佛山某贴临车辆段超高层住宅结构设计_刘浩然.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年7月第30卷 第7期JUL 2023Vol.30 No.7DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.07.011作者简介：刘浩然（1987-），男，硕士研究生，工程师，主要从事结构设计工作。E-mail：1工程概况佛山禅城区某超高层住宅项目贴邻车辆段，与车辆段主体结构仅用抗震缝脱离。包括A1A6座塔楼，地上47层，地下1层，建筑高度为147.71 m，如图1所示。塔楼主要功能为住宅，仅在塔楼投影范围内设置地下室，功能为设备房。本项目抗震烈度为7度，抗震设防类别为丙类，设计基准期为 50 年，基本风压0.5 kN/m2，为剪力墙结构，灌注桩基础1。2结构特点建筑平面为品字形，平面尺寸为31.0 m20.2 m，中间核心筒公区到南户型之间形成细腰走廊带，为了使水平力有效传递，对细腰处楼板进行加厚，且保证公区核心筒完整性，标准层平面如图2所示。各栋塔楼由车辆段盖体屋面花园入户，下部两层与车辆段同高度架空，形成16.9 m穿层通高剪力墙，剪力墙厚度由稳定性控制为600 800 mm，混凝土等级为C55，架空层以上两层剪力墙厚度为250 mm，其他上部楼层剪力墙厚200 mm，混凝土等级由C55递减至C30。本项目塔楼建筑高度为 147.71 m，根据 高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 320102第12.1.8条，高层结构基础埋深要求：“桩基础，不计桩长，可取房佛山某贴临车辆段超高层住宅结构设计刘浩然（广东海外建筑设计院有限公司广州510030）摘要：佛山某超高层住宅项目，建筑高度为147.71 m，存在扭转不规则、凹凸不规则、局部不规则（底部穿层剪力墙）。采用Stawe和Midas Building进行小震、中震及大震等分析，查找结构薄弱部位并予以加强；对穿层剪力墙进行屈曲稳定分析，根据分析的结果确定计算长度；基础埋深无法满足要求时，保证大震下结构不发生整体倾覆破坏，可采取筏板外围设置抗拔桩来增强抗倾覆力矩；针对有硬质夹层场地，结合超前钻的结果，根据夹层厚度确定持力层，且通过侧阻换算进行桩长优化，达到安全性和经济性兼顾的目的，可为类似场地上工程项目的设计提供有价值的参考。关键字：贴临车辆段超限高层住宅；穿层剪力墙；基础埋深；硬质夹层中图分类号：TU375文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）07-047-05Structural Design of a Over-limit High-rise Residential Building Approach the Rail TransitStructural Design of a Over-limit High-rise Residential Building Approach the Rail TransitVehicle Base in FoshanVehicle Base in FoshanLIU Haoran（Guangdong Overseas Architectural Design Institute Co.，Ltd.Guangzhou 510030，China）AbstractAbstract：A over-limit high-rise residential project in Foshan has a building height of 147.71 m，and there are torsion irregularities，concave convex irregularities，and local irregularities（cross-story shear wall at the bottom）.Stawe and Midas Building are used to analyzesmall，medium and large earthquakes，find out weak parts of the structure and strengthen them；Buckling stability analysis is carried out forthe cross-story shear wall，and the calculation length is determined according to the analysis results；When the buried depth of the foundation cannot meet the code requirements，to ensure that the structure will not be overturned as a whole under strong earthquakes，uplift pilescan be set around the raft to enhance the anti overturning moment；For the site with hard interlayer，combined with the results of advancedrilling，the bearing stratum is determined according to the interlayer thickness，and the pile length is optimized through lateral resistance conversion，so as to achieve the goal of safety and economy，which can provide valuable reference for the design of projects on similar sites.Key wordsKey words：over-limit high-rise residential building approach the rail transit vehicle base；cross-story shear wall；embedment depth offoundation；hard interlayer图1建筑效果Fig.1Architectural RenderingsA1A6座住宅地铁车辆段47刘浩然：佛山某贴临车辆段超高层住宅结构设计JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期屋高度的1/18”2。基础埋深为1/18147.71=8.21 m，实际基础埋深为3.6（地下室层高）-0.3（室内外高差）+2.2（筏板厚度）=5.5 m，贴邻车辆段位置的基础埋深仅为3.4 m，需要采取有效措施对基础埋深复核加强。3超限判别及抗震性能目标本工程的超限情况依照 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点3和 广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则 进行判定，本项目建筑高度147.71 m，超A级不超B级高度，属于高度超限；本工程还存在扭转不规则（考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.261.2）、凹凸不规则、局部不规则（底部架空层穿层通高剪力墙）等超限情况，结构存在3项体型不规则项，属于体型特别不规则结构，但不属于特殊类型高层建筑及超限大跨空间结构3。根据本工程的超限情况、结构特点和经济性的要求，根据文献 2 对抗震性能目标的划分，本工程建筑抗震性能目标定为C级，即小震满足性能水准1、中震满足性能水准3、大震满足性能水准4。4结构整体分析结果4.1多遇地震作用下整体计算本项目采用 Satwe 及 Midas Building 两种三维空间结构分析程序进行计算比较，按振型分解反谱法进行抗震计算及弹性时程补充分析计算，对Satwe及Midas Building的计算结果进行比较分析，两种计算软件的周期、振型、总质量、剪重比和地震倾覆力矩等计算结果基本一致。结构整体周期比、位移角、位移比、剪重比、抗侧刚度比、抗剪承载力等均满足 建筑抗震设计规范：GB 5001120104和文献 2 的要求，具体对比指标如表1所示。4.2多遇地震作用下弹性时程分析在多遇地震下弹性时程分析采用的地震波为5组天然波和2组人工合成的加速度时程波，每组已包含2个方向的分量。在波形选择上，除符合有效峰值、持续时间、频谱特性等方面的要求外，还应满足文献 4对于底部剪力方面的相关要求。每条波的底部剪力均不小于反应谱法的 65%且不大于 135%，7条波的底部剪力平均值不小于反应谱法的 80%且不大于120%2。5罕遇地震下动力弹塑性计算采用 2 组天然波（DZ1 和 DZ2）和 1 组人工波（RG1），各条波的加速度时程曲线及频谱特性比较，结果表明，各条波的弹性反应谱在基本振型周期点处与规范反应谱相差不超过20%，满足在统计意义上相符的要求。地震波峰值加速度取220g，各组波按主方向次方向=1 0.85双向输入，持续时间不小于 25 s。动力弹塑性基底剪力与小震弹性时程分析基底剪力之比介于3.47与5.68之间（见表2），表明动力弹塑性分析基底剪力数量级合理且结构进入弹塑性状态以后地震能量得到有效耗散，最大弹塑性层间位移角满足小于1/120的预设目标。根据罕遇地震作用下结构的弹塑性动力时程分析结果包络分析，最终时刻各构件的塑性发展状况以图2标准层平面Fig.2Standard Floor Plan（mm）3100020200表1弹性反应谱计算主要结果汇总Tab.1Summary of the Results of Elastic ReactionSpectrum Calculation计算软件结构自震周期/s方向因子小震下基底剪力/kN结构总质量/t首层剪重比（调整前）/%首层地震下倾覆弯矩/kNm地震荷载下最大层间位移角（层号）考虑偶然偏心最大扭转位移比（层号）第一平动第二平动第一扭转X向Y向X向Y向X向Y向X向Y向X向Y向SATWE3.83（X：0.78）3.50（Y：0.86）2.46（T：0.90）5 034.885 847.3436 308.851.39%1.61%396 108.16420 461.341/991（24F）1/1 208（33F）1.221.26Midas Building3.80（X：0.86）3.45（Y：0.88）2.55（T：0.93）5 011.335 470.9536 606.231.37%1.48%471 278.64506 026.011/1 127（24F）1/1 243（33F）1.181.21时程天然波DZ1天然波DZ2人工波RG1方向XYXYXY小震弹性基底剪力V/kN4 419.7325 409.1284 115.3854 817.7805 116.2245 382.254大震弹塑性基底剪力VS/kN15 329.4121 948.2614 132.0518 554.6021 422.0730 588.92VS/V3.474.063.433.854.195.68表2各地震工况结构基底剪力Tab.2Structural Base Shear underVarious Seismic Conditions48广东土木与建筑JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期DZ2 为例，在 DZ2X（100%X+85%Y）工况下各构件弹塑性状态如图3所示，结合结构整体反应指标和结构构件的性能分析得出如下结论：剪力墙混凝土受压及钢筋拉压均处于弹性应力状态，没有发生抗压及弯曲屈服；个别墙肢局部受剪屈服，但比例较小，受剪截面经复核计算后，能满足性能目标要求，不会出现整片墙肢的剪切屈服和破坏，且底部穿层剪力墙基本处理弹性状态，只有较少小墙肢出现屈服损伤。大部分楼层框架梁梁端进入弯曲屈服状态，框架梁未发生剪切屈服，部分连梁发生剪切屈服，结构具有良好的耗能体系。6专项分析6.1基础埋深分析本项目贴邻车辆段，与车