EPC項(xiàng)目學(xué)校校園大學(xué)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)分析及對(duì)策

PAGE目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)分析及對(duì)策 11.1.1.1超限高層抗震設(shè)計(jì) 11.1.1.2大跨懸索屋蓋設(shè)計(jì) 61.1.1.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中土洞和溶洞的處理 7該內(nèi)容為最新國(guó)企高分中標(biāo)的施工投標(biāo)方案的內(nèi)容，有完整各級(jí)標(biāo)題和正文格式，高度契合本年度最新施工及評(píng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)！-林工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)分析及對(duì)策本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就超限高層抗震設(shè)計(jì)、大跨懸索屋蓋設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中土洞和溶洞的處理等三項(xiàng)主要重難點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出施工圖階段的針對(duì)性解決措施。超限高層抗震設(shè)計(jì)公共中心組團(tuán)音樂(lè)廳、會(huì)議中心、圖書館、預(yù)留發(fā)展中心均存在三項(xiàng)以上不規(guī)則，屬于超限高層建筑。不規(guī)則項(xiàng)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(shí)間內(nèi)通過(guò)專家審查是本次設(shè)計(jì)難點(diǎn)。因此，在施工圖階段，需要對(duì)不規(guī)則項(xiàng)進(jìn)行細(xì)致研究，擬采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置、補(bǔ)充計(jì)算分析及加強(qiáng)構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)抗震性能。（1）音樂(lè)廳超限高層抗震分析現(xiàn)以公共中心組團(tuán)音樂(lè)廳為例，進(jìn)行超限判斷、多遇地震作用下整體指標(biāo)對(duì)比，進(jìn)行樓板應(yīng)力分析、關(guān)鍵構(gòu)件驗(yàn)算以及靜力彈塑性分析。1）超限判斷音樂(lè)廳存在以下不規(guī)則項(xiàng)：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板不連續(xù)、立面收進(jìn)、局部有傳層柱，存在四項(xiàng)不規(guī)則項(xiàng)，為超限高層。2）多遇地震作用下整體指標(biāo)對(duì)比采用YJK（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）和ETABS（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）進(jìn)行對(duì)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(duì)整體計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，圖5.5-8為YJK（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）和ETABS（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）計(jì)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(jiàn)圖5.5-9。YJK（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）模型ETABS（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）模型音樂(lè)廳兩種空間結(jié)構(gòu)分析軟件模型分析音樂(lè)廳X向樓層位移角對(duì)比音樂(lè)廳Y向樓層位移角對(duì)比音樂(lè)廳兩種軟件樓層位移角對(duì)比分析3）樓板應(yīng)力分析音樂(lè)廳三層樓板應(yīng)力計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)圖5.5-10，計(jì)算結(jié)果顯示：樓板主壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)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(guò)加大配筋解決應(yīng)力較大問(wèn)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，樓板在大震作用下能保證不屈服。音樂(lè)廳三層樓板中震作用下樓板應(yīng)力音樂(lè)廳三層樓板大震作用下樓板應(yīng)力音樂(lè)廳樓板應(yīng)力分析結(jié)果分析4）關(guān)鍵構(gòu)件驗(yàn)算本工程關(guān)鍵構(gòu)件性能目標(biāo)設(shè)定為在中震作用下抗剪彈性、抗彎不屈服，分別驗(yàn)算底層柱及剪力墻的抗震性能，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖5.5-11，通過(guò)計(jì)算分析，墻柱能滿足中震下的性能目標(biāo)。音樂(lè)廳底層框架柱在中震作用下N-M曲線音樂(lè)廳底層剪力墻在中震作用下的應(yīng)力云圖音樂(lè)廳底層關(guān)鍵墻柱中震性能驗(yàn)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(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)，由結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)，得出各層的位移，從而計(jì)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(dá)到大震不倒的設(shè)防目標(biāo)。靜力推覆計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖5.5-12、圖5.5-13。音樂(lè)廳X向樓層位移角曲線音樂(lè)廳Y向樓層位移角曲線音樂(lè)廳靜力推覆結(jié)構(gòu)樓層位移角曲線分析音樂(lè)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(guò)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(guò)程是連梁先出現(xiàn)塑性鉸，到達(dá)性能點(diǎn)附近時(shí)，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(jì)的預(yù)定目標(biāo)，結(jié)構(gòu)體系具有多道抗震防線，無(wú)明顯的薄弱部位，故可以認(rèn)為，在大震下，整體結(jié)構(gòu)不嚴(yán)重破壞，滿足規(guī)范要求。（2）針對(duì)具體結(jié)構(gòu)超限情況采取加強(qiáng)構(gòu)造措施。1）針對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：計(jì)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(duì)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(duì)樓板不連續(xù)：對(duì)構(gòu)件承載力計(jì)算、樓板應(yīng)力計(jì)算均采用彈性樓板假定模型；對(duì)薄弱處樓板，對(duì)其在中震、大震作用下進(jìn)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(zhǎng)配筋并適當(dāng)提高樓板配筋率。3）針對(duì)躍層柱：適當(dāng)提高柱抗震性能水準(zhǔn)，按等效彈性法進(jìn)行設(shè)防地震下抗彎、抗剪彈性設(shè)計(jì)；在計(jì)算模型中按實(shí)際情況定義計(jì)算長(zhǎng)度，抗震等級(jí)提高一級(jí)，配筋取各層結(jié)果包絡(luò)值，對(duì)穿層柱進(jìn)行屈曲分析，保證其不發(fā)生失穩(wěn)破壞。4）針對(duì)立面收進(jìn)：將立面收進(jìn)及大懸挑處框架抗震等級(jí)提高一級(jí)，立面收進(jìn)層樓板厚度不小于150mm，采用雙層雙向通長(zhǎng)配筋且配筋率不小于0.25%。5）結(jié)合相應(yīng)設(shè)防水準(zhǔn)下關(guān)鍵構(gòu)件的截面驗(yàn)算結(jié)果，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件相應(yīng)加強(qiáng)，滿足性能目標(biāo)，并以此計(jì)算結(jié)果進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。大跨懸索屋蓋設(shè)計(jì)公共中心組團(tuán)大屋面采用江南水鄉(xiāng)風(fēng)貌與機(jī)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(jì)帶來(lái)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(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，設(shè)計(jì)有較大難度，柔性的單層懸索結(jié)構(gòu)抗風(fēng)是個(gè)難點(diǎn)，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(jì)帶來(lái)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(duì)裝飾鋁板的影響是施工圖階段需要解決的問(wèn)題。懸索結(jié)構(gòu)分析模型見(jiàn)圖5.5-14。公共中心組團(tuán)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(jì)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(jìn)行對(duì)比計(jì)算，擬采用SAP2000（空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）及MIDAS（空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件）進(jìn)行分析計(jì)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(jìn)行分析，考慮相互影響。（3）有限元分析結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)，采取有效措施解決懸索結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)問(wèn)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(duì)金屬板材的影響。（5）針對(duì)懸索結(jié)構(gòu)，選定合適的性能目標(biāo)，對(duì)索進(jìn)行中震、大震作用下的性能化分析計(jì)算，保證其中震、大震性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（6）考慮斷索的情況，采取有效措施規(guī)避對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。（7）施工過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)建筑曲面造型，需對(duì)懸索進(jìn)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(tuán)懸索內(nèi)力分布分析基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中土洞和溶洞的處理本項(xiàng)目巖溶多被含碎石粘性土充填，局部由強(qiáng)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(shí)極易產(chǎn)生漏漿及塌孔情況，對(duì)施工不利。典型溶洞剖面見(jiàn)圖5.5-16。（a）一標(biāo)溶洞典型地質(zhì)剖面示意圖（b）二標(biāo)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(xiàng)目