某一高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)的超限判定的討論

張 明 華

(中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

某一高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)的超限判定的討論

張 明 華

(中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

對某一高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，通過與一般塔樓偏置結(jié)構(gòu)的比較，提出了此高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)的超限判定和加強(qiáng)措施，為同類問題的研究積累了經(jīng)驗(yàn)。

偏心收進(jìn)，塔樓偏置，超限判定

0 引言

國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件迅速提高對建筑結(jié)構(gòu)的多樣、藝術(shù)、美觀、宜住提出了更新更高的要求，建筑師設(shè)計(jì)理念的調(diào)整和更新也為結(jié)構(gòu)工程師提出了嶄新的課題和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1]。在醫(yī)院建筑的設(shè)計(jì)中，門診醫(yī)技樓一般都是五、六層的多層建筑，而病房樓往往都是十幾層甚至二十幾層的高層建筑。由于醫(yī)療建筑使用功能的要求，有時(shí)不允許結(jié)構(gòu)在多高層之間設(shè)置防震縫，從而形成了塔樓帶裙房結(jié)構(gòu)，甚至是塔樓偏置結(jié)構(gòu)。

國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010年發(fā)布新的《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)[2010]109號)，“附錄一：超限高層建筑工程主要范圍的參照簡表”的“表二、同時(shí)具有下列三項(xiàng)及以上不規(guī)則的高層建筑工程(不論高度是否大于表一)”中，“序號1b，偏心布置，偏心率大于0.15或相鄰層質(zhì)心相差大于相應(yīng)邊長15%”，“序號4b，尺寸突變，豎向構(gòu)件位置縮進(jìn)大于25%,或外挑大于10%和4 m,多塔”；“表三、具有下列某一項(xiàng)不規(guī)則的高層建筑工程(不論高度是否大于表一)”中，“序號6，塔樓偏置，單塔或多塔與大底盤的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長20%”，這三項(xiàng)對豎向收進(jìn)結(jié)構(gòu)的超限判定提供了量化指標(biāo)。

1 工程概況

本工程為北京某新建病房醫(yī)技樓，由于建筑使用功能和周圍建筑日照條件的限制，建筑平面在7層開始進(jìn)行收進(jìn)。首層到6層平面尺寸約為92 m×57 m，7層～10層平面尺寸約為50 m×25 m，如圖1，圖2所示。

由于建筑醫(yī)療功能的要求，在平面收進(jìn)部位不能設(shè)置結(jié)構(gòu)防震縫，因此需要對結(jié)構(gòu)的“偏心布置”“尺寸突變”和“塔樓偏置”進(jìn)行定量校核。

2 結(jié)構(gòu)分析

上述病房醫(yī)技樓模型在SATWE[2]中計(jì)算得到的各層質(zhì)心平面坐標(biāo)和質(zhì)量見表1。

表1 各層質(zhì)心位置和質(zhì)量

層號質(zhì)心X/m質(zhì)心Y/m恒載質(zhì)量/t活載質(zhì)量/t總質(zhì)量/t11140．14898．724349．420369．410159．793104．0252105．9149．32255．29159．943104．0151953．2162．62115．88159．943104．0151953．2162．62115．87159．943104．0151953．2162．62115．86141．057119．3187231．3521．37752．65140．578119．5926931．2950．67881．84141．25119．5647001．9576．175783141．483120．2397675．3962．786382141．612119．0336631．6697．97329．51141．994118．7867713．7524．98238．6

“偏心布置”檢驗(yàn)：X方向7層與6層之間質(zhì)心偏差與相應(yīng)邊長之比：(159.943-141.057)/91.60=20.6%>15%；Y方向7層與6層之間質(zhì)心偏差與相應(yīng)邊長之比：(119.318-104.015)/56.55=27.1%>15%。可見，在豎向收進(jìn)部位，兩個(gè)方向的7層與6層之間的質(zhì)心相差均大于相應(yīng)邊長的15%。

“尺寸突變”檢驗(yàn)：X方向7層相對于6層豎向構(gòu)件位置縮進(jìn)與相應(yīng)邊長之比：41.50/91.60=45.3%>25%；Y方向7層相對于6層豎向構(gòu)件位置縮進(jìn)與相應(yīng)邊長之比：31.45/56.55=55.6%>25%。可見，在豎向收進(jìn)部位，兩個(gè)方向的7層與6層之間的豎向構(gòu)件位置縮進(jìn)均大于相應(yīng)邊長的25%。

“塔樓偏置”檢驗(yàn)(初步檢驗(yàn)，最后結(jié)論見下文)：

“塔樓”X方向的質(zhì)心：(369.4×140.148+2 255.2×159.793+2 115.8×159.943+2 115.8×159.943+2 115.8×159.943)/(369.4+2 255.2+2 115.8+2 115.8+2 115.8)=159.090 m。

“塔樓”Y方向的質(zhì)心：(369.4×98.724+2 255.2×104.025+2 115.8×104.015+2 115.8×104.015+2 115.8×104.015)/(369.4+2 255.2+2 115.8+2 115.8+2 115.8)=103.800 m。

“底盤”X方向的質(zhì)心：(7 752.6×141.057+7 881.8×140.578+7 578×141.25+8 638×141.483+7 329.5×141.612+8 238.6×141.994)/(7 752.6+7 881.8+7 578+8 638+7 329.5+8 238.6)=141.334 m。

“底盤”Y方向的質(zhì)心：(7 752.6×119.318+7 881.8×119.592+7 578×119.564+8 638×120.239+7 329.5×119.033+8 238.6×118.786)/(7 752.6+7 881.8+7 578+8 638+7 329.5+8 238.6)=119.434 m。

X方向“塔樓”與“底盤”的質(zhì)心偏心距與底盤相應(yīng)邊長之比：

(159.090-141.334)/91.60=19.4%<20%。

Y方向“塔樓”與“底盤”的質(zhì)心偏心距與底盤相應(yīng)邊長之比：

(119.434-103.800)/56.55=27.6%>20%。

可見，Y方向“塔樓”與“底盤”的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長的20%。另外，本樓結(jié)構(gòu)的最大扭轉(zhuǎn)位移比:X方向1.07，Y方向1.19，均不大于1.20。

3 超限判定

通過前面計(jì)算，有兩項(xiàng)超過“表二”的規(guī)定，分別為“尺寸突變”和“偏心布置”；有一項(xiàng)超過“表三”的規(guī)定，為“塔樓偏置”(初步結(jié)果)。但是，本項(xiàng)目“塔樓”的層數(shù)和質(zhì)量相對下部“底盤”都比較小。4層“塔樓”的層高之和與6層“底盤”的層高之和的比：15.25/25.35=60.2%；另外4層“塔樓”的質(zhì)量之和也幾乎僅為下部“底盤”一層的質(zhì)量多一點(diǎn)。因此，本項(xiàng)目的高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)應(yīng)該與層數(shù)高、質(zhì)量大的一般偏置塔樓結(jié)構(gòu)的情況區(qū)別對待。

最終，經(jīng)與有關(guān)專家的討論，本項(xiàng)目可以不按照一般的“塔樓大底盤”結(jié)構(gòu)考慮，而是應(yīng)該定義為“高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)”，即可以不按照“表三”的“塔樓偏置”要求去判斷超限。所以本項(xiàng)目最終只有“表二”兩項(xiàng)不規(guī)則，不屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，但應(yīng)按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[3]中的“偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)”采取加強(qiáng)措施，并進(jìn)行彈性時(shí)程分析驗(yàn)算各層層剪力。

4 加強(qiáng)措施

本項(xiàng)目的高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)最終采取的加強(qiáng)措施主要包括：

豎向體型突變部位樓板(6層頂板)厚度取150 mm，雙層雙向配筋，每層每方向鋼筋網(wǎng)的配筋率不小于0.25%；控制上部收進(jìn)結(jié)構(gòu)的底部樓層層間位移角不大于相鄰下部區(qū)段最大層間位移角的1.15倍；收進(jìn)部位上下各2層塔樓周邊豎向構(gòu)件的抗震等級提高一級采用；加強(qiáng)收進(jìn)部位以下2層結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件的配筋構(gòu)造措施。彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算，驗(yàn)算各層層剪力：地震波與反應(yīng)譜層剪力比較見圖3。

表2 時(shí)程分析與反應(yīng)譜分析基底剪力比較

X向基底剪力/kN時(shí)程分析TH1TG045TH3TG045RH2TG045平均值58696．876987．968994．168226．3反應(yīng)譜分析80121．03比值/%73968685Y向基底剪力/kN時(shí)程分析TH1TG045TH3TG045RH2TG045平均值66784．078751．874797．473444．4反應(yīng)譜分析86950．15比值/%77918684

由表2對比結(jié)果可知，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均不小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%。

5 結(jié)語

通過對本項(xiàng)目高位偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)的分析，并與一般塔樓偏置結(jié)構(gòu)的比較，本項(xiàng)目可以不按照一般的“偏置塔樓大底盤”的要求去判斷超限，但應(yīng)按照偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)的要求采取一定的加強(qiáng)措施，并進(jìn)行彈性時(shí)程分析驗(yàn)算各層層剪力。

聲明：本項(xiàng)目最終的判定結(jié)論，得到了全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查委員會辦公室?guī)孜粚＜业目隙ǎ遣蛔鳛橐话沩?xiàng)目結(jié)構(gòu)是否超限的判定標(biāo)準(zhǔn)，僅作參考。

[1] 侯希明，徐小云.超限高層審查中的塔樓布置[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，21(1)：7-8.

[2] 中國建筑科學(xué)研究院建研科技股份有限公司.SATWE[Z].

[3] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 陳才堡.對《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》中偏心布置和塔樓偏置的討論[J].建筑結(jié)構(gòu)，2007(1)：79-81.

Discussion on transfinite judgment of the high eccentric inning structure

Zhang Minghua

(ChinaZhongyuanInternationalEngineeringCo.,Ltd,Beijing100089,China)

The thesis analyzes the high eccentric inning structure, compares it with common tower polarization structure, and puts fwoard transfinite judgment and strengthening measures of the high eccentric inning structure, which has accumulated some experience for similar issue research.

eccentric inning, tower polarization, transfinite judgment

1009-6825(2015)16-0020-02

2015-03-28

張明華(1982- )，男，工程師

TU311

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