南方电力调度通信大楼结构设计.pdf

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第7期
广东土木与建筑
No.7
2005年7月
GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
JUL 2005
南方电力调度通信大楼结构设计
梁艳云倪萍
(广东省建筑设计研究院广州510010)
摘要:作为一座专业功能性很强的复杂高层建筑,为了实现其建筑设计方策的构思和满足建筑使用功能的要求
结构设计根据抗震理论对其结枸布置、构件材料选择等进行分析比较,并通过振动台试验验讧结枃抗震性能
关键词:结构抗震设计;振动台试验;转換梁;钢管混凝土柱
2.1结构体系
1工程概况
根据已确定的建筑设计方案,为了满足其平面
功能布置及立面变化需要,结构平面布置沿竖向大
该工程位于广州市珠江新城,其建筑设计方案体分为3段
由国外某建筑事务所完成,我院承担施工图设计部
(1)1~4层:沿西、北角布置4mx18m的“r"”形
分。该工程总建筑面积达36212m2,建筑总高度94m,楼面,东南側周边布置直至5层楼面,23m高的钢管
地下室共3层,平面尺寸为51.3mx74.8m,首层以上混凝土柱形成大空间中庭,在建筑物中央布置4个
(包括夹层)共21层,塔楼平面为正方形,尺寸为独立电梯、楼梯井形成核心筒,刚度中心偏向东南侧
44mx44m,高宽比H/D=2.14。地下3层作为车库兼(如图1a)
战时五级人防、设备用房,地下1、,2层则用作车库和
(2)5~10层:5层为转换层(如图2b),5~7层电
设备房。层高分别为4.0,4.8,4.0m,首层大堂局部5根梯井与4层相同,8层以上取消西北角电梯井筒,剪
钢管混凝土柱高23m,2层以上为多功能办公室。力墙刚度中心偏向东南。
(3)10层以上:沿东,南侧布置4mx18m的
2结构体系及抗震等级
ゴ”形楼面,与1~4层“r”相对应,西、北侧收进,
如图1b所示
本工程主体结构采用带高位转换层的框架一剪
各层梁、板结构布置除中部核心筒周围特殊处
力墙结构,属复杂的高层建筑结构,根据《建筑抗震理外,其余均按规则井字梁布置。5层结构转换层采
设计规范》、《中国地震动参数区划图》及《建筑抗震用梁式转换,为使荷载均匀传递到周边钢管混凝土
设防分类标准》,该工程属乙类建筑,7度抗震,按8柱上,转换梁平面布置为斜向交义梁系,为满足建筑
度抗震措施设计。建筑物安全等级为一级,结构构件要求,7~10层逐层抽去个别柱,在10层形成18mx
重要系数取1.1,框架及剪力墙抗震等级均为一级。27m大空间此部分大跨度梁采用有粘结预应力梁
L字
阑桁架
B
钢桁架
98060U「8X00.?90
Q1 BAGHLA
①②の③"④⑤⑥
①②のの③
400
A
(a)2~4层
(b)5层(结构转换层)
(c)11-~21层
图1结构平面图
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2005年7月第7期
梁艳云等:南方电力调度通信大楼结构设计
JUL 2005 No.7
本工程结构质量分布及刚度竖向分布较不均
匀,其质量中心在1-4层偏向西北,5~10层大致居4钢管混凝土柱设计及节点处理
中,再往上则偏向东南,总体上较多集中于东南,连
同该部位5~10层质量靠高位转换层向下传递,刚4.1首层大堂是建筑物的重要部分,建筑师对其周
度沿竖向变化上刚下柔,中庭局部刚度削弱较多。
边柱尺寸有严格的限制,为了满足建筑需要,达到预
对于这种复杂高层结构,我们采用了不同模型期的效果,我们进行了分析比较:若采用普通钢筋混
的程序TBSA5.0、 SATWE进行计算,其结果均能满凝土柱,抗震等级为一级,轴压比0.75,则柱截面将
足《高规》和《抗震规范要求》,但在地震作用下计算很大;若采用钢骨混凝土柱,则施工较麻烦。经认真
结果显示较大的扭转效应。为了验证并达到优化设研究比较,我们决定5根柱采用钢管混凝土柱,直径
计的需要,在业主的大力支持下,我们委托同济大1.1m,壁厚2mm,混凝土强度等级为C60,其优势在
学震动台实验室于2002年3月进行了结构模型抗于钢管的约束作用使管内混凝士处于三向受压状
震试验。结果显示,原型结构能满足我国现行抗震态,提高了柱的承载力、延性及抗震性能,柱截面比
规范“小震不坏”和“大震不倒”的抗震标准,但结构普通钢筋混凝土柱小,增大了建筑物有效面积,使建
具有较明显的扭转效区?,???
筑空间效果更突出,?施工速度更快。
应,对抗震不利。根据Z」Zペ
钢管混凝土柱计算参数为:弯矩M=3544kN·m,
试验情况,经多次与建
筑专业协商,决定将其/?
轴力N=2297kN,直径1.m,壁厚22mm,C60混凝
土J。=27.5N/m2。按照《钢管混凝土结构设计与施
结构布置调整为:增加
「.规程》(CECS28:90)进行以下计算:
周边框架梁梁高,并在
(1)偏心率影响系数:eo=M/N=3544/22297
西南、东西两角沿立面
1589,=(1.1-0.02x2)/2-0.528,eo/r.-0.301<1.55
増加斜撑(如图2),増区S?
则
v。=1/(1+1.85xev/r)=0.6423
强建筑物的抗扭刚度
[乳
(2)长细比影响系数:l=22m,eo/r=0.301<0.8,k
经反复验算和分析,扭
1-0.625xeo/r.=1-0.625x0.301=0.812,-=k?4-0.812x
转效应得到明最改善,Goるにたr、221786m,4H1861.124>4,列:
以扭转为主的第1自图2斜撑结构布置图
v1=1-0.115V/a-4=-0.5976
振周期与以平动为主的第1自振周期之比T/T<
(3)径厚比d/t=1100/22-50,长细比l/d=22/1
0.8,满足新く高规》(JCJ3-2002要求)。
=20,则钢管混凝土套箍指标为
A。_300xxx(1.12-1.0562)/4
0.931
3转换层设计
27.5×π×1.0562)/4
3.0(满足要求)
本工程结构主要薄弱部位是第5层转换层,为
N=.A.(1+V+O)
了加强该层结构刚度和整体性,提高转换构件的强
27.5xxx1.056X10/4x(1+0.931+0.931)
度,设计时对该层及其上、下层采取了加强措施,即
=69713kN
4~6层采用C40混凝土,5层楼板厚200m,转换大
柱承载力N。=y1vN=0.589×0.6423x69713=
梁处局部楼板厚300mm,上下双向配通长加强筋1226373kN>N=22297kN,满足设计要求。
@150,4、6层楼板厚150mm且同样设通长加强筋。4.2保证转换大梁梁端剪力和弯矩可靠地传递到
转换大梁采用普通钢筋混凝土梁,截面1000x2600,柱子上,是本工程结构设计的难点之一,如在钢管壁
梁端分别支承在剪力墙和钢管混凝士柱上,转换大上开洞使梁内钢筋都穿过钢管壁伸入柱内,则会削弱
梁配筋除按计算要求配置足够主筋外,还按构造增钢管的套箍作用,且施工质量难以保证。设计中将转