某高位轉換超限高層的設計

1、<p>　　某高位轉換超限高層的設計</p><p>　　摘要：通過對某高位轉換超限高層的設計回顧，分析其受力特點，并結合當?shù)厥┕l件在設計過程采取相應的抗震措施，使其達到預想的抗震的性能設定。 </p><p>　　關鍵詞：超限高層建筑；高位轉換 </p><p>　　前言：近些年，大規(guī)模的商住一體化的項目應用越來越廣泛，此類型建筑結構類型較多采用框支剪

2、力墻結構。根據(jù)高規(guī)10.2.2條規(guī)定，框支剪力墻結構轉換構件位置：7度時不超過5層，8度時不超過3層，如突破此規(guī)定，應針對性的進行計算分析、并進行性能設定和驗證。筆者就某個工程，談談在設計過程中的一些體會。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　工程位于青海西寧，抗震設防烈度：7度，設計地震分組：第二組，設計基本地震加速度0.10g

3、，抗震設防類別為丙類，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，采用框支剪力墻結構，轉換層位于7層頂板，轉換層高度為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，基礎持力層為圓礫層，采用平板式筏基。 </p><p>　　轉換層平面如下圖所示 </p><p><b>　　八層平面布置圖 </b>

4、;</p><p>　　結構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，，實際值為0.69；，實際值為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，框支剪力墻結構屬于豎向不規(guī)則結構。 </p><

5、;p>　　本工程存在以下以下超限內(nèi)容：轉換層位置超過了7度區(qū)轉換層位置不宜超過五層的規(guī)定。 </p><p><b>　　2、受力特點 </b></p><p>　　2.1豎向構件應力突變較為嚴重，相關研究及試驗表明，當轉換層位置越高時，轉換層上、下剛度突變越大，轉換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變越加劇；此外，轉換層位置越高，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，轉換層上部附近的墻體易于破環(huán)。計算結果分析結果表明，本工程中轉換層的框支柱、角部的落地剪力墻配筋結果為計算配筋，尤其是平面中凹型兩側突出部位的角部落地剪力墻墻、邊柱配筋值較大，個別框支柱配筋率達到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，在X向地震作用下，凹型端頭、內(nèi)側轉角處端部連接位置

7、（核心筒處）樓板在轉換層位置會出現(xiàn)應力集中的情況。 </p><p>　　3、設計過程采取的相應措施 </p><p>　　3.1為提高凹形塔樓的抗扭能力，設計中在建筑的角部增設了落地剪力墻，且加大了落地剪力墻的厚度為600mm厚，計算后位移比控制在1.2。 </p><p>　　3.2為提高框支柱延性和極限承載力，結合當?shù)氐氖┕に?，采取在框支柱中增設鋼筋砼芯柱及

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增加轉換層樓板厚度且控制板跨，增加轉換層凹形內(nèi)側轉角處樓板配筋。 </p><p>　　4、計算結果分析和對比 </p><p>　　本工程采用了PKPMSATWE（2005）及ETABS 8.4進行計算比較并對結構的重要部分提出相應的性能指標，如對框支柱、落

9、地剪力墻和轉換梁進行彈性中震驗算，對塔樓中部連梁設計中采取措施，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，使框支柱承擔的水平地震剪力不小于基底剪力的30％等并針對計算結果的特點采取構造加強措施。 </p><p><b>　　5、性能驗證 </b></p><p>　　罕遇地震作用下靜力彈塑性分析結果 </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方向分兩次進行，每個方向的加載過程分兩大步，第一步先施加豎向的靜力荷載，第二步是施加側推荷載。靜力荷載和側推荷載均采用step-by-step的非線性分析。對于側推荷載，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。構件的配筋直接讀取SATWE的分析配筋結果。材料的強度選取標準值。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%時認為出現(xiàn)塑性鉸。 </p><p><b>　　結果如下： </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），可以認為結構此時不會倒塌。 </p><p>　　5.2從罕遇地震作

12、用下結構各樓層的位移和層間位移角分布來看，結構進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，這時結構的連梁大多屈服了，剪力墻也有部分開裂屈服，損壞不嚴重，結構還能進一步抵抗地震作用。 </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、設計總結 </b></p><p>　　高位轉換時，轉換層上、下剛度突變較大，轉換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變加劇，落地剪力墻、筒體和框支柱在轉換層下一兩層彎矩較大，且在轉換層以上兩層的剪力墻受力也較大，設計過程應予以分析加強。需和建筑專業(yè)有效配合，適當調(diào)整落地剪力墻的位置，增加結構的抗扭剛度，尤其是平面有突出部位時，突出部位角部宜增設落地

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