大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土结构设计（二）

大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土结构设计（二） 三、计算结果分析 1、总体计算结果1）计算软件：采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用建筑抗震设计规范GBJJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.052、设计参数：地震烈度8度；场地土类别类；抗震等级框架、剪力墙均为一级；楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在0.000处。2）结构基本周期：SATWE结果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458（仅列出前六个振型）TAT结果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749（仅列出前六个振型）3）地震作用下的底层水平地震剪力系数：SATWE结果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%TAT结果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%4）地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：SATWE结果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187TAT结果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/15835）地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：SATWE结果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649TAT结果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/23737、结构振型曲线及时程分析的部分图形2、计算结果分析根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：1）自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。2）振型曲线光滑符合规律。3）底层剪重比3.2%，满足规范要求。4）最大层间位移和顶点位移1/1000，满足规范要求。从最大楼层位移曲线可以看出，五层以下较缓，而转换层以上较陡，说明底盘刚度比塔楼刚度小。5）分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。3.3、局部计算及构造处理1）框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。2）角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。3）钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。4）钢骨混凝土结构设计前的准备工作采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：5）钢骨的含钢率：关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准钢骨混凝土结构设计规程YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%15%.一般说来，较为合理的含钢率为5%8%.另在建设部行业标准型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2021中定为4%10%.在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。6）钢骨的宽厚比：钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准厚度方向性能钢板GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。7）钢骨的混凝土保护层厚度：根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。8）要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。