某高位轉(zhuǎn)換超限高層的設(shè)計(jì)

1、<p>　　某高位轉(zhuǎn)換超限高層的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：通過對某高位轉(zhuǎn)換超限高層的設(shè)計(jì)回顧，分析其受力特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕l件在設(shè)計(jì)過程采取相應(yīng)的抗震措施，使其達(dá)到預(yù)想的抗震的性能設(shè)定。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：超限高層建筑；高位轉(zhuǎn)換 </p><p>　　前言：近些年，大規(guī)模的商住一體化的項(xiàng)目應(yīng)用越來越廣泛，此類型建筑結(jié)構(gòu)類型較多采用框支剪

2、力墻結(jié)構(gòu)。根據(jù)高規(guī)10.2.2條規(guī)定，框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件位置：7度時(shí)不超過5層，8度時(shí)不超過3層，如突破此規(guī)定，應(yīng)針對性的進(jìn)行計(jì)算分析、并進(jìn)行性能設(shè)定和驗(yàn)證。筆者就某個(gè)工程，談?wù)勗谠O(shè)計(jì)過程中的一些體會。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　工程位于青海西寧，抗震設(shè)防烈度：7度，設(shè)計(jì)地震分組：第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g

3、，抗震設(shè)防類別為丙類，地下2層，地上30層，裙樓一層～七層為商業(yè)，八層以上為住宅塔樓，建筑高度為99.67米，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層位于7層頂板，轉(zhuǎn)換層高度為22.250米，塔樓高寬比為5.4，塔樓長寬比為4.4，場地土類別為Ⅱ類，基礎(chǔ)持力層為圓礫層，采用平板式筏基。 </p><p>　　轉(zhuǎn)換層平面如下圖所示 </p><p><b>　　八層平面布置圖 </b>

4、;</p><p>　　結(jié)構(gòu)超限及平面和豎向不規(guī)則內(nèi)容如下： </p><p>　　1.1平面布置不規(guī)則，裙房部分（八層以下）為方形，住宅部分（八層以上）為凹型，根據(jù)高規(guī)第3.4.3條規(guī)定，，實(shí)際值為0.69；，實(shí)際值為3.4； </p><p>　　1.2豎向布置不規(guī)則，根據(jù)高規(guī)第4.4.4條規(guī)定，框支剪力墻結(jié)構(gòu)屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。 </p><

5、;p>　　本工程存在以下以下超限內(nèi)容：轉(zhuǎn)換層位置超過了7度區(qū)轉(zhuǎn)換層位置不宜超過五層的規(guī)定。 </p><p><b>　　2、受力特點(diǎn) </b></p><p>　　2.1豎向構(gòu)件應(yīng)力突變較為嚴(yán)重，相關(guān)研究及試驗(yàn)表明，當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置越高時(shí)，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變越大，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變越加??；此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或筒體易出現(xiàn)受彎裂縫，從而使框

6、支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附近的墻體易于破環(huán)。計(jì)算結(jié)果分析結(jié)果表明，本工程中轉(zhuǎn)換層的框支柱、角部的落地剪力墻配筋結(jié)果為計(jì)算配筋，尤其是平面中凹型兩側(cè)突出部位的角部落地剪力墻墻、邊柱配筋值較大，個(gè)別框支柱配筋率達(dá)到3%，說明平面突出部位在地震作用下產(chǎn)生局部震動。 </p><p>　　2.2住宅部分為凹型，平面布置不規(guī)則，突出部分較長，地震作用下，易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)，在X向地震作用下，凹型端頭、內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角處端部連接位置

7、（核心筒處）樓板在轉(zhuǎn)換層位置會出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。 </p><p>　　3、設(shè)計(jì)過程采取的相應(yīng)措施 </p><p>　　3.1為提高凹形塔樓的抗扭能力，設(shè)計(jì)中在建筑的角部增設(shè)了落地剪力墻，且加大了落地剪力墻的厚度為600mm厚，計(jì)算后位移比控制在1.2。 </p><p>　　3.2為提高框支柱延性和極限承載力，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕に剑扇≡诳蛑е性鲈O(shè)鋼筋砼芯柱及

8、密箍，芯柱截面的最小長度分別取大于柱截面長度的1/3，芯柱配筋率大于0.8%。 </p><p>　　3.3增加轉(zhuǎn)換層樓板厚度且控制板跨，增加轉(zhuǎn)換層凹形內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角處樓板配筋。 </p><p>　　4、計(jì)算結(jié)果分析和對比 </p><p>　　本工程采用了PKPMSATWE（2005）及ETABS 8.4進(jìn)行計(jì)算比較并對結(jié)構(gòu)的重要部分提出相應(yīng)的性能指標(biāo)，如對框支柱、落

9、地剪力墻和轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行彈性中震驗(yàn)算，對塔樓中部連梁設(shè)計(jì)中采取措施，確保其屈服性質(zhì)是具有抗震延性的抗彎屈服，調(diào)整框支柱的地震剪力，使框支柱承擔(dān)的水平地震剪力不小于基底剪力的30％等并針對計(jì)算結(jié)果的特點(diǎn)采取構(gòu)造加強(qiáng)措施。 </p><p><b>　　5、性能驗(yàn)證 </b></p><p>　　罕遇地震作用下靜力彈塑性分析結(jié)果 </p><p>　　

10、本工程在罕遇地震作用下的彈塑性靜力分析采用PUSH&EPDA軟件進(jìn)行，分析方法具體詳下：推覆沿著互相垂直的X、Y方向分兩次進(jìn)行，每個(gè)方向的加載過程分兩大步，第一步先施加豎向的靜力荷載，第二步是施加側(cè)推荷載。靜力荷載和側(cè)推荷載均采用step-by-step的非線性分析。對于側(cè)推荷載，程序提供了倒三角形和矩形兩種荷載類型，本次分析采用了倒三角形荷載形式。構(gòu)件的配筋直接讀取SATWE的分析配筋結(jié)果。材料的強(qiáng)度選取標(biāo)準(zhǔn)值。桿件鉸的判別條

11、件為：截面剛度退化為初始截面剛度的20%時(shí)認(rèn)為出現(xiàn)塑性鉸。 </p><p><b>　　結(jié)果如下： </b></p><p>　　5.1在罕遇地震作用下X向的最大層間位移角為1/122，小于規(guī)范限值（1/120）；Y向的最大層間位移角為1/135，小于規(guī)范限值（1/120），可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)此時(shí)不會倒塌。 </p><p>　　5.2從罕遇地震作

12、用下結(jié)構(gòu)各樓層的位移和層間位移角分布來看，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段后的剛度分布較為合理，沒有出現(xiàn)明顯的薄弱層。 </p><p>　　5.3從罕遇地震作用下的出鉸圖來看，這時(shí)結(jié)構(gòu)的連梁大多屈服了，剪力墻也有部分開裂屈服，損壞不嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)還能進(jìn)一步抵抗地震作用。 </p><p>　　罕遇地震作用下X向承載力需求譜 </p><p>　　罕遇地震作用下Y向承載力需求譜 &l

13、t;/p><p><b>　　6、設(shè)計(jì)總結(jié) </b></p><p>　　高位轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變較大，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變加劇，落地剪力墻、筒體和框支柱在轉(zhuǎn)換層下一兩層彎矩較大，且在轉(zhuǎn)換層以上兩層的剪力墻受力也較大，設(shè)計(jì)過程應(yīng)予以分析加強(qiáng)。需和建筑專業(yè)有效配合，適當(dāng)調(diào)整落地剪力墻的位置，增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，尤其是平面有突出部位時(shí)，突出部位角部宜增設(shè)落地

14、墻，并增加落地剪力墻數(shù)量和厚度，使上下抗側(cè)力構(gòu)件盡可能連續(xù)、均勻，并采取有效措施，增強(qiáng)底層轉(zhuǎn)換抗側(cè)力構(gòu)件的延性，使結(jié)構(gòu)具有較好的耗能和變形能力。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]JGJ3-2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 </p><p>　　[2]論高層建筑結(jié)構(gòu)層間位移角限值的控制 魏璉 王 森