建筑结构概念设计在某大厦中的应用

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1、广东建材2013年第4期设计与装饰建筑结构概念设计在某大厦中的应用李望华(福建省千亿建筑设计有限公司)摘要：本文结合我市某大厦结构设计，在框剪结构中框架剪力的调整方法等方面，提出好的建筑结构设计应先从概念计算入手，供工程设计借鉴和参考。关键词：建筑结构；概念设计；剪力墙1工程概况该大厦是集商业、办公与居家为一体的综合性高层建筑，总建筑面积30500m2，16层主楼与9层住宅楼由3层裙房(商场)连成整体，4层大平台设屋面花园及娱乐活动场所，主楼建筑物总高为60．6m，5～16层为餐饮、文化娱乐和办公等活动场所，地下l层作为设备用房、车库及人防。建筑的使用功

2、能要求大空间，便于灵活分隔。主楼采用框架一剪力墙结构，住宅楼采用框架结构，主楼与住宅楼间地面以上纵横向分别设置两道抗震缝，基础设计采用冲、钻孔灌注桩，桩端持力层为中风化基岩，地下室底板埋深为4．6m。该建筑的平面布置及立面造型也给结构设计增加了复杂性，我们进行了结构设计中的重要环节——结构概念设计。它使结构设计既充分体现华联商厦的时代特色，又可得到一个经济合理的结构体系。本文着重对主楼的结构概念设计，诸如结构体系、刚度分布、构件延性及对此不规则结构的框架剪力调整等几个主要方面进行较深入的探讨，从而消除了这一不规则高层建筑中的抗震薄弱环节。从计算入手，再辅

3、以必要的构造措施，使整个结构设计具有良好的抗震性能和足够的可靠度。两步法整体分析和计算结果显示，该大厦是一幢具有典型特色的高层建筑，主楼采用逐渐收进的梯形折线形平面，波浪的折线及层层后退的体型增强了主楼的感染力。主楼的平面图(图1，2)l～3层除局部平面外，均与4层平面相同。在结构计算中，地下室是否参与计算对于上部结构自振周期、水平荷载下的侧向位移及地震力分配有很大影响。由于层数、高度和质量的增大，周期延长，地上部分受到的地震力可能降低，偏于不安全。对于二级抗震设计的框架柱和剪力墙，应对地上l层予以加强，内力要放大，配筋要增多并将地下室一并计算，加强层转

4、到地下室，地上1层反而得不到加强。为了保证整体计算的正确性，本设计采用两步法计算。第一步取结构±0．00以上部分进行计算，以±0．00作为上部结构的固定端，±0．00的楼板厚度取200mm。加强了梁的刚度，使下层的层刚度大于上层的刚度1．5倍，以满足嵌固端的条件。第二步从地下室底板顶面起计算，包括地下室及±0．00以上部分，其计算结果仅作为基础及地下室的设计依据。本项工程主楼采用高层建筑结构空间分析程序TBSA(5．0版)，并考虑耦联计算，抗震烈度按7度，II类场地，基本风压取0．55kPa，主要计算结果见表1～3。表中T为自振周期，V0为底部剪力，‘为

5、底部剪力系数，Au／h为最大楼层层问位移与层高之比，u／H为结构顶点位移与总高度之比，o为顶点转角。；If=i渊辜孳章；潜末#辚；渊辜+_}tHI斗+4遗．h澎+it--!-图14层结构平面图一洲黼”幅车匝汪对巫拄墨划4竺斗竺斗竺斗竺斗竺斗盟I．图25-16层结构平面图2框架一剪力墙设计国内外的震害经验表明，框剪结构的抗震性能远远优于框架结构，其重要的一方面是侧向位移较小。目前，我国的框架结构填充墙常用刚性砌体材料，例如空心砖一53一年11；={I且球牛设计与装饰广东建材2013年第4期表1地震荷载作用结构自振周期算结果更具合理性(图3)。表2地震力作用

6、下基底剪力和侧移及转角①地震力作用方向方向Vo／kN‘Au／hu／H0／radX54620．022l10．00014Xy18740．02324263038X18740．01910．00036y4857O．02127213806①：‘取值范围为0．015～0．030；Au／h的规范限值为1／800，u／H的规范限值为1／850；0一般可控制在0．0003～0．0005rad表3风荷载作用下基底剪力和侧移及转角①方向Vo／kN△u／hu／Ho／tad1X24390．00005548365991y31990．0002338754978①△u／h的规范限值为1／

7、900，u／H的规范限值为1／950计算结果表明，结构具有足够的刚度，水平位移符合规范要求，结构布置也是合理的、成功的。墙对于侧向位移的承受力较差，即使遇到小震也常开裂而影响使用。对于高层建筑，在框架结构中适当布置一些抗震墙既可大大减少柱子的内力，使其截面和用钢量减少，又可增加一道防线。但是，布置剪力墙常与建筑的使用发生矛盾。本工程其层层后退的体型使整个建筑在竖向刚度变化较大，如何在恰当的位置布置剪力墙，并满足建筑的使用是结构设计的关键。经过结构方案计算比较，尽量在楼、电梯间及外墙布置剪力墙，中部在波浪折线处恰当地布置了一道L型剪力墙。这样，使得结构平面

8、刚度和侧向刚度较为均匀，整体结构不产生过大的偏心，避免在水平力作用下结构扭转，并