房山苏宁超限报告.docx
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房山苏宁超限报告
北京房山苏宁电器广场超限高层
抗震设计可行性分析报告
南京市建筑设计研究院有限责任公司
2012-2-6
批准：
APPROVED
陶鹤进
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
审定：
EXAMINED
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
审核：
AUDITED
江韩
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
项目负责：
PROJECTMANAGER
罗明辉
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
专业负责：
DISCIPLINECHARGE
吴靖坤
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
校对：
CHECKED
吴靖坤
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
设计：
DESIGNED
徐海华李培培
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
编制：
COMPILED
吴靖坤徐海华
（签名）
SIGNATURE
（日期）
DATE
目录
第一部分：
1、工程概况及设计依据第1页
1.1工程概况第1页
1.2设计依据第1页
2、结构设计概况第2页
2.1地震作用第2页
2.2基础设计第2页
2.2.1地质条件第2页
2.2.2基础方案第3页
2.3上部结构设计第3页
2.4材料第4页
2.4.1混凝土第4页
2.4.2钢筋第4页
2.4.3钢材第4页
3、超限情况第4页
3.1高位转换超限第4页
4、采取措施第4页
5、分析结果第4页
5.1SATWE与PMSAP主要结果指标第4页
5.2弹性时程分析结果第6页
5.3计算结果分析第6页
6、结论第7页
第二部分：
建筑专业扩初图纸
第三部分：
结构专业扩初图纸
第四部分：
SATWE计算结果文件
第五部分：
PMSAP计算结果文件
1.工程概况及设计依据
1.1工程概况
本工程用地位于北京房山区良乡商业核心区，东至拱辰大街，西至工行良乡支行，南至良乡中路，北至现状路家胡同。
本项目为集商业、住宅为一体的城市综合体。
建筑层数：
地上13层，地下2层加非机动车库局部夹层。
总建筑面积约2万平方米，其中地下二层及夹层为停车库和设备用房，约3397平方米；地下一层商场，约2448平方米；一~五层为苏宁电器旗舰店，约9754平方米；六~十三层为住宅，约4333平方米，房屋总高度为51.40米，屋顶构架顶高度为55.80米。
单层面积较小，作为电器卖场，需要较大的开敞空间。
因此建筑方案要求，五层及以下不能布置太多的剪力墙，六层及以上为小开间的住宅，因此形成高位转换。
本报告主要针对结构的高位转换超限情况进行分析。
图1为建筑效果图。
图1建筑效果图
1.2设计依据
规范名称
编号
《建筑结构可靠度设计统一标准》
GB50068-2001
《工程结构设计基本术语和通用符号》（2007年版）
GBJ132-90
《建筑结构设计术语和符号标准》
GB/T50083-97
《建筑结构荷载规范》（2006年版）
GB50009-2001
《建筑结构制图标准》
GB/T50105-2001
《中国地震烈度表》
GB/T17742-1999
《建筑工程抗震设防分类标准》
GB50223－2008
《建筑抗震设计规范》
GB50011-2010
《混凝土结构设计规范》
GB50010-2010
《建筑地基基础设计规范》
GB50007-2002
《岩土工程勘察规范》
GB50021-2009
《人民防空地下室设计规范》
GB50038-2005
《地下工程防水技术规范》
GB50108-2008
《钢结构设计规范》
GB50017-2003
《型钢混凝土混合结构技术规程》
JGJ138-2001
《建筑桩基技术规范》
JGJ94-2008
《高层建筑岩土工程勘察规程》
JGJ72-2004
《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ3－2010
《钢骨混凝土结构技术规程》
YB9082-2006
《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》
CECS230:
2008
《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》
建质[2010]109号
与本设计相关的北京市现行规范、规程、规定。
2.结构设计概况
2.1地震作用
按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，对于结构分析和设计采用的建筑物分类参数如下：
表1建筑物分类参数
结构设计使用年限
50年
建筑结构安全等级
二级
建筑抗震设防分类
标准设防类（丙类）
建筑高度类别
A级高度
地基基础设计等级
乙级
抗震设防烈度
8度
抗震措施
8度
抗震等级
框支柱：
特级；普通框架：
一级；
剪力墙：
地下二层～七层为特级，七层以上二级
设计基本地震加速度峰值
0.20g
场地类别
Ⅱ类
设计分组
第一组
特征周期
0.35秒
阻尼比
4%
2.2基础设计
2.2.1地质条件：
本工程的地质勘探报告由北京市城乡建设勘察设计院提供，编号为城2011技005。
在钻孔揭露深度范围内，场地地层土质由上而下依次为：
1、人工堆积层
该层分布于地表，厚度一般为2.0m左右，最大厚度约为3.6m。
其层底标高最低为40.13m，为杂填土①层。
2、新近沉积层
该层分布于标高40.13~43.31m以下，其主要土层为：
粘质粉土—砂质粉土②层，褐黄（暗）、中密~密实、稍湿~湿，可塑，中压缩性~中低压缩性。
3、一般第四纪沉积层
该层主要分布于标高35.72~38.45m以下，其土层为：
粉质粘土—粘质粉土③层，褐黄、湿~很湿，可塑，中压缩性。
该层夹有低压缩性砂质粉土③1
层、中压缩性粘土③2层。
重粉质粘土—粉质粘土④层，褐黄、很湿，可塑，中低压缩性。
该层夹有低压缩性砂质粉土④1层、中压缩性粘土④2层和中密的细砂—中砂④3层。
卵石⑤层，杂色，密实，饱和，卵石主要成份为石灰岩、砂岩、砾岩等，卵石未风化，卵石粒径一般为4~5cm，卵石最大粒径约为10cm，呈圆~亚圆状，级配较好，中细砂充填，充填物含量约25%，含少量漂石。
该层部分地段沉积有低压缩性粉质粘土⑤1层和密实的细砂⑤2层。
4、基岩
中生代白垩纪强风化泥岩⑥层，基岩顶面标高为14.61~17.07m，岩石风化程度属强风化，岩石坚硬程度属极软岩，岩体结构类型属散体状结构。
各土层的性质如下表：
表2土层岩土参数表
土层编号
地层岩性
天然密度
（g/cm2）
压缩模量ES（Mpa）
粘聚力с
（kPa）
内摩擦角ф
（°）
桩侧阻力
标准值（kPa）
桩端阻力
标准值（kPa）
地基承载力标准值fka（kPa）
E100
E200
E300
①
杂填土
1.90*
②
粘质粉土—砂质粉土
1.91
10.33
11.79
22.38
23.19
160
③
粉质粘土—粘质粉土
1.89
10.00
10.88
12.01
27.15（直剪快剪）
12.95（直剪快剪）
30
200
25.63（三轴UU剪）
4.28（三轴UU剪）
③1
砂质粉土
1.98
22*
35
210
③2
粘土
1.87
8.51
9.25
9.85
30
200
④
重粉质粘土—粉质粘土
1.98
11.65
12.38
13.15
30
230
④1
砂质粉土
2.05
28.8
29.18
29.8
35
250
④2
粘土
1.94
9.8
10.64
11.34
30
210
④3
细砂—中砂
1.95*
35*
40
240
⑤
卵石
1.95*
45*
80
1500
500
⑤1
粉质粘土
2.00
15.72
16.63
17.50
30
350
280
⑤2
细砂
1.90*
40*
40
600
270
⑥
泥岩
2.06
45*
100
1000
300
说明：
1、表中天然密度、压缩模量为平均值，粘聚力和内摩擦角为标准值。
2、表中加注*者为经验计算值或经验值。
3、表中桩侧阻力标准值及桩端阻力标准值依据《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ11-501-2009）表9.2.2-1~9.2.2-2查得。
4.表中所提各分层土地基承载力标准值是在基础宽度取3m，基础埋深取1.5m工况下的承载力标准值，仅供作为评价土性之用。
2.2.2基础方案：
本工程基础设计等级为乙级，拟采用天然地基方案，地基持力层取为粉质粘土—粘质粉土③层，其下伏各地层承载力均较好，不存在软弱下卧层问题，③层土的地基承载力标准值fka=200kPa。
经修正后可达fka=490kPa。
主楼下整体筏板取1500厚，裙楼柱下无梁板取为600厚。
主楼下沉降约为1厘米，满足规范要求。
为调节主裙楼之间的沉降差，在主裙楼之间设置沉降后浇带，其封闭时间根据沉降报告确定。
图2土层分布图
2.3上部结构设计
根据建筑功能要求，本工程采用部分框支剪力墙结构。
上部住宅采用全剪力墙结构，底部商业采用框架柱＋部分落地剪力墙的框架剪力墙结构，不落地剪力墙在第五层采用转换梁进行转换。
裙楼剪力墙布置，尽量利用现有楼电梯间，不对商业空间进行阻隔。
主楼下的剪力墙尽可能的安排落地，让上部剪力墙与下面商业配套部分的剪力墙尽可能地对齐。
除了楼电梯间的剪力墙均上下对齐外，完全落地的剪力墙还有6片。
需要进行转换的墙约有8片，这样落地剪力墙占全部剪力墙的1/2强。
由于转换梁上所抬楼层只有8层，竖向荷载较小。
经分析转换柱的断面取为1000x1000；转换梁的断面为1000x1200和800x1150两种。
由于首层满足嵌固端条件，在进行结构整体分析时，将嵌固端定在±0.00处。
图3为住宅平面及五层平面布置图，图4为结构计算三维示意图。
各层详细的建筑、结构平面图见报告附页。
图3住宅平面及五层平面布置图
图4结构三维示意图
2.4材料
2.4.1混凝土
混凝土等级的选用见下表3。
楼层位置
剪力墙
钢筋混凝土框架柱
梁、板
F1~F4
C60
C60
C30
F5
C60
C60
C40
F6~F7
C60
C30
F8~F9
C50
C30
F10~F11
C40
C30
F12~F13
C30
C30
2.4.2钢筋
采用HRB400级钢材。
2.4.3钢材
结构钢材选用国产Q345-B。
型钢钢号：
所有热轧型钢按GB/T11263-1998。
3.超限情况
3.1高位转换超限
本工程为部分框支剪力墙结构，8度设防，转换层为第五层，根据建质[2010]109号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（2010年7月）附录一表三，属高位转换超限，应进行超限高层建筑工程抗震设防专项审查。
另外建筑本身还存在塔楼偏置，竖向体型收进等特征。
有利条件是房层总高度仅55.80米，小于60米，转换层以上仅有八层。
4.采取措施
1、按规范要求采用SATWE与PMSAP两种三维空间分析软件进行整体内力和位移分析计算，考虑偶然偏心及双向地震作用，并进行弹性时程分析。
2、布置塔楼剪力墙时，在满足侧移变形及承载力的情况下尽可能布置均匀、减薄墙体、减轻重量，能落地的落地，不能落地的落在框架柱网上的转换梁上（基本是一级转换，局部采用二级转换），通过控制墙体厚度变化使转换层上下层刚度接近，不出现突变，上下均匀，和顺变化。
3、上部塔楼相对下部楼层偏右偏上，通过裙房内适当位置布置一定厚度的墙体使上部结构质心、刚心尽量重合，减小扭转效益。
4、加厚转换层楼板以有效传递上部结构地震作用，使底盘有良好的整体性；同时板适当提高配筋率，双层通长配筋。
同时亦适当加强转换层上下层的楼板。
5、转换梁及框支柱均采用型钢混凝土梁及型钢混凝土柱以提高其延性，控制框支柱轴压比（最大值为0.43，小于0.6），剪力墙轴压比（最大值为0.17，小于0.5）,型钢柱含钢率控制在5.0％以上。
6、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）第10.2.6条，框支柱和剪力墙的底部加强部位抗震等级属特一级。
框支柱的纵筋最小配筋率及体积配箍率按现行规范适当提高采用。
7、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.11.1条要求，综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建筑造费用、震后损失和修复的难易程度等各项因素，将本工程的结构抗震性能目标选定为D级。
图5型钢柱示意图
5.分析结果
5.1SATWE与PMSAP主要结果指标
表4计算分析主要结果指标
序号
科目
程序一（SATWE）
程序二（PMSAP）
规范控制值
1
周期/s
T1
0.8245（Y向平动）
0.8421（Y向平动）
-
T2
0.7712（X向平动）
0.7733（X向平动）
T3
0.5408（扭转）
0.5359（扭转）
2
周期比
0.656
0.636
≤0.85
3
剪重比（％）
X向
6.01
5.81
≥3.2
Y向
5.94
5.73
4
有效质量系数（％）
X向
94.18%
94.6%
≥90
Y向
94.30%
95.3%
5
刚重比
X向
17.70
18.92
≥1.4整体稳定满足，≥2.7不需要考虑重力二阶效应
Y向
16.42
17.24
6
层间位移角
地震作用
X向
1/1117
1/1222
1/1000
Y向
1/1091
1/1246
风荷载
X向
1/8367
1/7865
1/1000
Y向
1/6388
1/6553
7
最大层间位移比
X向
1.12
1.13
≤1.4
Y向
1.39
1.40
8
楼层刚度比最小值及所在楼层数
X向
1.3093/5层
1.16
≥1
Y向
1.2013/5层
1.29
9
楼层抗剪承载力比最小值
X向
0.96
1.01
≥上一层受剪
承载力75%
Y向
1.00
1.02
10
转换层下部与上部等效侧向刚度比
X向
3.32
-
≥0.8
Y向
4.29
-
11
底层柱/墙轴压比最大值
0.43/0.17
0.42/0.18
0.6/0.5
12
结构总质量/t
26680.3
26595.7
-
注：
1、转换层下部与上部等效侧向刚度比按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）附录E中E.0.3条规定。
2、刚度比为本层侧移刚度与上一层相应侧移刚度70％的比值或上三层平均侧移刚度80％的比例之较小值。
图5～图8为地震作用下SATWE和PMSAP程序结果的比对：
图6最大层间位移角曲线
图7最大楼层位移曲线
图8最大楼层剪力曲线
图9最大楼层弯距曲线
5.2弹性时程分析结果
选取II类场地土对应的七条特征周期为0.35的的地震波（其中三条人工波，四条天然波）做时程分析，根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》要求，平均值与CQC法的计算结果进行比较，其中地震波分别为RH2TG035、RH3TG035、RH4TG035、TH1TG035、TH2TG035、TH3TG035、TH4TG035，时程分析结果见图10～图13。
图10最大楼层位移曲线
图11最大层间位移角曲线
图12最大楼层剪力曲线
图13最大楼层弯矩曲线
5.3计算结果分析
1、多遇地震作用下，结构的总位移、层间位移、剪重比、平扭周期比均满足要求。
扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期之比为0.66，比JGJ3-2010第3.4.5条规定的限值0.85低很多，显示本结构有较合理抗侧移刚度，结构的抗扭转刚度大。
剪重比距规范限值也有较大的富余，表明结构具有较好的抗剪承载力。
2、虽然结构整体有竖向收进，但计算结果反应，结构的各层上下层刚度比、抗剪承载力比、转换层下上刚度比均满足规范要求，表示结构竖向各层抗侧力构件布置均称合理。
无明显的薄弱层，下步施工图设计时仅需考虑对转换层进行适当加强。
3、扭转规则性考量。
考虑5%偶然偏心时，单向地震作用下（两个水平地震分量分别考虑）引起的楼层竖向构件的最大水平位移和平均值之比以及层间位移最大值与层间位移平均值比值，绝大多数情况下均在1.2以内，仅在Y+偶然偏心地震作用工况下，在结构转换层以下局部楼层超1.2，最大值1.39<1.40，虽属扭转不规则，但也不超过规范规定的不应限值。
由于塔楼偏置引起的的结构一～五层X向偏心率0.18，Y向偏心率0.27，均控制到30%以内。
4、主要结构竖向构件（框支柱、落地剪力墙）的轴压比均比规范限值低很多，这表明竖向构件具有较大的延性。
增加了罕遇地震作用下结构的安全度。
5、时程分析中每条时程曲线计算所得的底层剪力均大于CQC法所得剪力的65%，七条时程分析曲线的底部剪力的平均值大于CQC法所得的剪力的80%。
弹性时程分析计算满足规范要求。
由时程分析结果可知在地震作用主方向上，楼层剪力、层间位移等计算指标均小于CQC法的计算值，无明显薄弱层。
6.结论
Ø多遇地震下，整体结构保持弹性，整体结构完好。
采用SATWE和PMSAP两个软件进行整体分析，各项整体指标是合理、可行的，各项超限内容指标均控制在规范允许范围内。
Ø通过弹性时程分析补充验算，各项整体响应指标基本都在反应谱分析结果以内。
表示按CQC法的计算结果进行构件设计是可靠的。
综上所述，结构总体抗震性能满足要求。
总体结构的竖向刚度、扭转效应、扭转周期等计算指标能控制在合理的范围内，结构舒适度满足规范要求。
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