高彩霞

摘要：一些建筑企業(yè)為了彰顯自身的實(shí)力，建筑設(shè)計(jì)師為了創(chuàng)作更加具有代表性的作品，很多復(fù)雜的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)誕生。雖然這代表著行業(yè)行業(yè)正在朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，但是導(dǎo)致設(shè)計(jì)的難度也有所增加。若是設(shè)計(jì)人員不能全面的掌控，全方位的進(jìn)行思考，必定會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能滿足建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求。本文就是針對某復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析，希望對相關(guān)設(shè)計(jì)人員有所啟示，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：某復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)師；超限設(shè)計(jì)

引言：高層建筑是現(xiàn)代建筑的代表，很多的建筑設(shè)計(jì)人員認(rèn)為，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越為復(fù)雜，也就代表著自身的設(shè)計(jì)實(shí)力越有出色。建筑企業(yè)認(rèn)為建設(shè)的高層建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)越為復(fù)雜，代表著企業(yè)的實(shí)力也就越強(qiáng)，導(dǎo)致很多的非常復(fù)雜的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目誕生。但是需要格外注重的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度也會有所增加，很有可能因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員考慮的不夠全面，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能滿足工程建設(shè)的實(shí)際需求，最終對建筑工程建設(shè)質(zhì)量造成了非常不良的影響，不僅對建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益有所影響，同時(shí)對于高層建筑應(yīng)用人員的生命財(cái)產(chǎn)安全也會造成非常不良的影響，本文以某復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，下面就進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

一、 工程概況

該工程屬于多功能高層綜合體建筑設(shè)計(jì)，在該工程的建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包含著室內(nèi)步行街，還有眾多的商業(yè)店鋪。人們在這一高層建筑中不僅可以購買生活用品，也同時(shí)還可以觀看電影、運(yùn)動健身、工作，是高度綜合的高層建筑項(xiàng)目。將該建筑工程主要劃分為兩個(gè)區(qū)域，第一個(gè)是商業(yè)區(qū)域，第二個(gè)是辦公區(qū)域。商業(yè)區(qū)域布置在高層建筑中的下部分，上部分為辦公區(qū)域。建筑項(xiàng)目的樓層最高達(dá)二十六層，工程項(xiàng)目整體的建筑面積為三十萬平方米。工程項(xiàng)目在±0.00

以下被裙房連接成為一個(gè)整體部分，以上依據(jù)建筑具有的層數(shù)、建筑的高度和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系被設(shè)置成為三個(gè)單體部分。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用年限為五十年，需要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級達(dá)到國家規(guī)定的二級標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樵摴こ添?xiàng)目屬于人口分布較為密集的商業(yè)區(qū)域，所以對于建筑的抗震性能必須要給予高度的重視，其抗震防裂程度需要設(shè)置為八度。設(shè)計(jì)人員必須要嚴(yán)格的保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性、可靠性，這樣才能保障建筑工程建設(shè)質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的設(shè)想，保證建筑應(yīng)用人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

（一）多遇地震作用下計(jì)算分析

本工程采用SATWE和PMSAP軟件進(jìn)行三維空間有限元計(jì)算?？紤]5%偶然偏心和雙向地震作用兩種情況分別進(jìn)行驗(yàn)算；采用剛性樓板假定理論計(jì)算樓層位移和位移比；結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及配筋時(shí)考慮樓板開洞及大空間等影響，采用局部彈性膜分析模型。結(jié)構(gòu)主要計(jì)算結(jié)果見表1～表3，由表1～表3可知結(jié)構(gòu)在地震作用和風(fēng)荷載下的最大位移角，周期比，位移比等參數(shù)均滿足規(guī)范要求。

（二）多遇地震作用下彈性時(shí)程分析

采用SATWE進(jìn)行彈性時(shí)程分析，地震波選用程序內(nèi)提供的兩組實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度曲線進(jìn)行計(jì)算。時(shí)程分析法計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)最大相應(yīng)結(jié)果與CQC法計(jì)算的結(jié)果列于表4，從表4中可以看出，對應(yīng)于3條輸入的地震時(shí)程曲線，時(shí)程法計(jì)算得到基底剪力最大層間位移角和位移比基本滿足要求，每條時(shí)程曲線計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力均不小于CQC法求得的底部剪力的65%，3條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不小于CQC求得的底部剪力的80%，滿足規(guī)范要求。

（三）中震作用下主要豎向構(gòu)件驗(yàn)算。

根據(jù)結(jié)構(gòu)靜力和動力彈塑性分析法計(jì)算結(jié)果，由于設(shè)備層的存在，緩解了塔樓與裙房之間的剛度突變，結(jié)構(gòu)的薄弱層部位反設(shè)備層以上的第2層左右，即結(jié)構(gòu)的第8層，第9層位置為薄弱樓層，同時(shí)各單體在主塔樓15層～18層左右，由于抗側(cè)力構(gòu)件斷面調(diào)整，結(jié)構(gòu)有部分剛度突變的反應(yīng)，設(shè)計(jì)中按薄弱層位置進(jìn)行加強(qiáng)。本次設(shè)計(jì)對結(jié)構(gòu)的薄弱部位的薄弱構(gòu)件按中震不屈服進(jìn)行抗震性能化設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明，底部加強(qiáng)部位核心筒剪力墻在重力荷載和中震水平作用標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)下均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，所有墻體均能滿足中震不屈服的性能目標(biāo)。

三、針對超限及復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題采取的措施

（一）主裙樓連為一體

形成大底盤單塔、雙塔結(jié)構(gòu)，塔樓結(jié)構(gòu)與底盤結(jié)構(gòu)質(zhì)心的距離大于底盤相應(yīng)邊長的20%，豎向收進(jìn)大于25%，為保證結(jié)構(gòu)底盤與塔樓的整體作用，將裙房屋面板加厚至150mm，并設(shè)置雙層雙向拉通鋼筋，配筋率不小于0.25%，裙房屋面上下層結(jié)構(gòu)的樓板加厚至120mm，并設(shè)置雙層雙向拉通鋼筋，配筋率不小于0.25%；塔樓中與裙房連接體相連的外圍柱、墻從固定端至裙房出屋面上一層的高度范圍內(nèi)，在構(gòu)造措施上按抗震等級提高一級進(jìn)行加強(qiáng)。

（二）樓板凹凸和樓板局部不連續(xù)

為加強(qiáng)步行街和中庭兩側(cè)結(jié)構(gòu)單元之間以及大洞口兩側(cè)結(jié)構(gòu)單元之間的連接，設(shè)計(jì)中采用通過增加連接部分樓板厚度及加強(qiáng)樓板和聯(lián)系梁的配筋等措施改善平面內(nèi)洞口兩側(cè)的整體工作性能。對連接部位及大洞口兩側(cè)的樓板厚度加厚至150mm，并設(shè)置雙層雙向拉通鋼筋，配筋率不小于0.25%，連接部位的梁配筋按中震不屈服進(jìn)行加強(qiáng)，保證大震下水平力的可靠傳遞。同時(shí)由于平面不規(guī)則引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較為顯著，設(shè)計(jì)中控制邊緣的豎向構(gòu)件軸壓比、剪壓比及其配筋。

（三）局部豎向構(gòu)件不連續(xù)

為減小中庭部位的懸挑長度及改善影廳局部受力性能，保證地下車庫的正常使用及建筑的空間效果，增設(shè)部分不落地框架柱，形成部分局部轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，該部位影響范圍雖小，但轉(zhuǎn)換構(gòu)件受力復(fù)雜，設(shè)計(jì)中采用將該部位轉(zhuǎn)換構(gòu)件抗震等級加強(qiáng)一級，并按框支轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求對轉(zhuǎn)換部位的樓板、框支梁、框支柱配筋加強(qiáng)。

（四）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程主樓為地下2層、地上25層～26層（含設(shè)備夾層）框架-核心筒結(jié)構(gòu)，裙房為地下2層、地上4層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。方案中按主體所在部位附帶裙房分為三部分，每一部分主體與裙樓連為一個(gè)整體，荷載差異非常大：主體部分塔樓下基底壓力達(dá)到700kPa～800kPa左右，而裙房部分由于基礎(chǔ)埋深大，地下水位較高，上部荷載小，不足以抵抗地下水水頭壓力引起的浮力，需進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，兩者之間的差異沉降顯而易見?？紤]到主體所需單樁承載力大，且裙房存在抗浮問題，本次設(shè)計(jì)主樓筒體部分?jǐn)M采用后壓漿鉆孔灌注樁---筏板基礎(chǔ)，邊框架柱對應(yīng)部位采用后壓漿鉆孔灌注樁---承臺+防水板的基礎(chǔ)形式，減小主樓沉降及主樓核心筒部位與周邊框架柱部位的差異沉降，工程樁有效樁長暫定30m，樁徑700mm，間距2.1m。裙房也采用樁基，同時(shí)承擔(dān)抗壓（水位較低時(shí)）及抗拔（現(xiàn)狀水位時(shí)）作用，有效樁長暫定23m，樁徑700mm。主裙樓之間設(shè)置沉降后澆帶，待主體沉降穩(wěn)定后澆筑以減小沉降差。后澆帶澆筑之后，由于降水停止，引起裙房部分發(fā)生上浮，按抗浮設(shè)計(jì)最不利部位變形計(jì)算，在主裙樓交接部位的3跨內(nèi)配置抵抗不均勻沉降的鋼筋。預(yù)估主樓單樁豎向承載力極限值為9000kN，裙房單樁豎向承載力極限值為7000kN，抗拔承載力極限值為3000kN。

結(jié)語：復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗震性能化設(shè)計(jì)，針對構(gòu)件的重要程度提出不同的抗震性能目標(biāo)，并采取對應(yīng)的抗震加強(qiáng)措施。多方面的考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格的保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展

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