）：5298.033t，恒荷载产生的总质量（t）：5298.033t，结构的总质

9、量（t）：73064.070t。 X 方向的有效质量系数：95.01%，Y 方向的有效质量系数：94.58%。满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)5.1.13 条，说明振型数已经选够。X 方向最大基底剪力出现在第二振型，为3683.53KN，Y 方向最大基底剪力出现在第一振型，为 3590.35KN。该塔剪重比地下室第 8 层均不满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 4.3.2 条,，程序已对其进行调整。 X 向刚重比 EJd/GH*2= 2.08，Y 向刚重比 EJd/GH*2= 1.41，该结构刚重比 EJd/GH*2 大于 1.4,能够通过高规(5.4

10、.4)的整体稳定。该结构刚重比 EJd/GH*2 小于 2.7,应该考虑重力二阶效应。X 向刚重比 EJd/GH*2= 1.89，Y 向刚重比 EJd/GH*2= 1.68，该结构刚重比EJd/GH*2 大于 1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算。该结构刚重比 EJd/GH*2 小于 2.7,应该考虑重力二阶效应。 3、位移 位移比计算结果满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)3.4.5 条，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，A 塔 X 向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比为 1.36，不大于该楼层平均值的 1.5 倍。Y向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比为

11、 1.13，不大于该楼层平均值的 1.2 倍。在地震作用下 X 向楼层层间最大位移比为 1/1053，Y 向楼层层间最大位移比为 1/1002。B 塔 X 向楼层竖向构件的最大水平位移6和层间位移比为 1.42，不大于该楼层平均值的 1.5 倍。Y 向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比为 1.11，不大于该楼层平均值的 1.2 倍。在地震作用下 X 向楼层层间最大位移比为 1/1014，Y 向楼层层间最大位移比为 1/1006。C 塔 X 向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比为1.24，不大于该楼层平均值的 1.5 倍。Y 向楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比为 1.19，不大于该

12、楼层平均值的 1.2 倍。在地震作用下 X向楼层层间最大位移比为 1/1285，Y 向楼层层间最大位移比为 1/1166。通过 SATWE 的计算结果表明，A、B、C 三个塔在地震作用下均有楼层的最大层间位移大于该楼层两端层间位移平均值的 1.2 倍，根据建筑抗震设计规范 （GB 50011-2010）可进一步判定该结构为平面不规则结构中的扭转不规则。 该结构的位于海边，风荷载较大。A 塔在风荷载作用下 X 向楼层层间最大位移比为 1/1027，Y 向楼层层间最大位移比为 1/1234。B 塔在风荷载作用下 X 向楼层层间最大位移比为 1/1022，Y 向楼层层间最大位移比为 1/1010。C

13、 塔在风荷载作用下 X 向楼层层间最大位移比为 1/1099，Y向楼层层间最大位移比为 1/1067。 楼层层间最大位移与层高之比满足高规3.7.3 条的 1/1000 限值。4、楼层刚度比 A、B、C 塔的楼层刚度比 SATWE 计算结果满足高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)3.5.1 条，说明结构体系竖向布置比较规则，无结构薄弱层。 74 结论 本工程为竖向规则，平面不规则结构。依据高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)要求进行了计算分析，计算结果无异常，周期、位移、剪重比、刚重比等重要参数结果均满足高规及抗震有关要求。 为体现抗震设防目标三水准（小震不坏，中震

14、可修，大震不倒）的要求，高层建筑抗震设计是通过“两阶段设计”来实现的，即除在第一阶段多遇地震（超越概率 63%）下采用弹性反应谱法进行结构承载力及弹性侧移验算外，对超高层及特殊高层尚宜进行第二阶段抗倒塌的结构弹塑性变形验算。因本工程仅为平面不规则的普通高层，所以仅进行了第一阶段计算（可以满足第一抗震要求） 。对于第二、三水准设计目标则通过概念设计等构造措施来达到此要求。 参考文献 1 中国建筑科学院研究院，JGJ3-2002，J186-2002，高层建筑混凝土结构技术规程，中国建筑工业出版社，2002 年 2 中国建筑科学研究院，GB50011-2001，建筑抗震设计规范，中国建筑工业出版社，2001 年 3 吴德安，张熙光，顾怡荪，建筑结构工程师手册，中国建筑工业出版社，2005 年 7 月