초고층 건물의 구조설계?
1 프로젝트 개요
본 프로젝트는 천진시 진빈신구 중심업무지구인 Xiangluowan 상업지구에 위치하고 있으며 Changbei Road, Xichang Road 및 Binhe Road 사이에 있습니다. 내진보강강도는 7도, 설계기본진도가속도는 0.15g, 부지토양은 Category III이다. 이번 프로젝트는 타워A 177.3m(46층), 타워B 99.6m(25층)로 이루어져 있으며, 지하 3층으로 타워A와 B가 지상(1층) 위에서 완전히 분리되어 있으며, 지하가 서로 연결되어 있다. 본 프로젝트의 Tower B는 형태가 일정하고 높이가 99.70m이므로 본 글에서는 Tower A의 관련 정보만을 소개합니다. 본 건물의 Tower A는 46개입니다. 그 중 2~4층은 로비와 사무실, 소규모 업무공간, 케이터링 공간으로 구성되며, 5~15층은 호텔, 16~32층은 피난층, 17~39층은 서비스 아파트로 구성된다. 40~46층은 높이 5.5m, 2~4층은 높이 4.15m, 3층과 5~25층은 높이 3.9m, 26층이다. 39층~3.6m, 40층 이상 높이 3.9m
2 구조배치 및 선정
본 프로젝트의 타워A 평면은 빗변이다. 건물의 높이 대 폭 비율은 약 5.96이며, 전체 평면 중앙에 대형 코어 튜브가 있으며, 대형 코어 튜브의 왼쪽과 오른쪽에 코어 튜브가 있습니다. 두 개의 코어 튜브 사이에는 중공 아트리움이 있으며, 두 개의 코어 튜브 사이에 국부 전단벽(소형 튜브)을 설치하여 전체적인 구조적 강성을 강화한 이번 프로젝트에서는 강철을 채택할 계획입니다. 튜브 합성기둥 프레임-코어 튜브 구조는 횡력저항 시스템의 첫 번째 방어선으로 코어 튜브의 내진성을 강화하기 위해 I-빔 강관 합성기둥 프레임을 주요 부위에 설치합니다. 전단벽과 코어 튜브 전단벽의 모서리 구성 요소를 사용하여 구조의 두 번째 라인을 형성합니다. 횡력 저항 시스템을 종합적으로 비교한 후 프레임 빔은 일반 철근 콘크리트 빔을 사용할 계획입니다. >
구조설계는 단순성을 원칙으로 하며, 기대되는 성능목표 달성을 전제로 국부적인 바닥재는 구조적으로 취약한 층이 발생하지 않도록 강성과 강도의 급격한 변화를 최대한 피해야 합니다. [1] 분석과 비교를 통해 본 프로젝트에는 강성보강층(아웃리거)이 없고, 피난층 A의 건물 높이를 높여 소위 제한강성보강층만 형성한 것으로 나타났다. 이 프로젝트는 "콘크리트 충전 강철 튜브 복합 기둥 구조에 대한 기술 규정"(CECS188:2005)의 5.1.6조 조항에 따라 이 건물의 높이가 프레임 코어 높이 제한보다 작습니다. 따라서 계산에 따르면 건물 A와 B는 우연한 편심을 고려한 결과 비틀림 불규칙이지만 비틀림 오버런은 없습니다(바닥 비틀림 변위 비율은 180m 미만). 1.40) 동시에, 이 프로젝트에는 평면이 없습니다. 불규칙하고 수직적으로 불규칙하며 표준 평면도는 중앙에 아트리움 면적이 약 102m2이고 B동의 면적은 약 125m2 미만이며, 개방 면적과 유효 바닥 폭은 상위 규정의 바닥 개구부 요구 사항에 다른 불규칙성이 없습니다.
3 구조물의 성능기반 지진해석
본 프로젝트의 특성을 바탕으로 구조물을 계산하고 해석할 때, 기존의 수직하중 외에 작은 지진영향과 풍하중이 요구되는 또한 성능 기반 내진 설계 방법을 채택하여 지진 작용 시 탄성-소성 시간 이력 해석보다 높은 표준으로 보통 지진 하에서 구조물에 대한 항복 해석을 수행하고 희박 지진 응력 해석을 사용합니다. 이 구조물은 코드[2]에서 요구하는 "작은 지진에 의해 손상되지 않고, 중간 정도의 지진에 의해 수리 가능하며, 큰 지진에 의해 붕괴되지 않음"이라는 3단계 내진 강화 목표를 충족합니다.
3.1 전체 구조 해석
이 프로젝트는 PK.PMCAD Engineering에서 편집한 구조 해석 프로그램 "다층 및 고층 건물 구조 공간 유한 요소 해석 및 설계 소프트웨어"를 사용합니다. 중국 건축과학원 SATWE'(2006년 10월판) 구조 분석. 지수의 합리성을 반영하기 위해 계산에서는 블록 A와 B를 별도로 사용하고, 전체 계산은 내력과 철근 계산에 사용합니다. A동의 높이가 높아 비교분석으로 한국의 MIDAS(버전 730) 소프트웨어를 보완적으로 사용하였다.
3.2 빈번한 지진의 시간 이력 분석
"건축물에 대한 지진 규정"(GB50011-2010) 제 5.1.2조의 요구 사항에 따라 본 프로젝트의 건물 A는 다음을 수행해야 합니다. 빈번한 지진에 대한 시간이력 분석을 수행합니다. 본 프로젝트의 지진시간 이력은 자연파 2개와 인공파 1개(7도, Category III 현장)를 사용합니다. 빈번한 지진의 최대 가속도는 55cm/s2입니다. 계산 결과 3개 파동 모두 모드 분해 반사 스펙트럼법의 계산 결과 65개 이상의 요구 사항을 만족하고 있으며, 3개 파동의 평균값은 84.8(0°)과 87.7(90°)이다. 모드 분해 반사 스펙트럼 방법 계산 결과. 기본적으로 지진 코드의 파동 선택 요구 사항을 충족합니다. 시간이력해석 결과에 따르면 구조물 상부의 약 1/3에서 발생하는 지진전단력이 시공도면 설계에서 모드분해 반사스펙트럼법의 계산결과보다 약간 더 큰 것으로 나타났다. 이 범위의 계산 결과는 적절하게 증폭됩니다.
4 중도 지진 탄성 해석
본 프로젝트의 수직 구성 요소가 전체 구조물의 내진성에 매우 중요한 구성 요소라는 점을 고려하여 중도 지진 하의 탄성 계산을 수행하여 다음을 결정했습니다. 적당한 지진탄력성의 내진성능 목표를 달성하는지 여부. 즉, 중도지진에 대한 무항복 계산을 토대로 하중성분계수를 정상값으로 복원하고, 재료의 강도를 설계값으로 취하고, 지진지지력 조정계수를 1.0으로 하고, 지진영향의 내력증폭 조정은 고려하지 않고, 풍하중도 고려하지 않는다. 이때 구성요소의 복합지진작용효과는 강도설계값을 기준으로 계산된 지진지지력보다 크지 않다. 계산 결과, 수직부재는 보통 규모의 지진에도 항복하지 않으며, 기본적으로 소성손상이 없는 탄성단계에 있음을 알 수 있다.
5 희귀 지진 하에서의 동적 탄성-소성 시간 이력 해석
SATWE 시리즈 소프트웨어의 EPDA 프로그램은 이 프로젝트의 비선형 시간 이력 해석에 사용됩니다. 본 프로젝트에는 국의 첫 번째 모니터링 센터가 1개의 주요 지진 인공파, 2개의 주요 지진 인공파 및 3개의 지진파를 제공합니다. 최대 가속도 값은 310cm/s2(0.31g)이고 감쇠비는 0.04입니다. 그림 2와 3은 탄성-소성 시간이력해석의 X, Y 방향의 층간 변위각을 보여준다. 계산 결과, 희소지진 하에서 구조물의 X방향 최대 층간 변위각은 1/188, Y방향 최대 층간 변위각은 1/123인 것으로 나타났다. 모두 1/100의 제한 요구 사항을 충족합니다. 계산 결과, 21층과 39층 사이의 최대 유해 변위 각도가 상대적으로 커져 이 부분이 취약한 위치임을 알 수 있습니다. 이 부분은 디자인적으로 강화될 예정이다. 희귀 지진의 작용 하에서 최대 바닥 전단력은 계산된 밑면 전단력이 4.85배와 4.62배입니다.
6 구조적 내진 보강 대책
본 프로젝트의 탄성 및 소성 해석을 통해 본 프로젝트의 구조 시스템은 합리적이고 강성과 지지력이 고르게 분포되어 있으며 성능 설계 예상 목표를 충족할 수 있는 다중 방어선입니다. 본 프로젝트는 높이 제한 초과에 근접한 점을 고려하여, 예상되는 성능 설계 목표를 달성하기 위해 시공 도면 설계에 다음과 같은 기술적 조건과 강화 조치를 채택할 계획입니다. 1) 프레임 기둥 및 전단벽에 대한 강화 조치. 본 프로젝트의 높이가 한계치 초과에 가깝고, 내진 강화 강도가 7.5도이며, Category III 토양 영역이므로 구조 설계 시 프레임 기둥과 전단벽 구조가 특별한 1차 레벨에 따라 제어됩니다. 코어 튜브의 내진 성능을 향상시키기 위해, 특히 전단 지지력을 높이고 전단벽의 전단 손상을 방지하기 위해 코어 튜브 전단벽은 강철 튜브 복합 전단벽을 채택합니다. 관련 사양은 "를 참조하십시오. 콘크리트 충진 강관 복합 기둥 구조에 대한 기술 규정 "프레임 기둥의 축 압축비는 0.65 이하이고, 중력 하중의 대표 값에서 전단벽의 축 압축비는 0.45 이하입니다.
수직부재는 약한 지진에도 항복하지 않도록 설계되었으며, 수평부재의 전단저항도 약한 지진에도 항복하지 않도록 설계되었습니다. 벽체와 기둥의 철근을 적절하게 보강하고, 특수등급에 따라 벽체와 기둥의 구조를 조절한다. 전단벽에 전단경첩이 발생하지 않도록 바닥철근 영역의 전단벽 분포철근의 최소철근비는 0.4, 나머지 영역의 전단벽의 최소철근비는 0.3으로 하였다. 지진에 강하고 연성이 좋습니다. 콘크리트 충전 강관 기둥의 페룰 지수는 ≥0.60이고 파이프 함유 비율은 ≥4입니다. 2) 구조적 강성을 향상시킵니다.
피난층의 메인보 높이를 높여 제한된 보강층을 형성하여 건물 전체의 강성을 높이고, 바닥 슬래브와 슬래브 보강재를 적절히 두꺼워 지진 작용 시 수평 전단력의 확실한 전달을 강화합니다. 3) 국부적인 개구부로 인해 희소지진 시 바닥슬래브의 취약부분에 대한 인장강도 및 전단강도를 확인하여 강도 요구사항을 만족하는지 확인한다. (확인 시 하중 하위계수는 1.0, 재료강도는 표준 값) 드물게 지진이 발생하는 경우에도 바닥 슬래브는 수평 전단력을 안정적으로 전달하는 견고한 다이어프램 역할을 할 수 있습니다.
7 결론
본 글에서는 특정 슈퍼B형 지진의 구조설계를 결합하여 프로젝트의 구조배치와 그에 따른 중도 및 대형 지진의 계산 및 해석 결과를 체계적으로 논의한다. 레벨 높이 건물. 분석 결과에 따르면 이 프로젝트의 구조 시스템은 합리적이고 강성과 지지력이 고르게 분포되어 있으며 여러 방어선이 있어 예상되는 성능 설계 목표를 충족할 수 있습니다. 동시에, 이 프로젝트가 높이 제한을 거의 초과한다는 사실을 고려하여 유사한 프로젝트에 대한 참고 사례를 제공하기 위해 주요 구조 구성 요소에 대한 제한을 초과하는 구조 강화 조치를 제안합니다.
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