威海乐天双子星超限工程两种结构软件比较分析实例

2017-11-21刘松石

绿色环保建材 2017年9期

关键词：乐天层间剪力

王科刘松石郝政

1.山东建大建筑规划设计研究院；2.山东省建筑科学研究院；3.济宁市建筑市场稽查队

威海乐天双子星超限工程两种结构软件比较分析实例

王科1刘松石2郝政3

1.山东建大建筑规划设计研究院；2.山东省建筑科学研究院；3.济宁市建筑市场稽查队

本文以威海乐天双星东西超限双塔结构为分析对象，对结构总质量、总剪力、最大层间位移角及动力特性进行了两种软件的比较，结果表明结构整体指标良好，能满足规范的各项要求。

超限工程；地震作用；剪力墙结构

1 工程概况

乐天·双子星项目是乐天·世纪城项目五期工程。乐天·世纪城项目是集商务、商业、居住、旅游、休闲、娱乐功能等为一体的超大型综合性地产项目。

乐天·世纪城项目地处威海经济技术开发区繁华中心地段，南起上海路、北至渤海路、东靠海滨路，西临威海主干道青岛路（机场路）。

本项目所在第五期位于整个项目的最南侧，紧邻上海路。项目由东西双塔和5层裙房构成，其中东塔为公寓式办公，西塔由写字楼和创意办公构成，裙房一层为商业，2～4层为办公。总占地35.55亩，总建筑面积约10.7万平米，其中地上建筑面积约6.6万平米，地下建筑面积约4.1万平米。

2 设防标准与设计等级

1）本工程的设计基准期为50年，结构设计使用年限为50年。

2）本工程建筑结构设计安全等级为二级，结构重要性系数Y。=1.0。

3）人防地下室：根据甲方要求，本工程人防地下室不在本设计范围内，由甲方另行委托设计。

4）本工程地基基础的设计等级为甲级。

5）本工程结构的抗震设防类别为丙类。

6）本工程建筑场地地震基本烈度为7度，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，规范反应谱特征周期为Tg=0.35秒；抗震构造措施采用的抗震设防烈度为7度。

7）本工程两个塔楼均采用剪力墙结构，塔楼结构高度均为140.6m，属于B级高度钢筋混凝土高层建筑。框架和剪刀墙的抗震等级从地下四层到顶层均为一级。

3 超限设计的计算分析及论证

3.1 计算模型及主要计算参数

1）以地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，将上部结构分为西塔和东塔两个独立的结构单元，分别建立模型进行结构计算与分析（非多塔，为方便计算基础荷载两个模型各附带整体地下室）。嵌固部位的判定以分塔模型为准。

2）仅考虑水平地震作用，不考虑竖向地震作用。地震作用计算采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解方法，并考虑偶然偏心和双向地震的影响。

3）混凝土容重为26KN/m3，连梁钢度折减系数为0.60，中梁刚度增大系数为2.0，框架梁梁端负弯矩调幅系数为0.85，梁内力增大系数为1.0，梁扭矩折减系数为0.4，周期折减系数采用0.90。

3.2 多遇地震作用下弹性分析的规范反应谱法

反应谱采用《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.1.5条和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.3.8条规定的地震影响系数曲线，特征周期采用0.35S，结构阻尼比采用0.05，多遇地震作用下的水平地震影响系数最大值为0.12。下面将主要计算结果分别进行对比、分析和论证。

3.3 结构总质量、总剪力、最大层间位移角及两种软件的比较

1）西塔

Y向Y向项目结构总质量（t）地震作用风荷载作用Dmax(mm)△u/h所在楼层15398 1228225 56.30 1/1675 36 1.14 3 1.67%96.45%15034 1376206 55.83 1/1859 36基底总剪力基底总倾覆弯矩（Kn.m）顶点位移最大层间位移角最大位移比（考虑偶然偏心）最大位移比所在楼层底层剪重比有效质量系数基底总剪力（kN）基底总倾覆弯矩（Kn.m）顶点位移最大层间位移角Dmax(mm)△u/h所在楼层SATWE X向108024 15067 127565 0 62.07 1/1932 36 1.30 3.4 1.62%99.50%17359 155122 0 65.25 1/1771 36 15506 1285262 57.97 1/1773 36 1.20 3.4 1.67%99.97%15076 1397069 55.97 1/1898 36 GSSAP X向104240 15151 1217881 56.42 1/1938 36 1.26 5 1.65%96.44%17149 1534087 62.04 1/1951 35

2）东塔

项目结构总质量（t）Y向Y向地震作用16494 2015502基底总剪力基底总倾覆弯矩（Kn.m）项点位移 Dmax(mm)GSSAP X向134456 15999 1963298 SATWE X向138811 16368 194165 6 53.88 15591 1961451 50.81 58.0856.45

△u/h所在楼层1/2156 7、8 1/2218 25 1/2186 8 1.19 6 1.66%96.15%14999 1573767风荷载作用最大层间位移角最大位移比（考虑偶然偏心）最大位移比所在楼层底层剪重比有效质量系数基底总剪力（kN）基底总倾覆弯矩（Kn.m）顶点位移最大层间位移角1.27 4 1.69%96.30%14591 1294319 35.26 1/3076 7、8 Dmax(mm)△u/h所在楼层1.28 3、4 1.72%97.35%12192 1392775 1/2227 11 1.19 5、6 1.70%96.24%14179 161981 3 42.19 1/2806 11 35.65 1/3256 12 32.44 1/3613 8

从以上两个表格，我们可以看出，两栋塔楼的SATWE和GSSAP计算结果均差别不大，在计算振型数为30个时，两个方向的有效质量系数也满足规范不小于90%的规定。可以说明，两种软件的计算均可以采纳，用于结构的计算分析和施工图设计。

3.4 动力特性分析及两种软件的比较

1）西塔。西塔的计算振型数为30个，其中前6阶振型列表如下：

SATWE GSSAP主要振型1 2 3 4 5 6周期（S）2.844 2.827 2.076 0.895 0.881 0.709平动系数X 0.87 0.11 0.02 0.87 0.03 0.11平动系数Y 0.11 0.89 0.00 0.03 0.97 0.00扭转系数0.02 0.00 0.98 0.10 0.00 0.89周期（S）2.798 2.699 2.058 0.874 0.832 0.711平动系数X 0.00 0.97 0.03 0.00 0.84 0.21平动系数Y 1.00 0.00 0.00 0.99 0.01 0.01扭转系数0.00 0.03 0.97 0.01 0.15 0.78

第一振型-Y向第二振型-X向第三振型-扭转

从上表可以看出，两种软件计算的结构主要周期差别不大，可以采信。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，SATWE为Tt/T1=2.076/2.844=0.730，GSSAP为Tt/T1=2.058/2.798=0.735，均满足B级高度高层建筑限值0.85的规定。

2）东塔。东塔的计算振型数为30个，其中前6阶振型列表如下：

SATWE GSSAP主要振型1 2 3 4 5 6周期（S）2.896 2.698 1.871 0.908 0.878 0.644平动系数X 1.00 0.00 0.00 0.98 0.01 0.01平动系数Y 0.00 1.00 0.00 0.01 0.97 0.02扭转系数0.00 0.00 1.00 0.01 0.01 0.97周期（S）2.904 2.854 2.033 0.951 0.889 0.727平动系数X 1.00 0.00 0.01 0.00 0.99 0.01平动系数Y 0.00 1.00 0.00 0.99 0.00 0.43扭转系数0.00 0.00 0.99 0.01 0.01 0.56