论文发表：上海市市南电力调度大楼结构设计及分析__墨水学术,论

所属栏目：电力论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:141

副标题#e#摘  要：通过合理的结构布置，满足抗震设防分类为乙类的高层建筑的抗震要求，通过合适的桩型选择，方便布桩并减少基础底板内力
关键词：框架—剪力墙 乙类建筑 地震作用 周期 层间位移 底板内力 轴压比
一、概述
上海市市南供电公司新建调度楼位于上海市莲花路和宜山西路交叉口东南侧，地块属于漕河泾开发区。主体为18层（结构19层），地下一层。紧靠主楼有二层地下车库。总建筑面积20000m2。建筑高度86.35m。是市南供电公司的办公楼及市南电力公司电力调度控制中心。 
      

二、结构布置
当结构师对整个建筑有了一定的了解后，就可以考虑建模了。建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足各方面的需要.现在进行结构设计的软件很多，常用的有PKPM，广厦，TBSA等，首先要建轴网，根据建筑图中的轴网建立结构轴网，然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的确定需要一定的经验，若刚开始无法确定，则可通过试算进行调整。柱子布置也需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念，柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用，适当的时候需要建议建筑更改柱网；当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置，梁截面相对容易确定一点，主梁按1/8~1/12跨度考虑，次梁可以相对取大一点主次梁的高度要有一定的差别。而主次梁的布置就是一门学问，这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面.总的原则的要求传力明确,次梁传到主梁，主梁传到柱，力求使各部分受力均匀。根据建筑物各部分功能的不同，考虑梁布置及梁高的确定。梁布完后，基本上板也就被划分出来了，当然悬挑板可在以后根据要求添加。梁板柱布置完后就要输入基本参数，包括混凝土强度、每一标准层的层高、，板厚、保护层，输入原则是严格按规范执行。当整个三维线框构架完成，就需要加入荷载及设置各种参数，包括板厚、板的受力方式、悬挑板的位置及荷载等，最后生成三维线框看效果，可以很形象的表现出原来在结构师脑中那个虚构的框架。
本工程主楼采用框架—剪力墙结构体系，裙房为框架体系，地下车库为框架体系。由于本工程主楼中第18层设置了电力调度控制中心，抗震设防分类属乙类建筑，地震作用按照上海地区的抗震设防烈度7度考虑，抗震措施应符合上海地区的抗震设防烈度提高一度的要求，即8度。因此，主楼框架的抗震等级为一级，剪力墙的抗震等级为一级。由于地下车库较大，又无上部建筑，裙房为大空间结构，刚度较弱，裙房和主楼设沉降、抗震缝脱开，自成体系。协调建筑平面布置，在主楼两端电梯及楼梯间处设置剪力墙筒体，中间办公区域设置框架。楼板采用现浇混凝土楼板，除满足竖向荷载要求外，最小楼板厚度取120mm，基础采用¢700钻孔灌注桩和整板基础。
三、电算及结果
计算过程就是利用电算软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程，在计算的时候我们需要根据实际情况调整软件的各种参数，以符合实际情况及安全保证，如果先前所建模型不满足要求，就可以通过计算出的各种图形看出，结构师可以通过对计算出的受力图、内力图、弯矩图等等对电算结果进行分析，找出模型中的不足并加以调整，反复至电算结果满足要求为止。然后再根据电算结果生成施工图，导出到CAD中修改，通常电算的只是上部结构，也就是梁板柱的施工图，基础通常需要手算，手工画图，现在通常采用平面法出图，也大大简化了图纸有利于施工。
本工程采用中国建筑科学研究院的SATWE程序对结构进行分析计算。主楼主要参数如下：地震基本烈度7度，场地为Ⅳ类，场地特征周期0.9s，修正后的基本风压#p#副标题#e#：0.61KPa。现浇混凝土等级六层以下为C50，六层以下为C40，框架抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为一级。
主要计算结果如下：
以平动为主的第一周期：T1=2.0562
以平动为主的第二周期：T2=1.9614
以扭转为主的第一周期：Tt=1.2210
X向最大层间位移角：1/1063，层间最大位移和层间平均位移比为1.04 
Y向最大层间位移角：1/1192，层间最大位移和层间平均位移比为1.07 
框架柱最大轴压比：0.69
四、结构设计要点
1、在结构布置时，根据建筑本身特点，剪力墙等应尽量对称布置，以减少地震作用下的扭转效应。本工程在平面两端设置基本对称的剪力墙筒体，对控制地震作用下层间位移及扭转十分有利。Tt/T1=0.59，构件层间最大位移和层间平均位移的比值为1.07，电算结果比较理想。
2、在确定建筑物的抗震等级及采取抗震措施时，应首先根据其使用功能的重要性确定其抗震设防类别。
3、框架柱断面尺寸的选择在框—剪结构体系中应首先满足轴压比的要求，并根据结构特点，沿建筑高度分级缩小。由于本工程在上部有楼板大开孔、空中花园及抽柱的大厅，因此柱截面只在四层收小一次。
4、在确定楼板厚度时，除了满足楼板平面内刚度外，同时应保证楼板平面外也具有相当刚度，以满足“楼板无限刚度”的基本假定，保证水平力的可靠传递，保证结构计算结果的准确性。本工程在主楼两端设置混凝土筒体对抗震十分有利，但筒体和框架之间连接较弱，因此楼板的作用更为重要。为保证地震作用下水平力的传递，现浇楼板最小厚度采用120mm，配筋双向双层拉通。
5、在结构平面及竖向不规则的地方应特别加强构造。本工程在十五层处楼板开洞大于1/3楼板宽度。因此在计算时将周边楼板设为弹性楼板假定，在结构布置时加强了洞口四周楼板的厚度及配筋。在十六层，建筑设置了两层高的空中花园。为保证结构刚度连续变化的要求，在楼层中间设置结构层，即：筒体内设楼板，框架部分只设置框架梁，不设楼板，以同时满足建筑及结构的要求。
6、基础采用厚板加桩的形式。首先按照满足抗剪及抗冲切的要求选择板厚，在布桩时尽量保证局部平衡，即每根柱及核心筒下的桩承载力和相应的上部荷载平衡，以减小底板内力。在运用TBSP对底板进行分析时，在框架柱周边应适当加密单元格的划分，消除峰值影响，得到比较合理的计算结果。
五、结论
通过本工程的设计，作者深刻体会到在高层结构设计中，概念设计是最重要的一个环节。只有正确的概念设计，再通过电算程序的分析和优化，才能做出较为理想的结构设计，并少走弯路。

参考文献
[1] 建筑结构荷载规范（GB 50009－2002）．北京：中国建筑工业出版社，2001 
[2] 混凝土结构设计规范（GB 50010－2002）．北京：中国建筑工业出版社，2002 
[3] 建筑抗震设计规范（GB 50011－2001）．北京：中国建筑工业出版社，2001 
[4] 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3－2002）．北京：中国建筑工业出版社，2002
[5] 建筑地基基础设计规范（GB 50007－2002）．北京：中国建筑工业出版社，2002