试论某复杂高层办公楼的结构抗震设计

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1、试论某复杂高层办公楼的结构抗震设计　　【摘要】以某复杂高层办公楼的结构抗震设计为例，运用结构抗震的概念设计原理，分析了结构体型的不规则情况，从结构体系的确认到结构计算及内力分析，提出针对超限的一些措施，阐述了自己的见解。【关键词】复杂高层建筑结构；抗震概念设计；体型不规则；转换层　　1、引言　　随着国内城市经济的迅猛发展，高层建筑已成为衡量城市现代化的一种标志。建筑师们在追求独特的外观造型、强烈的视觉效果和多变的内部使用空间的过程中，高层建筑渐渐向着体型复杂、功能多样的综合性发展，与此同时，此类结构上不规则的建筑使结构设计面临不可避

2、免的巨大挑战：受力及传力途径较复杂、较易形成刚度突变的薄弱层、抗震性能较差、结构分析和设计方法复杂化。　　2、工程概况　　　　笔者曾于XX年初完成某项复杂高层工程的设计工作，现已施工至尾声，反应良好，在此略谈感受。这是一座19层的框架-剪力墙结构，建筑高度m。该工程地下设置一层停车库，其中局部设置地下夹层作为非机动车库，地上有四层裙楼为框架结构，6～19层为主楼标准层，由6层处设置水平桁架转换连接两座刚度相差较大的建筑单元组成。本工程抗震设防类别为丙类，结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级，场地地震设防基本烈度为6度，设计地

3、震分组为第一组；场地类别为Ⅲ类，特点周期为，多遇地震影响系数最大值为。　　　　3、超限情况的分析和结构的布置　　如上左图示，为转换层下层的平面简图；如上右图示，为转换层平面简图。显然，由于存在转换层，可确定该工程为复杂高层建筑结构。对照《抗规》及《高规》，发现该工程满足其所述的多项不规则：1.考虑偶然偏心的扭转位移比大于，扭转不规则；2.建筑平面形状复杂，L形尺寸较大，平面凹凸不规则；3.构件间断，竖向抗侧力构件不连续；楼层承载力突变，侧向刚度不规则。其中三项竖向结构不规则是由五层以下楼层使用功能不同，建筑立面的要求所造成的“先天不

4、足”。考虑通过以结构构件的承载力、刚度和延性为主导的抗震概念设计来进行总体结构布置，附加一系列的构造加强措施，我们是可以弥补如此的“先天不足”的。由此，首先确定本工程结构体系为-框架-剪力墙结构，上部局部连接部分结构采用了不利于抗震的框支+水平型钢混凝土桁架结构形式来转换。　　4、结构分析信息　　a.计算软件　　本工程结构的整体计算采用《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》和《特殊多、高层建筑结构分析与设计软件PMSAP》。　　b.结构计算主要结果　　计算得到的前6阶模态的振动周期结果列于下表。　　　　5、计算结果分析　

5、　a.反应谱法计算结果分析　　本工程采用振型分解反应谱法计算时，两种程序的计算结果基本上是一致的，没有出现原则性冲突的结果。两者计算的结构刚度略有差别。结构的层间位移角曲线在转换层处均有突变。　　结构X、Y两向的扭转位移比6、针对超限情况采取的加强结构整体抗震性能主要措施　　比较时程分析与CQC计算地震效应结果看：“上部部分楼层CQC计算结果偏小”。根据两者的差异情况，反过来通过调整“地震力放大系数”这个参数用CQC再次计算，保证结构计算的客观准确性。施工图设计时取两个程序计算得到的不利结果进行结构构件的设计。　　该工程的第六层为转

6、换层，属于高位转换，层高，采用水平型钢混凝土桁架转换层，转换梁为普通钢筋混凝土，跨度米，截面：上弦为700mmx1000mm，下弦为700mmx1200mm，斜撑腹杆为型钢混凝土，截面700mmx700mm。首先考虑由于转换连接体为单跨，在转换梁间垂直方向均设拉结梁增强刚度，利于稳定。其次，通过将转换层以下剪力墙加厚或加长、框支柱截面加大的措施调整转换层上、下结构刚度比，使结构整体并不因为转换层的存在而产生较大的刚度突变。其三，根据《抗规》及《高规》确定各部位各构件的抗震设防等级，框架、剪力墙抗震等级均为三级，托柱桁架、框支柱及与其

7、相连的框架柱、框架梁和剪力墙抗震等级提高一级，转换层及其上下各一层框架和剪力墙抗震等级提高一级，均为二级，并适当提高配筋率。其四，按规范控制竖向受力构件的轴压比限值，墙柱的混凝土强度等级沿楼高每隔5层由C45～C30呈阶梯变化；在施工图设计时梁柱节点和核心区必须密箍，使墙柱截面达到较好的延性和耗能能力，框支柱箍筋直径不小于12，全高加密。其五，总体计算时，采用分块刚度板假设，将两单元楼板连接薄弱部位楼板指定为弹性膜，并将该部位楼板加厚至150mm，真实计算其楼板刚度，板面板底钢筋双层双向全面贯通配置，提高配筋率。　　　　7、结语　　

8、综上，尽管本工程存在平面不规则、扭转不规则及竖向抗侧力构件不连续的情形，但通过结构抗震的概念设计和一系列的计算调整和构造加强措施，可满足设计要求。采用两个不同力学模型的空间分析程序即SATWE和PMSAP，主要控制计算参数结果均能满足