国家游泳馆结构抗震超限审查报告.docx

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国家游泳馆结构抗震超限审查报告

超限高层建筑工程抗震设防专项审查申报表

1.基本情况

建设单位北京市国有资产经营有限责任公司

工程名称北京国家游泳中心

建设地点北京市奥林匹克公园中心区

建筑面积80000m2（赛时）、100000m2（赛后）

申报日期2004年6月21日

勘察单位中航勘察设计研究院（综合甲级）

安评单位北京市地震局震害防御与工程地震研究所

设计单位中建国际国家游泳中心设计联合体

中国建筑工程总公司

中建国际（深圳）设计顾问有限公司（综合甲级）

澳大利亚PTW建筑师事务所

澳大利亚Arup工程顾问有限公司

2.抗震设防标准

抗震设防烈度8度

抗震设防类别乙类

设计地震动参数

2.1建筑抗震设计规范，50年超越概率63％，用于赛时下部砼结构、看台钢结构设计

2.2北京奥林匹克中心区工程场地地震安全性评价应用报告，100年超越概率63％，用于赛后下部砼结构、上部钢结构、跳台结构设计；100年超越概率3％，用于上部钢结构复核。

3.勘察报告基本数据

场地类别III类设计地震分组1组

平均剪切波速201m/s

覆盖层厚度约50m

液化类别8度地震作用下，地基土无液化可能

±0.00黄海标高45.90m

地下室基坑埋深约12m

桩基持力层名称埋深

⑥层卵石，埋深约28m，平均有效桩长18m

4.基础设计概况

4.1基础类型：

ф400钻孔压灌桩，平均有效桩长18m

桩型

单桩竖向承载力设计值（KN）

单桩抗拔承载力设计值（KN）

试桩极限

承载力（KN）

主筋

数量（根数）

承压桩一

1200

200

2481（抗压）

6ф16

1641

承压桩二

1200

350

2481（抗压）

6ф20

517

承压抗拔桩

1200

600

1430（抗拔）

12ф20

2208

4.2桩基设计：

a.赛后不计地下水浮力＋泳池满水＋静荷载×1.35＋活载×1.4——确定承压桩

b.赛时满计地下水浮力＋静荷载×0.9（泳池无水）——确定抗拔桩

c.赛后满计地下水浮力＋静荷载×0.9（泳池无水）——复核抗拔桩

d.赛后不计地下水浮力＋重力荷载×1.25＋泳池满水＋地震作用×1.3或风荷载×1.4——复核承压桩（单桩竖向承载力设计值×1.2）

4.3基础沉降和差异沉降

4.3.1基础最大沉降

计算方法

分层总和法手算

JCCAD

GB50007-2002

JGJ94-94

Mindin

实体深基法

最大沉降（mm）

29.01

23.01

33.30

26.34

4.3.2最大差异沉降

最大差异沉降大部分发生在筒体、泳池连接区，其斜率＜0.001

采取措施：

设置局部沉降后浇带

配置整体变形协调附加钢筋

4.4承台底板设计

4.4.1设计工况及方法

最不利设计工况：

满计地下水浮力—底板静荷载×0.9＋上部墙柱传来（静荷载×1.35＋活荷载×1.4）桩反力（桩反力中扣除水浮力影响，若桩反力为拉力，则不计）

设计方法：

1.带柱帽倒无梁楼盖经验系数修正法

2.带柱帽倒无梁楼盖厚板有限元分析（SAFE）

3.文克尔模型（模拟桩）变厚度厚板有限元分析（SAFE）

4.按桩最大反力设计单独承台

4.4.2控制标准

4.4.2.1按4.4.1四种设计方法全控，取最不力内力组合设计截面、配筋

4.4.2.2底板底面配筋控制正常工作状态下裂缝宽度≤0.2mm

4.4.3承台、底板截面、配筋主要结果

承台厚度1600mm底板厚度500mm

底板板面ф18-150（通长）

板底ф18-150（通长）、承台边附加ф20-150

承台底面ф25-150～ф28-75

混凝土强度等级C35

5.建筑结构布置和选型

外部钢结构单层±0.00以上高度（上弦钢管中心）30.587m

新型多面体空间延性钢框架结构

内部砼结构4层±0.00以上高度22.825m

现浇钢筋混凝土多筒体－框架结构；

整体地下室2层±0.00以下深度（底板底面）11.8m

设沉降、收缩后浇带贯通落地的现浇钢筋混凝土结构

结构高宽比外包钢结构30.587/176.538＝0.173

内部砼结构22.825/24＝0.951

防震缝：

±0.00以上内部混凝土结构设防震缝切割成4部分子结构（其间部分二层弱连廊，采用橡胶垫滑动铰支承，支座宽度满足罕遇地震下位移要求，侧向加防止滑落措施）

±0.00以下比赛池、跳水池、热身池池壁与内部混凝土主体结构间设防震缝兼伸缩缝断开，减小振动噪音对比赛影响

质量分布：

休闲娱乐中心、比赛大厅比赛池、跳水池空旷质量中心与平面形心偏心存在，偏向比赛区、热身区方向约5％

建筑平面和竖向规则性：

内部混凝土各子结构：

平面、竖向基本规则均匀。

但存在少量局部转换，看台斜板错楼面连接，冰球场后张有粘结预应力大梁引起质量刚度变化等不利因素

外包钢结构：

基本规则均匀。

新型结构待验证；因建筑设备功能要求，支承于＋1.009m、＋6.35m钢筋混凝土梁，预埋件焊接连接承受剪力、拉力、弯矩，灌浆承压

外包ETFE气枕结构：

自身无质量，新型充气结构，可能存在积水加荷危险

楼屋盖整体性：

内部混凝土结构楼盖板厚180～200mm，上部钢结构屋盖厚7.211m、墙体厚3.472m（5.876m）

抗震等级：

混凝土结构:

框架一级

剪力墙、筒体一级

支承钢结构框架特一级

钢结构：

采用不超过12层钢框架结构抗震措施

6.结构计算分析及主要结果

6.1荷载作用分析、取值及组合

6.1.1重力荷载分析及取值

混凝土结构：

详结构施工图设计总说明

钢结构：

墙、屋面重力荷载分析及取值

ETFE充气枕及连接支承构件0.25kN/m2，设备、管道0.25kN/m2，共0.5kN/m2。

在墙、屋面内外表面均输入0.25kN/m2（考虑到可能的声学材料，附加0.15kN/m2），实际墙、屋面内外表面均为0.4kN/m2。

马道、风管荷载

a）马道梁上加分布线荷载2.5kN/m。

b）两边虚线框区域每个节点加1kN荷载，吊风管。

c）部分马道梁端节点加5kN荷载作为音箱、维修荷载。

马道

马道

马道

马道

球节点荷载：

每个节点加球自重0.6kN。

两个显示屏荷载：

悬挂点集中荷载5kN/个，详荷载图

排烟风机荷载：

下列区域内的点每点加2kN，详荷载图

x=-1.2，y=29.57至x=9.61,y=23.44

x=18.03,y=20.43至x=30.65,y=31.25

x=13.22,y=-71.39至x=24.04,y=-77.52

x=32.45,y=-80.52至x=45.07,y=-69.71

屋面玻璃窗荷载：

玻璃窗周边梁加2.26kN/m荷载，详荷载图

考虑可能的悬挂广告等，下弦每节点加2kN荷载。

屋面活载：

0.3kN/m2<雪荷载，活载与雪载不同时组合，故合并计入雪荷载。

6.1.2雪荷载（活荷载）分析与取值

基本雪压s0=0.55kN/m2，（规范100年重现期0.45kN/m2，参照维护结构风洞试验报告取值，提高安全度）

1雪1（均布）、活1积雪分布系数μr1.0

0.55kN/m2

2雪2（北风）、活2积雪分布系数μr0.75、1.25

0.4125kN/m2

0.6875kN/m2

3雪3（南风）、活3积雪分布系数μr0.75、1.25

0.4125kN/m2

0.6875kN/m2

4雪4（西风）、活4积雪分布系数μr0.75、1.25

0.6875kN/m2

0.4125kN/m2

5雪5（东风）、活5积雪分布系数μr0.75、1.25

0.4125kN/m2

0.6875kN/m2

屋面雨水荷载分析，100年一遇，天沟积水深113mm，计1.4超载系数，屋面雨水荷载为0.29kN/m2<0.55kN/m2（雪荷载），屋面雨水荷载不另计，但需加强管理。

6.1.3风荷载分析与取值

基本风压w0=0.5kN/m2（100年重现期）

B类地貌

风压高度变化系数μz

墙体统一取μz20=1.25

屋盖统一取μz30=1.42

体型系数μs如下（俯视图）

-0.7

-0.7

-0.6

-0.5

+0.8

风向

风振系数βz取1.0（计及30m高建筑，Tx1=1.12s，Ty1=1.2s，水平风振影响小）

-0.4375kN/m2

1风1（南风）

-0.4375kN/m2

-0.3125kN/m2

-0.426kN/m2

0.5kN/m2

-0.4375kN/m2

2风2（北风）

0.5kN/m2

-0.426kN/m2

-0.4375kN/m2

-0.3125kN/m2

-0.3125kN/m2

3风3（东风）

-0.4375kN/m2

-0.426kN/m2

-0.4375kN/m2

0.5kN/m2

4风4（西风）

0.5kN/m2

-0.4375kN/m2

-0.3125kN/m2

-0.426kN/m2

-0.4375kN/m2

各向风荷载另外考虑屋面向下的正风压工况，风压为0.2kN/m2，反映竖向风振不利影响。

6.1.4温度作用分析及取值

6.1.5地震作用分析及取值

6.1.5.1场地水平向地震动峰值加速度反应谱

6.1.5.1.1场地安评报告100年超越概率63％（小震），阻尼比

ξ＝0.05用于赛后内部混凝土结构（含跳台），截面验算、位移控制

6.1.5.1.2场地安评报告100年超越概率63％（小震），阻尼比ξ＝0.02

用于上部钢结构截面验算、位移控制

6.1.5.1.3场地安评报告100年超越概率3％（大震），阻尼比ξ＝0.02，基坑深约12m，考虑基底谱与地表谱综合影响，修正取Tg=0.7s（地表谱Tg=1s），αmax＝1.29（地表谱αmax=1.42），γ＝1.15（地表谱γ＝1.25），用于上部钢结构弹性大震极限承载力复核

6.1.5.1.4场地安评报告100年超越概率3％（大震）阻尼比ξ＝0.05，

用于上部钢结构静力弹塑性pashover分析、Arup截面承载力复核

6.1.5.1.5场地安评报告50年超越概率63％（小震），阻尼比ξ＝0.02，用于赛时临时看台钢结构截面复核、位移控制

6.1.5.1.6建筑抗震设计规范，50年超越概率63％（小震），阻尼比ξ＝0.05，用于赛时内部混凝土结构截面复核、位移控制

6.1.5.2场地竖向地震动峰值加速度反应谱

采用场地水平向反应谱值αmax×0.65，用于上部钢结构抗震设计

6.1.5.3建筑抗震设计规范竖向地震作用标准值

考虑本场地安评报告100年超越概率10％（中震），基本地震加速度a＝262gal

偏安全，取15％重力荷载代表值作为竖向地震作用标准值

用于上部钢结构、内部砼结构预应力大梁截面验算、位移控制

6.1.5.4水平向地震动加速度时程曲线

6.1.5.4.1场地人工模拟地震波

①100年超越概率63％，20秒

用于赛后