工程實(shí)例解析高位轉(zhuǎn)換超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、工程實(shí)例解析咼位轉(zhuǎn)換超限咼層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)理論1工程概況本工程位于北京房山商業(yè)核心區(qū)，為集商業(yè)、住宅為一體的城市綜合 體。建筑層數(shù)：地上13層，地下2層加非機(jī)動(dòng)車庫局部夾層。總建筑 面積約2萬m2,其中地下2層及夾層為停車庫和設(shè)備用房，地下 1 層5層為商場，6層13層為住宅，房屋總高度為51. 40m,建筑 效果圖如圖1所示。裙樓單層面積較小，長方向約70m,共8跨柱網(wǎng)， 柱距8. 8m;寬度方向約25m,只有2跨3跨，進(jìn)深分別為9. 3m, & 1m, 7. 5m。作為電器賣場，需要較大的開敞空間。 6層13層 為普通住宅，建筑要求房間角部不能鼓出結(jié)構(gòu)柱。另外，由于項(xiàng)目較 小，甲方

2、要求主裙樓間不設(shè)縫。2結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)取值2. 1結(jié)構(gòu)選型受建筑條件的制約，本項(xiàng)目6層及以上只能做成剪力墻結(jié)構(gòu)，而1層 5層，因?yàn)樽錾虡I(yè)賣場用，要求設(shè)置大開間柱網(wǎng)，僅樓梯間處允許設(shè) 置剪力墻。因此大多數(shù)剪力墻都要轉(zhuǎn)換。2. 2抗震分析參數(shù)選取根據(jù)建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)第 6. 0. 5條規(guī)定本項(xiàng)目的商業(yè) 部分是1層5層，總建筑面積為8180m2,不屬于大型商場。其抗 震設(shè)防類別劃為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）。北京地區(qū)屬8度區(qū)，高層建筑 混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（以后簡稱高規(guī)）對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)， 底部加強(qiáng)部位剪力墻及框支框架抗震等級為一級，非底部加強(qiáng)區(qū)的剪 力墻為二級。3應(yīng)對措施3. 1根據(jù)超限特點(diǎn)，合理

3、布置結(jié)構(gòu)形式針對高位轉(zhuǎn)換的情況，在滿足側(cè)移變形承載力的前提下盡可能均勻布 置塔樓剪力墻、減薄墻體，隔墻采用輕質(zhì)材料，盡可能減輕上部塔樓 重量;讓塔樓剪力墻盡量落地，不能落地的盡量落在連接框架柱的轉(zhuǎn) 換梁上。經(jīng)協(xié)商將陽臺(tái)邊的磚墻也改為剪力墻， 使盡可能多的剪力墻 的端頭直壓到框支柱上，減少禿頭柱數(shù)量。對完全不在軸線上的兩片剪力墻，用兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)換次梁共同抬起轉(zhuǎn)換梁及框支柱均采用型鋼混凝土以提高其延性， 對轉(zhuǎn)換梁一側(cè)相連 的電梯井筒邊也設(shè)型鋼端柱，以便與型鋼轉(zhuǎn)換梁相接，在電梯筒與樓 梯間剪力墻之間拉上連梁，使之形成整體；控制墻體厚度變化使轉(zhuǎn)換 層上下層剛度接近，不出現(xiàn)突變，上下均勻 ；使用高強(qiáng)混凝

4、土，嚴(yán)控豎向構(gòu)件的軸壓比，以提高抗震延性?？刂颇繕?biāo)為框支柱小于0. 40,剪力墻軸壓比小于0. 2（規(guī)范限值分 別為0. 6和0. 5）;加厚轉(zhuǎn)換層樓板（取 200厚），提高樓板配筋率，框 支層混凝土標(biāo)號取為C40,雙層雙向通長配筋，同時(shí)亦適當(dāng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換 層上下層的樓板，確保地震剪力有效傳遞 ；將轉(zhuǎn)換層定義為薄弱層， 放大該層的地震剪力，剪力放大系數(shù)取為 1. 25。針對扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的 情況，通過裙房內(nèi)最西邊和西南角分別布置兩道較厚較長的剪力墻使 樓層偏心率控制在25%以內(nèi);查找出平扭位移比最大點(diǎn)，對該處的構(gòu) 件進(jìn)行加強(qiáng)。針對豎向收進(jìn)的情況，控制上下層的剛度比，抗剪承載力比，轉(zhuǎn)換層 剛度比滿足規(guī)范

5、要求；對裙樓的屋頂樓板加強(qiáng)，負(fù)筋拉通；按高規(guī) 說明10. 6. 3條文說明，對塔樓與裙樓相連的外圍柱墻，在構(gòu)造上 予以特別加強(qiáng)。3. 2選用合適的分析方法，找出結(jié)構(gòu)不足之處加以調(diào)整1）按規(guī)范要求采用兩種三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力和位移分析， 并考慮偶然偏心及雙向地震作用。計(jì)算結(jié)果對比見表1。框支柱的剪力調(diào)整，按其從屬面積所分擔(dān)的樓層剪力作為調(diào)整基數(shù)。2）進(jìn)行彈性時(shí)程分析，分析結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯的薄弱環(huán)節(jié)3）大底盤的設(shè)計(jì)中考慮底盤各層按考慮高低塔聯(lián)合模型的地震剪力 修正同時(shí)補(bǔ)充底盤按少墻框架的單獨(dú)模型（塔樓質(zhì)量按荷載輸入在裙 樓模型上）計(jì)算，承載力包絡(luò)設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明，單獨(dú)裙樓模型中 部分豎向結(jié)

6、構(gòu)件比整體模型有10%左右的增加。4）上部塔樓設(shè)計(jì)中， 縱向短墻補(bǔ)充按框架柱的模型計(jì)算，滿足傾覆力矩和二道防線的要 求。5）中部樓電梯部位相關(guān)樓板應(yīng)采用彈性板計(jì)算。3. 3進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)分析性能化結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由一系列可以取得的結(jié)構(gòu) 性能目標(biāo)來表示，主要針對混凝土結(jié)構(gòu)并采用基于能力的設(shè)計(jì)原理。 根據(jù)高規(guī)第3. 11. 1條要求，綜合考慮抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈 度、場地條件、結(jié)構(gòu)的特殊性、建筑建造費(fèi)用、震后損失和修復(fù)的難 易程度等各項(xiàng)因素，可選定針對整個(gè)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的局部部位或關(guān)鍵部 位結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件重要構(gòu)件、次要構(gòu)件的性能控制目標(biāo)。本工程的結(jié) 構(gòu)抗震性能目標(biāo)選定為：轉(zhuǎn)換梁的承載力大

7、震不屈服；框支柱和相鄰落 地墻（端柱或暗柱）承載力中震彈性，并滿足大震截面控制條件。轉(zhuǎn)換 梁性能目標(biāo)的承載力計(jì)算不考慮空間作用，手算復(fù)核，按照實(shí)際承擔(dān)區(qū)域面積手算確定荷載。4結(jié)語高位轉(zhuǎn)換高層最重要的就是框支結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 此部分的構(gòu)件需要有足 夠的安全儲(chǔ)備，通過性能化設(shè)計(jì)對此部分選定合適的性能化目標(biāo)，并分析實(shí)現(xiàn)，是類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)布置盡量減少禿頭柱的情況， 轉(zhuǎn)換梁兩頭均抬墻時(shí)，轉(zhuǎn)換比較容易實(shí)現(xiàn)，安全性要高得多。要提高轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的普通混凝土梁柱構(gòu)件的承載力，需要加大截面，而 加大截面將會(huì)承擔(dān)更多的地震力，更多的地震力又需要加大截面，容 易限入死循環(huán)。而選用高強(qiáng)的勁性混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 能很好地解決這 一問題，從純混凝土到勁性型鋼混凝土，在剛度有限提高的情況下， 強(qiáng)度會(huì)有大幅度的提高。因此勁性混凝土構(gòu)件是做轉(zhuǎn)換構(gòu)件的最佳選 擇。對上部偏置塔樓與裙樓總體量相當(dāng)或接近的結(jié)構(gòu)， 選擇單塔樓模 型補(bǔ)充計(jì)算，是對全樓模型分析結(jié)果的有益補(bǔ)充。這種方法有利于發(fā)現(xiàn)潛在的不足之處，更簡易客觀地反映出扭轉(zhuǎn)變形 的影響，使得關(guān)鍵構(gòu)件得到加強(qiáng)。當(dāng)塔樓平面面積占裙樓面積比較小 時(shí)，如果對數(shù)目較少的框支柱按全樓地震剪力進(jìn)行剪力0. 2Q0調(diào)整,調(diào)整的剪力往往會(huì)很大，難以實(shí)現(xiàn)。因此剪力調(diào)整按框支范圍面積所 對應(yīng)的剪力進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整