上海某超限高层办公楼结构设计

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　　提要：本文结合工程实例的应用，对上海某超限高层办公楼结构进行了计算分析，并针对扭转不规则，平面开大洞的结构处理进行了详细论述。
　　关键词：超限高层抗震设计平面不规则结构
　　1 工程概况
　　本工程包括一栋地上25层的甲级写字楼，地上1层商业裙房，地下2层车库，总建筑面积47891.91m2。
　　2.设计条件
　　2.1 自然条件：
　　 基本风压： 0.55kN/m2，主楼采用0.60 kN/m2，地面粗糙度类别C类。基本雪压：0.20 kN/m2。
　　2.2工程地质
　　 根据该场地的岩土工程地质勘察报告，该场地地层分布较稳定。地基土根据工程地质特征可划分为11个工程
　　地质层，其中⑤、⑧层又可分为若干个亚层。第⑤3层、⑧2层均为良好的桩基持力层。
　　 地下水：设计采用地下水位年平均高水位埋深0.50m，低水位埋深为1.5m。
　　 场地地震效应：建筑场地类别：IV类；特征周期：0.9s。
　　2.3 抗震设防
　　 建筑抗震设防类别为丙类。地震基本烈度：7度；抗震设防烈度为7度。设计基本加速度值为0.1g。设计地震分组为第一组。
　　
　　3结构设计
　　3.1 结构型式
　　 主楼结构体系采用现浇钢筋混凝土框架－核心筒结构，属A级筒体。裙房与地下室部分采用钢筋混凝土框架结构，裙房与主楼地下室部分连成一体，设后浇带相连。地上部分设缝脱开。以下仅介绍主楼结构设计。
　　3.2 结构布置
　　 主楼标准层结构平面尺寸约45.8mX31.2m，柱网9.4X10.6m。
　　 筒体外壁厚度分三段变收，从550/500～400/350，其余内墙为200、300；地下室外墙为600，内墙为300。框架柱也分三段变收，从1300~1200~1100。由于净高要求高，框架梁采用扁梁650~950X650，跨高比仅1/16左右。
　　 混凝土强度等级：C35~C60。
　　3.3结构超限情况
　　
　　 本主楼结构平面形式为矩形，平面布置图中二层楼面开大洞，开洞情况如上图所示。二层有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的40%，开洞面积大于该层楼面面积的35％，楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，属平面不规则。应进行超限高层建筑结构抗震设防专项审查。
　　3.4 平面不规则的结构处理
　　1.楼面开大洞的处理：
　　 (1) 此层弹性板采用复杂楼板有限元分析与设计软件（PMSAP）作专门应力分析。控制楼板主拉应力不大于砼抗拉强度标准值，并按该值3倍配筋。
　　 (2)此层层间位移角扭转放大系数最大，构造上应予以特别加强。柱，墙，连梁，框架梁均提高延性。
　　柱越两层，墙错层1.3m，构件抗震等级提高一级。
　　 (3)此层楼板厚度采用200mm，上层楼板厚度采用180mm，梁板配筋率适当提高。
　　2.扭转不规则的处理：
　　 为满足建筑单元采光朝南的要求，建筑在布置筒体的时候明显偏置于北面，使主楼的形心与刚心有较大
　　的偏心，结构扭转效应较大，属于扭转不规则。最佳解决方案是在南向角部增加剪力墙调整，但建筑不允许，为此采取措施如下：
　　加强边框梁的刚度、加强离筒体远端框架梁的刚度，以增加抗扭刚度。
　　通过结构开洞减少横向墙肢长度，弱化横向北边墙肢刚度。
　　横向，纵向墙肢厚度有所区分，调整横，纵向墙体的刚度。
　　构造上对角部薄弱部位予以加强，采取措施提高主要构件的延性。
　　 （5）柱全高加密复合箍筋，角柱及短柱截面中部附加芯柱。连梁采用交叉暗撑。
　　3.5结构分析
　　
　　4 地基处理及基础设计
　　4．1本工程采用桩筏基础。桩型为钻孔灌注桩。本工程地基基础设计中地基变形（沉降量、沉降差、倾斜）是主要控制因素。地基基础设计等级为甲级。
　　5结语
　　 针对超限高层的不规则部位，设计师应引起足够的重视，采用多种程序进行计算分析、比较，并在构造上采取措施进行加强。扭转及平面不规则，只要措施得当，实际证明是可行的。本工程2005年11月开工，2008年结构封顶，并使用至今。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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