结合某工程案例研究高层建筑结构设计

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1、结合某工程案例研究高层建筑结构设计　　摘要：本文针对双塔楼复杂高层结构采用两种程序进行计算分析、比较，并对体型收进部位及裙房周边构件加强构造措施。关键词：结构设计；整体计算分析；构件构造加强中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1工程概况某高层建筑双塔：Ａ塔共17层，塔顶总高度为80.5ｍ，采用框筒结构；Ｂ塔共６层，Ｂ塔塔顶总高度为39.2ｍ，采用框剪结构；地上裙房３层，地下室一层，属于Ａ级高度钢筋混凝土高层建筑，平面图详见图１。本工程建筑设计荣获优秀创作奖，为满足建筑功能及立面造型的要求，两

2、栋塔楼间不设防震缝。裙房平面轮廓尺寸约为40ｍ×85ｍ，Ａ塔、Ｂ塔平面轮廓尺寸分别约为34ｍ×33ｍ、44ｍ×16ｍ，两塔楼非对称布置，属复杂高层双塔结构。7本工程抗震设防类别为丙类，场地基本烈度为７度，基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第二组，场地土类别Ⅲ类，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010），A、B塔抗震等级为二级，与Ａ、Ｂ塔相连的裙房在主楼相关范围（一般指主楼周边外延不少于三跨的裙房结构）内，裙房抗震等级不应低于主楼，抗震等级也取为二级。因此本工程剪力墙和框架抗震等级均

3、为二级。根据地质报告所揭示的地质情况，基础选用锤击式预应力混凝土管桩，桩尖持力层选用第７层（强风化花岗岩层），要求桩端全断面进入持力层不小于1.2ｍ。为调整不均匀沉降，在Ａ塔与裙房间设置沉降后浇带。2结构计算分析计算分析采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件SATWE、PMASP，按以下步骤进行：先将多塔结构分开成单塔结构，对单塔带底盘进行分析，再将单塔模型拼装为双塔模型，注意单塔模型整体性能指标和双塔模型内力配筋计算结果的合理性，以反复进行方案调整。地震作用分析方法采用总刚分析方法，层刚度比为地震

4、剪力与地震层间位移之比。模拟施工计算方法选用模拟施工三，由于模拟施工三的计算分析同时考虑刚度的逐层形成和荷载的逐层累加，是最符合实际施工情况的模拟。2.1分塔计算分析7按建筑平面布局，Ａ塔标准层结构呈正方形，Ｂ塔标准层结构呈长方形，Ａ塔、Ｂ塔结构平面布置见图1、图2。由于受到建筑平面布局和立面造型的限制，结构平面布置存在一定偏心。针对以上特点，结构设计在塔楼平面布置中按照均匀分散布置剪力墙的原则，将剪力墙主要布置于电梯井道四周。Ｂ塔设计时将剪力墙布置在Ｂ塔结构上半部的电梯和楼梯间周围，以期减小两塔楼

5、结构的综合质心与底盘结构质心的距离图1A塔结构平面布置图图2B塔结构平面布置图使之远小于底盘相应边长的20％，减小平面扭转。框架柱布置主要采用柱距８ｍ左右的柱网，在保证结构受力要求的基础上兼顾建筑需要。在结构设计中，采用能反应楼板实际刚度的弹性楼板模型对结构进行细化分析，并且在配筋中考虑楼板的面内应力，增加板内的配筋率，抵抗由于扭转带来的内力。计算中考虑扭转耦联及双向地震作用，对于结构整体性能设计的关键指标如周期、周期比、位移、剪重比、位移比以及振型参与质量与总质量之比等均满足规范要求。2.2双塔整

6、体计算分析本工程A、B塔层数不同，且布置在裙房两端，属非对称双塔结构［１］。非对称双塔结构由于存在双向偏心，其所有振型皆为平扭耦联振型，可能以平动为主，也可能以扭转为主。因此在计算分析时应选取足够的振型以满足设计精度要求，结合本工程实际情况选用振型数为18个。7经双塔整体计算模型与单塔带底盘模型计算结果比较表明，将大底盘多塔结构简化为单塔楼带底盘结构进行计算，会低估高塔的反应，而高估低塔的反应。双塔整体计算时周期较短、剪重比较小、规定水平力下最大层位移比较小；Ａ，B塔在双塔模型中配筋略大于单塔模型；

7、在底盘结构１－Ｄ轴～２－Ａ轴两塔相接即裙房范围内，与塔楼相邻２跨～３跨间裙房受塔楼影响较明显，受力最大部位集中在两塔楼间相连部位，单塔模型计算时该范围内框架梁配筋有所增大。因此施工图设计时，采用双塔整体计算模型与单塔带底盘模型中计算结果较大者作为配筋参考。３结构构造措施双塔结构在竖向体型收进部位，结构侧向刚度沿竖向发生相对剧烈的变化，侧向刚度的变化部位也是结构相对薄弱的部位；而塔楼偏心收进时，两塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离虽远小于底盘相应边长的20％，但偏心值仍较大，扭转仍较大，收进部位周

8、边结构构件受力明显增大。为降低刚度突变、内力突变，采取加强端部构件如加强柱墙构造措施、增加梁高来提高抗扭刚度，减少结构扭转效应；对裙房屋面板以及上下层楼板进行必要的楼板加厚或配筋加强以提高整体性。框架柱及剪力墙构件的加强7剪力墙作为主要的抗侧力构件，在计算中按基本振型作用下，底部数层承担的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50％控制。在构造上，剪力墙底部加强区高度取至底盘屋面上一层，在加强区范围内，剪力墙均设置约束边缘构件。Ａ、Ｂ塔在裙房屋面以下各层及上１层范围内，剪力