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安东石油多层办公楼结构类型选择

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安东石油多层办公楼结构类型选择

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安东石油多层办公楼结构类型选择

摘 要:安东石油办公楼为多层办公楼。介绍了多层办公楼在地震作用较强烈地区框架、框剪结构体系比较和选择,可为类似地区多层办公楼结构设计提供借鉴。

关键词:多层建筑;地震作用强烈;框架、框剪结构类型选择

1 工程概况

本工程为安东石油技术(集团)有限公司天津滨海新区办公综合楼,位于天津市泰民路西侧,中南二街北侧,泰启路东侧。总建筑面积:11384.00平米;其中地上建筑面积:10198.00平米;地下建筑面积:1186.00平米。(1)-(5)轴地下一层、地上五层,高度为21.3m。(6)-(15)轴地上三层(局部二层),高度为13.5m。

本工程结构使用年限为50年,抗震设防分类为丙类,建筑结构安全等级为二级。抗震设防烈度为7度0.15g,设计分组为第二组,场地类别为Ⅳ类,抗震构造措施按提高一度8度0.20g确定。(1)-(5)框剪结构中框架抗震等级为四级(抗震构造措施为三级)、剪力墙抗震等级为三级(抗震构造措施为二级);(6)-(15)轴框架抗震等级为三级(抗震构造措施为二级)。基本风压为0.5KN/m2,地面粗糙类别为B类,基本雪压为0.3KN/m2。

(1)-(5)轴部分带地下一层,其余部分无地下室,且此部分高度与其余部分高度相差较多。作者进行初步结构设计时在(5)、(6)轴之间设置防震缝和变形缝,划分为两个计算规则的结构单元,解决了结构竖向不规则问题和结构平面超长的问题,同时为(1)-(5)轴进行结构体系的选择提供了便利。

2 结构体系的比较选择

根据常规设计经验,在7度0.15g地区多层办公建筑采用框架结构居多,业主对此建筑的结构类型无特别要求。天津滨海新区地质条件较差,结构地震反应强烈接近8度区硬场地地区。

作者按相关规范要求(下图地震影响系数曲线)进行初步计算,结果比较如下:

假定结构基本自振周期取T1=1.0s。本地区为7度0.15g、设计分组第二组、Ⅳ类场地、结构阻尼比0.05,计算地震影响系数结果α=0.0926;假定8度0.20g、设计分组第二组、Ⅱ类场地、结构阻尼比0.05,计算地震影响系数结果α=0.0701。因此,本地区7度0.15g多层建筑地震反应较8度0.2g硬土地区还要强烈。作者从地震影响系数方面,可以初步推测框架结构体系建筑在水平地震作用下变形会较大,框架结构竖向抗侧力构件截面会较大。

作者对(1)-(5)轴部分的多层建筑,按框架、框剪两种结构类型分别建模型计算,并对结果比较如下:

首先采用纯框架结构体系建模计算,层间位移角按小于1/550进行控制,柱采用各种截面计算的各项指标:

X方向地震作用下最大层间位移角:1/237

Y方向地震作用下最大层间位移角:1/250

X方向地震作用下最大层间位移角:1/567

Y方向地震作用下最大层间位移角:1/625

柱在截面800×800时,水平地震作用下位移计算指标刚基本能满足要求,但是柱截面相对比较大,符合作者所进行初步计算的推测。

作者又按框剪结构体系进行结构建模计算,在两个楼梯间、电梯间布置剪力墙。柱截面采用600mm×600mm,楼梯、电梯间墙体厚为250mm。

(1)结构层间位移角按小于1/800进行控制,框架每层承担的地震剪力按0.2V0(V0-结构底部地震总剪力)进行控制,框架承担结构底部倾覆力矩小于底部总倾覆力矩的%50进行控制,结构地震计算结果各项指标如下。

X方向地震作用下最大层间位移角:1/1730

Y方向地震作用下最大层间位移角:1/879

(2)规定水平力作用下框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规)

(3)水平地震作用下框架部分承担地震剪力0.2V0调整系数

第2层,第1塔

0.2Vox=1351.62 1.5Vxmax=1387.94

0.2Voy=1172.93 1.5Vymax=2442.25

Coef_x Coef_y Vcx Vcy

2.217 1.000 609.607 1267.234

计算X、Y方向调整系数为1351.62/609.607=2.217,1172.93/ 1267.234=0.926<1.0取1.0。应注意,常用结构计算SATWE程序默认最大调整系数为2.0,设计人员需要根据计算结果,判断是否需要人为干预此系数。

根据以上周期、位移、底层框架占的倾覆力矩比、框架底部0.2V0各项计算指标,作者判断此时建筑结构为典型的框剪结构体系,计算结果满足规范的各项要求。柱截面由800mm×800mm减少为600mm×600mm,且形成了抗震设防多道防线,是一种较成功的结构类型。

3 结语

在地震作用强烈的高烈度地区多层办公楼,利用楼梯、电梯等部位布置剪力墙,建筑结构设计成框架-剪力墙体系。

(1)实现了框剪结构多道抗震设防,框架作为第二道防线的要求,提高了结构抗震性能。

(2)有效减少柱的截面,增大建筑有效利用空间。

参考文献

[1] 建筑抗震设计规范(GB50011-2010)[S].

[2] 建筑结构荷载规范(GB50009-2012)[S].

[3] 混凝土结构设计规范(GB50010-2010)[S].

作者简介:王建春(1979.01- ),男,中国中轻国际工程有限公司,工程师,研究方向:结构设计。

《安东石油多层办公楼结构类型选择》刊发于《建材发展导向》学术期刊,2016年3期 ,作者:安东石油多层办公楼结构类型选择

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