主-裙樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計.doc

主-裙樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題探討與思考【摘 要】主-裙樓結(jié)構(gòu)是一種常用的結(jié)構(gòu)形式，由于毛樓與裙樓的高度不同，使結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，整體剛度不均勻，將影響結(jié)構(gòu)的動力特性和抗震性能。本文通過對某工程的結(jié)構(gòu)抗震計算分析，掌握廠結(jié)構(gòu)地震作用下的反應(yīng)，確定，結(jié)構(gòu)的薄弱部位，采取了相應(yīng)的技術(shù)措施。【關(guān)鍵詞】高層建筑，主-裙樓結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計1 引言隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，建筑功能復(fù)雜化、多樣化，在工程設(shè)計中經(jīng)常遇到由高層主樓與多層裙樓、地下車庫等部分組成的建筑物，因此在我國的現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)中，主-裙樓結(jié)構(gòu)是一種常采用的結(jié)構(gòu)形式。由于建筑使用功能的需要，高層主樓與多層裙樓、地下車庫之間一般要求不設(shè)縫，兩使主樓與多層裙樓、地下車庫連成整體。此時，由于主樓與裙樓的高度不同，使結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，整體剛度不均勻，將影響結(jié)構(gòu)的動力特性和抗震性能1,2。如何進行主樓與裙樓的整體抗震設(shè)計是工程設(shè)計人員面臨的一個重要課題。2 工程概況該工程由2層地下室、4層裙樓及31層主樓組成，地下室、裙樓及主樓連為一體，是一棟商住兩用的綜合樓，建筑物總高度為96.6m，總面積為70540m2。地下二層為抗力6級的人防地下室，戰(zhàn)時為物資庫，平時作為停車庫及設(shè)備機房，面積為11260m2；地下一層布置雙層停車庫、自行車庫(設(shè)在夾層)、超市及設(shè)備機房，總面積為11190m2，地下室平面尺寸約為150m75m；裙樓第一至三層為商場，設(shè)各式商鋪、超級市場、酒樓、高級餐廳等設(shè)施，平面尺寸約為136m45m：第四層為辦公區(qū)和住宅、會所用房及露天綠化園林：主樓第四層與第五層之間為設(shè)備層。第五至三十一層為住宅層，三十一層以上為兩層機電用房。本工程抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.29，設(shè)計地震分組為第一組。建筑場地類別為iii類。主樓采用灌注樁+筏板基礎(chǔ)，裙房及地下車庫部分采用獨立柱基和墻下條形基礎(chǔ)。主樓結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑的使用要求和有關(guān)規(guī)范的要求，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在主樓結(jié)構(gòu)平面設(shè)計中，剪力墻主要布置在樓梯、電梯處，由這些剪力墻組成一個核心筒，并在核心筒的南端設(shè)置了一道剪力墻，樓蓋梁采用寬扁梁。裙樓樓蓋采用主次梁樓蓋。在地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計中，設(shè)置了鋼筋混凝土外墻，停車場柱網(wǎng)一般為8.4m，且與高層結(jié)構(gòu)不設(shè)縫連成整體。為了保證高層建筑的側(cè)限、水平地震力有效地通過抗側(cè)力構(gòu)件傳到地基上，除了主樓的剪力墻直接落到基底外，還在車庫內(nèi)布置了一定數(shù)量的剪力墻，主要布置在樓梯、電梯、汽車坡道、通風(fēng)道處，并利用人防隔墻作剪力墻。3 結(jié)構(gòu)抗震計算分析本工程計算抗震計算分析采用了pkpm的satwe軟件，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)進行整體結(jié)構(gòu)的抗震升析計算。結(jié)構(gòu)的前6個振型結(jié)構(gòu)基本自振周期可以看出結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期為2.0s，平動為主的第一周期為2.43s.兩者之比為0.82，滿足高層建筑掘凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(jgj32002)的4.3.5條規(guī)定要求：a級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.9，b級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。從能量的觀點計算出了每個振型的側(cè)振成份和扭振成份(二者之和等于1.0)，如果某個振型的側(cè)振成份大于扭振成份，那么這個描型就是側(cè)振振型，反之則是扭振振型?？梢钥闯鼍鶠閭?cè)振振型的第一周期、第二周期數(shù)值(2.4s，2.3s)比較接近，運說明結(jié)構(gòu)在兩個主軸(x、y)方向上剛度相差不大。對于常規(guī)的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。其自振周期tl一般為(0.060.12)n，n為建筑物層數(shù)。即結(jié)構(gòu)的自振周期t1應(yīng)在2.22s4.44s之間。本結(jié)構(gòu)的周期反映出本工程屬于常規(guī)的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程的前兩個計算的2個振型周期比較接近，這是由于結(jié)構(gòu)在x和y方向的剛度比較接近。從計算的振型圖可以看出以扭轉(zhuǎn)為主的振型出現(xiàn)在前三個振型中，是因為結(jié)構(gòu)平面長寬比較大，結(jié)構(gòu)整體剛度不對稱產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)，在31層以上為高出屋面的機房，質(zhì)量和剛度突然變小，頂層轉(zhuǎn)角最大。從振型曲線可以看出，在裙樓高度內(nèi)，結(jié)構(gòu)變形相對較小，四層以上的位移明顯加大，說明裙樓限制了主樓結(jié)構(gòu)的振動。由最大層間位移曲線可以看出，在地震作用下，x方向的最大位移角在頂層處，y方向的最大位移角在15層處。另外，作為樸充計算，對本工程采用時程分析法進行了彈性時程分析，以檢驗規(guī)范反應(yīng)譜法的計算結(jié)果，彌補反應(yīng)譜法的不足。時程分析法與底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法的最大差別是能計算結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)部件在每個時刻的地震反應(yīng)(內(nèi)力和變形)。對本工程按建筑場地類別(iii類)、設(shè)計地震分組(第一組)選用了兩組實際地震紀(jì)錄和一組人工模擬的加速度時程曲線，進行了彈性時程分析。地震波的持續(xù)時間小于建筑結(jié)構(gòu)基本自振周期的34倍，也不宜少于12s，地震波的時間間距取0.2s：輸入地震加速度的最大值為70cms2。從彈性時程分析結(jié)果可以看出，每條時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65，三條時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80；結(jié)構(gòu)地震作用下的反應(yīng)(內(nèi)力、變形)與規(guī)范反應(yīng)譜法的計算結(jié)果基本相近。4 結(jié)構(gòu)抗震措施通過對本工程的結(jié)構(gòu)抗震計算分析，掌握了結(jié)構(gòu)地震作用下的反應(yīng)，確定了結(jié)構(gòu)的薄弱部位。為提高本工程抗震性能，盡量避免和減少剛度、質(zhì)量突變帶來的應(yīng)力集中的不利影響，設(shè)計中采取了以下技術(shù)措施：l、主樓6層以下的框架柱中設(shè)置了由附加縱向鋼筋形成的芯柱，且附加縱向鋼筋的截面面積不小于柱截面面積的0.8。2、裙樓的抗震等級與主樓相同，按一級設(shè)計；3、加大一層、四層及主樓核心筒(樓、電梯)部位樓板的厚度，并采用雙層雙向配筋；4、在跨高比不大于2的剪力墻連梁內(nèi)配置了交叉暗撐；5、從嚴(yán)控制主樓4層以下剪力墻的軸壓比、剪壓比；6、加強3l層以上兩層設(shè)備層的剪力墻配筋；7、考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)作抗震、抗風(fēng)計算分析和重力荷載下施工模擬分析。5 結(jié)語通過對本工程地震作用的計算分析可以得出以下結(jié)論：(1)裙樓的剛度對結(jié)構(gòu)的振型影響很大，特別是對低階振型的影響更明顯，裙樓限制了主樓結(jié)構(gòu)的振動，在裙樓高度范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)變形相對較小，裙樓以上部分結(jié)構(gòu)變形突