重慶電視臺(tái)結(jié)構(gòu)抗震超限

設(shè)計(jì)可行性論證江蘇省設(shè)計(jì)院股份有限公司2013年6月6號(hào)1、工程概況項(xiàng)目數(shù)值限值A(chǔ)限值B超限判斷平面不規(guī)則扭轉(zhuǎn)位移比1.52≤1.6≤1.2超限B相鄰層偏心率0.25無≤0.15相鄰層質(zhì)心相差與邊長(zhǎng)的比值0.17無≤0.15結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸與相應(yīng)投影方向總尺寸的百分比0.49≤0.4≤0.35超限A結(jié)構(gòu)平面突出部分長(zhǎng)度與連接寬度的比值3.8無≤2.0超限B豎向不規(guī)則上部樓層收進(jìn)后的水平尺寸與相應(yīng)下部樓層水平尺寸之比0.48無≥0.75超限B超限自評(píng)超限（規(guī)則性超限，且局部有斜柱和躍層柱）2、結(jié)構(gòu)超限情況本工程為平面及豎向均不規(guī)則的A級(jí)高度高層建筑，屬于超限高層建筑。建筑第五層結(jié)構(gòu)模型建筑第六層結(jié)構(gòu)模型建筑第七層結(jié)構(gòu)模型典型剖面結(jié)構(gòu)模型典型剖面結(jié)構(gòu)模型抗震烈度眾值烈度設(shè)防烈度罕遇烈度（參考級(jí)別）（小震）（中震）（大震）性能水平定性描述不損壞可修復(fù)損壞無倒塌層間位移角限值1/8001/4001/200構(gòu)件性能剪力墻規(guī)范設(shè)計(jì)要求，彈性輕微損壞輕度損壞，允許個(gè)別墻肢屈服，但不允許發(fā)生剪切破壞連梁框架梁規(guī)范設(shè)計(jì)要求，彈性輕度損壞、部分中度損壞中度損壞、部分構(gòu)件比較嚴(yán)重?fù)p壞框架柱規(guī)范設(shè)計(jì)要求，彈性輕微損壞輕度損壞，允許個(gè)別框架柱屈服，但不允許發(fā)生剪切破壞斜柱規(guī)范設(shè)計(jì)要求，彈性彈性基本完好，個(gè)別輕微損壞躍層柱規(guī)范設(shè)計(jì)要求，彈性基本彈性輕微損壞抗震性能目標(biāo)：（抗規(guī)性能3，高規(guī)性能C）1、采用PKPM及MIDAS軟件分別對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈性分析（地震作用采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算），通過對(duì)比兩個(gè)軟件計(jì)算的周期、層間位移角、基底最大剪力和傾覆力矩等總體指標(biāo)判別兩個(gè)軟件分析結(jié)果的可靠性。2、采用MIDAS軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震作用下的彈性時(shí)程分析，以作為靜力分析方法的補(bǔ)充。通過分析得到結(jié)構(gòu)在加速度時(shí)程激勵(lì)下的基底最大剪力、傾覆力矩、層間位移角及頂點(diǎn)位移，并將上述分析結(jié)果作為后期施工圖設(shè)計(jì)的參考。3、采用PKPM軟件EPDA&PUSH模塊對(duì)結(jié)構(gòu)作靜力彈塑性分析，考察結(jié)構(gòu)在相應(yīng)中震及大震作用下的損壞情況及抗震性能；同時(shí)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)是否能達(dá)到中震可修，大震不倒的基本目標(biāo)。3、針對(duì)超限的結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容4、采用MIDAS軟件對(duì)結(jié)構(gòu)在小震、中震、大震作用下5F~7F樓面進(jìn)行樓板應(yīng)力分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)樓板受力較大部位進(jìn)行加強(qiáng)處理。5、根據(jù)2個(gè)軟件分析結(jié)果對(duì)4F~7F的躍層柱、斜柱進(jìn)行詳細(xì)的內(nèi)力分析；對(duì)斜柱采用中震彈性設(shè)計(jì)結(jié)果作為后期施工圖的設(shè)計(jì)依據(jù)。6、采用MIDASBuilding軟件對(duì)結(jié)構(gòu)在中震和大震作用下作非線性時(shí)程分析，考察結(jié)構(gòu)整體及構(gòu)件在不同地震作用下的抗震性能，以驗(yàn)證相應(yīng)部位及構(gòu)件是否達(dá)到抗震性能目標(biāo)，并對(duì)薄弱部位采取針對(duì)性措施。1）兩軟件分析結(jié)果：如周期，位移、層剪力、剛重比、剪重比、層間位移角，扭轉(zhuǎn)位移比等指標(biāo)均接近，表明2軟件分析結(jié)果是可靠的。2）分析結(jié)果扭轉(zhuǎn)位移比最大值1.52（在第1層，其它樓層均在1.35以下）但層間位移角1/2282很小，按規(guī)范可以放松至1.6的限值。其它樓層表示結(jié)構(gòu)為平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)。3）側(cè)向剛度比和受剪承載力比值滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)雖有收進(jìn)但側(cè)向剛度變化均勻，在收進(jìn)樓層處也沒有大的突變。4、2個(gè)軟件小震彈性靜力分析結(jié)果采用MIDASBuilding軟件選取了不少于五組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和二組人工模擬的加速度時(shí)程曲線共7組地震波進(jìn)行彈性動(dòng)力分析，分析結(jié)果滿足規(guī)范要求。5、小震結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析結(jié)果X向地震波作用下層間位移角圖Y向地震波作用下層間位移角圖分析結(jié)果在各單條地震波激勵(lì)下的底部剪力均不小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%；且其平均值不小于振型分解反應(yīng)譜波計(jì)算結(jié)果的80%，因此所選地震波彈性時(shí)程分析所得的結(jié)構(gòu)底部剪力能很好地滿足規(guī)范要求，同時(shí)結(jié)構(gòu)在小震作用下彈性時(shí)程分析的其他指標(biāo)與振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果也都能較好的吻合；故利用所選的地震波對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的彈性動(dòng)力時(shí)程分析的結(jié)果是可靠的。

另外，因?yàn)楸窘Y(jié)構(gòu)在各七條地震波激勵(lì)下的底部剪力平均值小于振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果，故在后續(xù)施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，將以振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果作為依據(jù)。6F到7F樓層側(cè)向剛度有突變，但突變程度較小。7F的層間位移角與6F的層間位移角之比小于1.15，滿足高規(guī)10.6.5條的要求。1.靜力彈塑性分析是一種簡(jiǎn)化的非線性地震反應(yīng)分析方法，本工程采用靜力彈塑性分析法評(píng)價(jià)該工程主體結(jié)構(gòu)在中震及大震作用下整體的宏觀的抗震性能。2.側(cè)向力分布模式選擇：在倒三角形模式，矩形模式，實(shí)時(shí)模式和彈性CQC地震力模式中彈性CQC地震力模式較好反映了結(jié)構(gòu)各階振型綜合影響，考慮到本工程存在豎向收進(jìn)不規(guī)則，因此采用CQC地震力模式進(jìn)行分析。6、小震和大震靜力彈塑性分析結(jié)果1.整體性能評(píng)價(jià)：從結(jié)構(gòu)彈塑性靜力分析對(duì)應(yīng)不同地震水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)—層間位移角來看，結(jié)構(gòu)在中震階段仍處于彈性狀態(tài)；大震階段部分構(gòu)件出現(xiàn)了一定程度的塑性變形，但層間位移角（1/406）遠(yuǎn)小于1/100（規(guī)范要求）和性能目標(biāo)要求（1/200），整體結(jié)構(gòu)仍具有較大的強(qiáng)度和變形能力儲(chǔ)備，滿足的性能目標(biāo)要求。2.關(guān)鍵構(gòu)件抗震性能評(píng)價(jià)：從兩個(gè)方向的彈塑性靜力分析結(jié)果可知，在大震作用下，所有框架柱及框架梁均未屈服，從層間位移角來看框架部分基本上處于彈性狀態(tài)；底部加強(qiáng)區(qū)個(gè)別剪力墻屈服，連梁及邊緣構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的塑性變形，個(gè)別連梁及邊緣構(gòu)件出現(xiàn)彎曲塑性鉸，較好地形成了以剪力墻和連梁作為第一道抗震防線的耗能屈服機(jī)制，達(dá)到了性能目標(biāo)要求。作為第二道防線的框架結(jié)構(gòu)基本處于彈性狀態(tài)，說明結(jié)構(gòu)還具有較大的強(qiáng)度和變形儲(chǔ)備，還可以抵御更大的地震作用。X向中震性能點(diǎn)對(duì)應(yīng)塑性變形X向大震性能點(diǎn)對(duì)應(yīng)塑性變形Y向中震性能點(diǎn)對(duì)應(yīng)塑性變形Y向大震性能點(diǎn)對(duì)應(yīng)塑性變形7、不規(guī)則樓板應(yīng)力分析

為了解樓板在地震作用下的受力性能，本工程運(yùn)用MidasBuilding軟件對(duì)5~7層樓面進(jìn)行了詳細(xì)的樓板應(yīng)力分析。

小震作用下樓板的應(yīng)力較小，且最大拉應(yīng)力小于樓板混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（樓板采用C30混凝土）。另外，從樓板應(yīng)力云圖中可看出，絕大部分樓板應(yīng)力分布均勻，僅在個(gè)別剪力墻附近、樓板凹角處及連接區(qū)域樓板處出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，故可以判定在小震作用樓板處于彈性狀態(tài)。X向中震作用下5F樓板應(yīng)力σx（KPa）X向中震作用下6F樓板應(yīng)力σx（KPa）X向中震作服用下7F樓板應(yīng)力質(zhì)σx（KPa）Y向中震作用貝下5F樓板應(yīng)情力σy（KPa）Y向中震作駝?dòng)孟?F樓板應(yīng)礙力σy（KPa）Y向中震作笛用下7F樓板應(yīng)力σy（KPa）不規(guī)則樓財(cái)板應(yīng)力分尤析結(jié)果評(píng)示價(jià)中震作用下的樓板平面應(yīng)衣力絕大徑部分區(qū)域（約90%~9屑5%）樓板最大常拉應(yīng)力值小于混凝土的到抗拉強(qiáng)度鏡設(shè)計(jì)值（C30），剪力墻厭附近樓艇板應(yīng)力貨集中現(xiàn)象明顯，樓板應(yīng)力綠值大于混彩凝土的抗屢拉強(qiáng)度設(shè)印計(jì)值；樓俊板凹角處區(qū)及連接區(qū)聾域樓板處愧也有應(yīng)力匯集中的現(xiàn)矛象，但應(yīng)佛力集中的迷程度沒有甘剪力墻附車近樓板嚴(yán)稠重。整體上可以判定在忠中震作襲用樓板姜基本處堆于彈性倘狀態(tài)，為但在剪供力墻附味近、部防分樓板緊凹進(jìn)部悟位及樓信板局部燈突出的偏連接部清位存在它應(yīng)力集沖中現(xiàn)象送，樓板會(huì)出現(xiàn)開裂屯情況。大震作用下的樓板平菌面應(yīng)力幅竿值繼續(xù)增宏大，但分陡布的總體部規(guī)律與中教震作用下倡基本相同掠。大部分月區(qū)域（約75%）樓板最大睡拉應(yīng)力值命仍然小于唇混凝土的鏈抗拉強(qiáng)度返設(shè)計(jì)值（C30），剪力墻附釋近、樓板慣凹角處及用連接區(qū)域傍樓板處應(yīng)安力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，樓板應(yīng)攜力值大炮于混凝嶼土的抗恭拉強(qiáng)度惕設(shè)計(jì)值躲。另外部分框架柱附魄近樓板也咸有應(yīng)力集愧中現(xiàn)象，轎但應(yīng)力集鑼中的程度襪遠(yuǎn)小于剪栗力墻附近線樓板。整體上大部分樓板仍然著基本處于乒彈性狀態(tài)巾，但在剪粗力墻附近藍(lán)、部分樓虜板凹進(jìn)部深位及樓板算局部突出造的連接部軍位存在嚴(yán)陡重的應(yīng)力釣集中現(xiàn)象愿，樓板局部會(huì)有裂縫倍開展，卻但樓板抽仍然保鉛持著較學(xué)好的整妥體性。因此大部分樓板仍可板以有效地批傳遞地震降力，協(xié)調(diào)框架和剪力趣墻共同工作。不規(guī)則蘆樓板針予對(duì)性措傘施5F~卸6F樓板厚正度一般勒部位取揚(yáng)值為120m受m,局部突出駐部位樓板考厚度取值趕為150m爪m，具體位供置詳結(jié)構(gòu)絡(luò)平面布置缺圖所示（罩附錄三）殺，7F樓板板鬧厚取值念為150m；5F~鉗7F樓板采尸用雙層蘇雙向配槽筋；5F~鏡6F提高剪力演墻附近樓仰板、凹進(jìn)咱部位樓板察及突出部旗位樓板連胃接處的最竹小配筋率袋，設(shè)計(jì)時(shí)說按0.25擾%考慮，具材體位置詳燒結(jié)構(gòu)平面愁布置圖所勁示（附錄龍三）；7F提高整沫層樓板舍的最小瓶配筋率應(yīng)，設(shè)計(jì)冷時(shí)按0.25雪%考慮。樓板凹寸角處布賊置斜向太附加鋼榜筋。8、躍層柱砍和斜柱粉內(nèi)力分住析本工程倆結(jié)構(gòu)在4F~7器F(即13.6耕50~2狂6.25量0標(biāo)高)范圍內(nèi)局拋部存在斜展柱和躍層夜柱。考慮命斜柱和躍偶層柱為重煌要的豎向館受力構(gòu)件巴，故對(duì)其慰進(jìn)行詳細(xì)責(zé)的內(nèi)力分遍析，并將嫌分析結(jié)果昂作為后續(xù)盆施工圖設(shè)粗計(jì)的依據(jù)。如右圖趙模型，穴共4根3層高斜仰柱，2根2層高躍層眼柱，2根3層高躍劇層柱（Y向）。以典型剖譜面進(jìn)行分漫析。分別按蔑照剛性米樓板和委彈性樓礎(chǔ)板計(jì)算談，取包冰絡(luò)值作心為設(shè)計(jì)捆依據(jù)。按多遇地震造進(jìn)行彈性茂設(shè)計(jì)時(shí)斜惡柱的抗震脫等級(jí)提高敞一級(jí)按二葬級(jí)進(jìn)行設(shè)猴計(jì),提高內(nèi)力抱調(diào)整和構(gòu)忙造標(biāo)準(zhǔn)，殖斜柱箍筋承全高加密賠；斜柱、躍懂層柱按中曲震彈性補(bǔ)潤(rùn)充驗(yàn)算（儲(chǔ)此時(shí)斜柱但抗震等級(jí)這不提高仍臥按三級(jí)驗(yàn)通算），滿猜足中震彈雙性的截面錫配筋設(shè)計(jì)析，提高其尖抗震能力鉆；躍層柱剪杜力按不低油于本樓層秤其它柱承援擔(dān)剪力進(jìn)舟行包絡(luò)設(shè)雀計(jì)，躍層煤柱按躍層繳中最大計(jì)獄算配筋通允高配筋；加強(qiáng)7層與斜柱她相連框架鉗梁（Y向）配古筋構(gòu)造疊，加強(qiáng)箱縱向通該長(zhǎng)筋配桌置，在卻施工圖尺階段加限強(qiáng)斜柱碌與Y向框架梁方和上柱的堂連接節(jié)點(diǎn)椒的配筋構(gòu)暫造，使節(jié)狗點(diǎn)鋼筋錨花固可靠、臘便于混凝土澆蘋筑，保證施車工質(zhì)量。躍層柱素和斜柱逐針對(duì)性鼓加強(qiáng)措侄施9、中震成大震非核線性動(dòng)步力分析為了進(jìn)一陳步驗(yàn)證結(jié)粱構(gòu)及構(gòu)件律的抗震性裝能，發(fā)現(xiàn)夫薄弱部位嘴，便于采慕取針對(duì)性求的設(shè)計(jì)措闊施，同時(shí)停也是彌補(bǔ)綁靜力推覆題分析的不蓋足，本工雞程采用MID但AS進(jìn)行了賤非線性喪動(dòng)力分淘析。地震波嘩選?。狠v選取彈舒性時(shí)程獨(dú)分析中蔽最接近喪規(guī)范反啊應(yīng)譜的扣一條地然震波。材料本構(gòu)屢：混凝土控按規(guī)范附粱錄C采用，充鋼筋采由用雙折李線本構(gòu)轉(zhuǎn)模型。滯回模型：本工程樓鋼筋混幻玉凝土構(gòu)價(jià)件采用誤了修正育武田三乳折線模哄型，其勢(shì)考慮了贏剛度和抹強(qiáng)度的斬退化，毫第一折希線拐點(diǎn)尋用于模矩?cái)M開裂鋼強(qiáng)度，司第二個(gè)乳折線拐頂點(diǎn)用于哀模擬屈服強(qiáng)醬度。非線性工單元力廣學(xué)模型同：本工字程選取展了具有非線性胡鉸特性壤的梁柱單元，在梁柱筆端部設(shè)置世集中非線幅性鉸。剪麗力墻則采瘦用基于纖維稱模型的非型線性剪力略墻單元，非線性轟墻由多敗個(gè)墻單鋼元構(gòu)成黑，每個(gè)芽墻單元風(fēng)又被分乳割成具虛有一定絕數(shù)量的暢豎向和貓水平向捉的纖維繳，每個(gè)播纖維有竹一個(gè)積烈分點(diǎn)，前剪切變忽形則計(jì)趴算每個(gè)鉛墻單元貝的四個(gè)烈高斯點(diǎn)往位置的胃剪切變末形。計(jì)算方旁法：非線性緞方程計(jì)茫算采用Newm初ark-渠β直接積分餅方法，采生用完全牛壇頓－拉普竭森法（Newt娛om-R日aphs棍on）進(jìn)行頂?shù)諣繑坑?jì)算，并考慮了P-Δ效應(yīng)劉的影響。中震主燦要計(jì)算誕結(jié)果中震主螺要計(jì)算六結(jié)果X向中震削作用下飯第4層框架劇部分鉸兼狀態(tài)中震主老要計(jì)算尼結(jié)果X向中震鈔作用下第5層框架部蒸分鉸狀劫態(tài)中震主畢要計(jì)算道結(jié)果X向中震作設(shè)用下第6層框架部分劫鉸狀態(tài)中震主要咱計(jì)算結(jié)果X向中震作絨用下底部剪畏力墻塑頂性狀態(tài)從兩個(gè)方裳向?qū)娱g暢位移表抬可以看韻出，當(dāng)X向地震生作用時(shí)起的樓層廉最大層株間位移尼角為1/9梢29（8層），救位移角目分布均剖勻，Y向地震作置用時(shí)的樓奏層最大層頌間位移角智為1/12承02（8層），小穿屋頂層1/74捆6（17層），兩帆個(gè)方向最韻大層間位徐移角均在頑規(guī)范彈性芝位移角限罷值內(nèi)（Y向小屋祥頂層略稀超），友因此在直中震作睜用下結(jié)模構(gòu)整體窮處于彈捏性工作冶階段，質(zhì)高于抗山震性能夠設(shè)計(jì)的污目標(biāo)要尤求。部分框架梁及辜連梁已進(jìn)排入輕微塑染性階段，受個(gè)別與剪蘋力墻相連延的框架梁帶和連梁進(jìn)唉入屈服階勝段，體現(xiàn)負(fù)了作為第眾一道抗震晶防線的耗跑能構(gòu)件的鞋作用。絕大部分框架柱談處于彈搶性階段頸，個(gè)別沫柱端進(jìn)盒入輕微瀉塑性階裳段，且脂距離屈萄服狀態(tài)啞還相距規(guī)較遠(yuǎn)。揭出現(xiàn)輕堅(jiān)微塑性濾階段的銳柱端位情置主要憑為頂層框架柱插上端，該斜柱均網(wǎng)處于彈本性狀態(tài)成，個(gè)別狹躍層柱美頂端有鏟輕微塑性變形主要是厘因?yàn)?層屋面梁爛端彎矩較鞠大，初始貢狀態(tài)應(yīng)力題較高，因鎮(zhèn)此下一階流段應(yīng)加強(qiáng)叛躍層柱配灣筋構(gòu)造，傅加強(qiáng)躍層淺柱與屋框歸梁連接節(jié)幕點(diǎn)構(gòu)造（誦可采取加班腋構(gòu)造措銳施）。剪力墻剪切應(yīng)切變等級(jí)99%均處于1,2等級(jí)，紛僅上部俯樓層個(gè)糠別纖維數(shù)接近3等級(jí)，因糧此可判斷榴剪力墻整蔬體處于彈萍性狀態(tài)。部豎向和水始平向軸向處應(yīng)變等級(jí)技全部處于押彈性狀態(tài)咽，因此剪曠力墻在中鮮震下達(dá)到甚至高于了抗震性決能目標(biāo)萌。中震主要決計(jì)算結(jié)果中震主峰要計(jì)算溝結(jié)果中震主宅要計(jì)算雙結(jié)果Y向大震作用下第4層框架部總分鉸狀態(tài)中震主舉要計(jì)算姐結(jié)果Y向大震作用下第5層框架部分持鉸狀態(tài)中震主串要計(jì)算經(jīng)結(jié)果X向中震作秋用下第6層框架部分頑鉸狀態(tài)大震主妄要計(jì)算頌結(jié)果Y向大震作用下底部剪參力墻塑碑性狀態(tài)從兩個(gè)方抱向?qū)娱g希位移表賭可以看劫出，當(dāng)X向大震作沈用時(shí)的樓隔層最大層浮間位移角棗為1/5喪27（模型7層），位捏移角分布碧均勻，Y向大震妹作用時(shí)激的樓層漂最大層悟間位移戶角為1/62辦2（模型8層），小蹈屋頂層1/2和87（模型16層），餡除小屋若頂層外惕其余樓晶層最大噸層間位權(quán)移角均旺不到性凝能目標(biāo)鼓位移角研限值的50%，塑性發(fā)加展程度較巧輕，說明務(wù)結(jié)構(gòu)在大棚震作用下踢，結(jié)構(gòu)整體性賽能高于抗震性能泳目標(biāo)，尚霸有較大抵絨抗地震的軟承載力和百延性儲(chǔ)備歉。部分框架梁及革連梁已進(jìn)姿入中等塑罪性變形階羊段，較多浮與剪力墻豎相連的框閥架梁和連晝梁進(jìn)入屈味服階段，灘體現(xiàn)了作充為第一道山抗震防線慕的耗能構(gòu)大件的作用握。大部分框架柱仍麻處于彈性姓階段，頂檢部樓層框林架柱端進(jìn)日入開裂塑值性階段的裹數(shù)量較中