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上部楼层竖向收进专项分析

1号塔楼,6A塔楼,6B塔楼均存在顶部楼层收进情况,现以1号楼B栋为例,对顶部楼层收进结构经行专项分析。

1号楼B 栋结构在39 层~47 层(屋面层)竖向构件收进,通过分析竖向构件收进模型、竖向构件不收进模型的层间位移角、楼层刚度比、楼层剪重比、抗剪承载力比等,以评估上部8层局部收进对结构的影响。

收进模型(实际模型) 39 层及以上平面布置图

不收进模型(对比模型) 39 层及以上平面布置图

收进结构与不收进结构比较分析

(1)层间位移角

X 向层间位移角-规范谱 Y 向层间位移角-规范谱

X 向层间位移角-规范风 Y 向层间位移角-规范风

上表和上图显示,在地震作用下,收进模型与不收进模型的X 向结构抗侧刚度接近,最大层间位移角接近;Y向因收进模型结构刚度在39 层收进缺失,层间位移角有突变且比不收进模型大,但均在规范限值以内,结构抗侧力及稳定性均满足要求;在风荷载作用下,收进模型在X 向风作用下是有利,位移角比不收进模型小,同时X 向刚度没有突变,位移角曲线平滑;在Y 向风作用下,因迎风面接近,风荷载大小接近,但收进模型因竖向构件的缺少,抗侧刚度较弱,位移角比不收进模型大,同时在39 层收进层有突变,但均在规范的限值内。

(3)楼层刚度比

X 向层刚度比 Y 向层刚度比

上图显示收进模型在39 层收进层刚度有小突变,主要为竖向构件消失所致,但总体能保证结构的刚度较平稳过渡,可通过提高收进层关键构件的含钢率,避免塑性变形集中在突变层39 层发生。

(4)楼层剪重比

X 向楼层剪重比 Y 向楼层剪重比

由上图楼层剪重比中可看出,收进模型图形与不收进模型图形在39 层后差别逐渐变大,因为收进模型在39 层竖向构件收进,地震作用引起单位质量下的剪力反而增大,说明在结构顶部竖向收进带来了一定的鞭梢效应,但不明显。

(5)层剪力及抗剪承载力比

X 向楼层地震剪力 Y 向楼层地震剪力

上图显示不收进模型楼层地震剪力均大于收进模型楼层地震剪力,但曲线趋势基本吻合。

X向抗剪承载力 Y向抗剪承载力

X 向楼层抗剪承载力比值 Y 向楼层抗剪承载力比值

上图显示不收进模型剪力墙抗剪承载力比值曲线与收进模型抗剪承载力比值曲线基本吻合,只是X 向及Y 向的剪力墙抗剪承载力比值在39 层收进层有突变,可通过加强突变层剪力墙的配筋,提高剪力墙抗剪能力,以抵抗突变带来的不利影响。

(6)收进及不收进模型38 层、39 层竖向构件内力比较

通过层间位移角、楼层刚度比、楼层剪重比、框架-核心筒承担剪力值的对比数据及图表可看出因竖向收进,各曲线在39 层突变层均有小的突变。为了更清晰地定量看出突变层39 层的变化,现摘取38 层、39 层地震作用下部分竖向构件的内力值。收进模型和不收进模型38 层、39 层部分剪力墙内力图如下:

方向地震工况三十八层墙内力图(收进模型)

X 方向地震工况三十八层墙内力图(不收进模型)

X 方向地震工况三十九层墙内力图(收进模型)

X 方向地震工况三十九层墙内力图(不收进模型)

Y 方向地震工况三十八层墙内力图(收进模型)

Y 方向地震工况三十八层墙内力图(不收进模型)

Y 方向地震工况三十九层墙内力图(收进模型)

Y 方向地震工况三十九层墙内力图(不收进模型)

由以上内力图可以得出以下结论:

1、在X,Y 地震工况下,收进模型在三十八层部分剪力墙(X,Y 地震工况下三十八层剪力墙内力图红色点画线内)均大于不收进模型,增大约为收进模型的1.4~2.0 倍,其余墙肢所承受剪力有所减少。

2、在X,Y 地震工况下,收进模型在三十九层部分剪力墙(除X,Y 地震工况下三十九层剪力墙内力图蓝色点画线内)均大于不收进模型,增大约为收进模型的1.4~1.8 倍,其余墙肢所承受剪力有所减少。

小结

以上图表及数据分析,可看出实际模型上部竖向构件收进对38 层和39 层结构带来一定的影响,Y 向风荷作用下的层间位移角不收进模型偏大,但均在可控的范围内。因竖向构件收进,39 层剪力墙缺失会引起侧向刚度突变,从而影响到地震剪力的分配,导致部分墙体承受剪力增大,需提高收进上下层剪力墙配筋率,从而增强剪力墙的抗剪能力。

以上分析可明确,上部竖向构件收进及缺失对整体结构带来了一定的影响,但均在规范的限值和可控范围内,结构的整体性能没有受到大的影响,整体结构性能得到保障。

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