EPC項目學(xué)校校園大學(xué)項目結(jié)構(gòu)設(shè)計重難點分析及對策

PAGE目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計重難點分析及對策 11.1.1.1超限高層抗震設(shè)計 11.1.1.2大跨懸索屋蓋設(shè)計 61.1.1.3基礎(chǔ)設(shè)計中土洞和溶洞的處理 7該內(nèi)容為最新國企高分中標的施工投標方案的內(nèi)容，有完整各級標題和正文格式，高度契合本年度最新施工及評標標準！-林工結(jié)構(gòu)設(shè)計重難點分析及對策本次結(jié)構(gòu)設(shè)計就超限高層抗震設(shè)計、大跨懸索屋蓋設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計中土洞和溶洞的處理等三項主要重難點進行分析，并提出施工圖階段的針對性解決措施。超限高層抗震設(shè)計公共中心組團音樂廳、會議中心、圖書館、預(yù)留發(fā)展中心均存在三項以上不規(guī)則，屬于超限高層建筑。不規(guī)則項的存在導(dǎo)致結(jié)構(gòu)多處較薄弱，影響結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。如何保證結(jié)構(gòu)安全性并在短時間內(nèi)通過專家審查是本次設(shè)計難點。因此，在施工圖階段，需要對不規(guī)則項進行細致研究，擬采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置、補充計算分析及加強構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)抗震性能。（1）音樂廳超限高層抗震分析現(xiàn)以公共中心組團音樂廳為例，進行超限判斷、多遇地震作用下整體指標對比，進行樓板應(yīng)力分析、關(guān)鍵構(gòu)件驗算以及靜力彈塑性分析。1）超限判斷音樂廳存在以下不規(guī)則項：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板不連續(xù)、立面收進、局部有傳層柱，存在四項不規(guī)則項，為超限高層。2）多遇地震作用下整體指標對比采用YJK（結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）和ETABS（結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）進行對比分析，振型組合方式采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法，考慮偶然偏心地震作用，對整體計算結(jié)果進行對比分析，圖5.5-8為YJK（結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）和ETABS（結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）計算模型。層間位移角由多遇地震控制，最大層間位移角滿足規(guī)范關(guān)于層間位移角不大于1/800的要求，詳見圖5.5-9。YJK（結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）模型ETABS（結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）模型音樂廳兩種空間結(jié)構(gòu)分析軟件模型分析音樂廳X向樓層位移角對比音樂廳Y向樓層位移角對比音樂廳兩種軟件樓層位移角對比分析3）樓板應(yīng)力分析音樂廳三層樓板應(yīng)力計算結(jié)果詳見圖5.5-10，計算結(jié)果顯示：樓板主壓應(yīng)力遠小于混凝土抗壓強度設(shè)計值；中震作用，絕大部分樓板主拉應(yīng)力均小于混凝土抗拉強度設(shè)計值，局部樓板薄弱處存在應(yīng)力集中，主拉應(yīng)力較大，施工圖階段擬通過加大配筋解決應(yīng)力較大問題，樓板在中震作用下基本處于彈性狀態(tài)；在大震作用下樓板大部分主拉應(yīng)力均小于混凝土抗拉強度標準值，樓板在大震作用下能保證不屈服。音樂廳三層樓板中震作用下樓板應(yīng)力音樂廳三層樓板大震作用下樓板應(yīng)力音樂廳樓板應(yīng)力分析結(jié)果分析4）關(guān)鍵構(gòu)件驗算本工程關(guān)鍵構(gòu)件性能目標設(shè)定為在中震作用下抗剪彈性、抗彎不屈服，分別驗算底層柱及剪力墻的抗震性能，計算結(jié)果見圖5.5-11，通過計算分析，墻柱能滿足中震下的性能目標。音樂廳底層框架柱在中震作用下N-M曲線音樂廳底層剪力墻在中震作用下的應(yīng)力云圖音樂廳底層關(guān)鍵墻柱中震性能驗算結(jié)果分析5）靜力彈塑性分析本工程采取三維靜力彈塑性分析方法對結(jié)構(gòu)進行彈塑性分析，計算出結(jié)構(gòu)的性能點，由結(jié)構(gòu)的性能點，得出各層的位移，從而計算層間位移角，判定結(jié)構(gòu)是否滿足大震變形要求；由結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸的分布判斷結(jié)構(gòu)薄弱層所在；結(jié)構(gòu)在大震作用下有較大的非彈性變形，需要控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免倒塌，達到大震不倒的設(shè)防目標。靜力推覆計算結(jié)果見圖5.5-12、圖5.5-13。音樂廳X向樓層位移角曲線音樂廳Y向樓層位移角曲線音樂廳靜力推覆結(jié)構(gòu)樓層位移角曲線分析音樂廳靜力推覆結(jié)構(gòu)抗震性能狀態(tài)分析從大震作用下塑性鉸和損傷分布發(fā)展過程可以看出，最先出現(xiàn)的塑性鉸及損傷未發(fā)生在關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。損傷出現(xiàn)的大致過程是連梁先出現(xiàn)塑性鉸，到達性能點附近時，只有少數(shù)損傷出現(xiàn)在底部剪力墻上。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞順序滿足設(shè)計的預(yù)定目標，結(jié)構(gòu)體系具有多道抗震防線，無明顯的薄弱部位，故可以認為，在大震下，整體結(jié)構(gòu)不嚴重破壞，滿足規(guī)范要求。（2）針對具體結(jié)構(gòu)超限情況采取加強構(gòu)造措施。1）針對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：計算上考慮雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并調(diào)整豎向構(gòu)件的布置，對于鋼結(jié)構(gòu)，合理布置支撐，提高結(jié)構(gòu)抗扭剛度。2）針對樓板不連續(xù)：對構(gòu)件承載力計算、樓板應(yīng)力計算均采用彈性樓板假定模型；對薄弱處樓板，對其在中震、大震作用下進行分析，保證其設(shè)防地震作用下不屈服、罕遇地震作用下不出現(xiàn)貫通裂縫；將洞口周邊樓板厚度加厚至150mm，采用雙層雙向通長配筋并適當提高樓板配筋率。3）針對躍層柱：適當提高柱抗震性能水準，按等效彈性法進行設(shè)防地震下抗彎、抗剪彈性設(shè)計；在計算模型中按實際情況定義計算長度，抗震等級提高一級，配筋取各層結(jié)果包絡(luò)值，對穿層柱進行屈曲分析，保證其不發(fā)生失穩(wěn)破壞。4）針對立面收進：將立面收進及大懸挑處框架抗震等級提高一級，立面收進層樓板厚度不小于150mm，采用雙層雙向通長配筋且配筋率不小于0.25%。5）結(jié)合相應(yīng)設(shè)防水準下關(guān)鍵構(gòu)件的截面驗算結(jié)果，對關(guān)鍵構(gòu)件相應(yīng)加強，滿足性能目標，并以此計算結(jié)果進行施工圖設(shè)計。大跨懸索屋蓋設(shè)計公共中心組團大屋面采用江南水鄉(xiāng)風(fēng)貌與機翼流線型結(jié)合的造型，使建筑更具江南風(fēng)韻。輕薄的屋面給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了很大的挑戰(zhàn)，單層懸索結(jié)構(gòu)輕盈，此結(jié)構(gòu)體系與屋面造型完美契合，但單層懸索結(jié)構(gòu)國內(nèi)應(yīng)用較少，設(shè)計有較大難度，柔性的單層懸索結(jié)構(gòu)抗風(fēng)是個難點，屋面較平緩，導(dǎo)致索拉力較大，給下部結(jié)構(gòu)抗水平力設(shè)計帶來了難度。懸索結(jié)構(gòu)上部有格柵及外包鋁板的檁條，如何解決懸索結(jié)構(gòu)較大變形對裝飾鋁板的影響是施工圖階段需要解決的問題。懸索結(jié)構(gòu)分析模型見圖5.5-14。公共中心組團懸索屋面結(jié)構(gòu)分析模型分析為了保證結(jié)構(gòu)的安全性及合理性，擬采取以下措施：（1）分析計算方面采用兩種不同力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析軟件進行對比計算，擬采用SAP2000（空間結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）及MIDAS（空間結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件）進行分析計算。（2）建立懸索結(jié)構(gòu)和下部支承結(jié)構(gòu)的整體模型進行分析，考慮相互影響。（3）有限元分析結(jié)合風(fēng)洞試驗，采取有效措施解決懸索結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)問題。（4）與幕墻專業(yè)配合，采取有效措施減少懸索結(jié)構(gòu)較大變形對金屬板材的影響。（5）針對懸索結(jié)構(gòu)，選定合適的性能目標，對索進行中震、大震作用下的性能化分析計算，保證其中震、大震性能目標的實現(xiàn)。（6）考慮斷索的情況，采取有效措施規(guī)避對結(jié)構(gòu)的影響。（7）施工過程中，為了實現(xiàn)建筑曲面造型，需對懸索進行施工模擬，確定初始張拉索力，下圖為單索自重工況下，產(chǎn)生內(nèi)力分布如下圖5.5-15所示，可看出初始掛索張拉力約為400kN。公共中心組團懸索內(nèi)力分布分析基礎(chǔ)設(shè)計中土洞和溶洞的處理本項目巖溶多被含碎石粘性土充填，局部由強風(fēng)化巖塊和泥質(zhì)夾層填充，成分較雜，多軟硬相間，在灌注樁施工時極易產(chǎn)生漏漿及塌孔情況，對施工不利。典型溶洞剖面見圖5.5-16。（a）一標溶洞典型地質(zhì)剖面示意圖（b）二標溶洞典型地質(zhì)剖面示意圖溶洞典型地質(zhì)剖面示意本項目