主—裙樓建筑結構設計相關問題探討與思考

王越

摘 要：主裙樓結構在當今的建筑行業發展中是一種非常普遍的建筑結構形式。在建設和設計和施工的過程中，主樓和裙樓的高度存在著十分顯著的差異，這樣也就使得整個結構的復雜性顯著的提升，剛度分布也不是非常的均勻，這樣一來就使得整個結構的性能大大下降，本文結合某個工程對主-裙樓建筑結構設計相關問題，以供參考和借鑒。

關鍵詞：高層建筑；主-裙樓結構；抗震設計

1 引言

當前我國城市化發展水平不斷的提高，建筑行業在這一過程中也有了很大的變化，建筑在功能上體現出了十分明顯的多樣化和復雜化的趨勢，在工程設計的過程中，高層建筑主樓和多層裙樓是十分常見的結構形式，因為建筑在功能性上有了更加嚴格的要求，同時高層建筑的主樓和多層裙樓，地下車庫等地方都是不能設置分隔縫的，這樣也就使得建筑的整體性得到了保證，這個時候，主樓和裙樓之間的高度有著十分明顯的差異，這樣也就使得結構整體的綜合性能受到了較為不利的影響，所以在設計中必須要加以重視。

2 工程概況

該工程由2層地下室、4層裙樓及31層主樓組成，地下室、裙樓及主樓連為一體，是一棟商住兩用的綜合樓，建筑物總高度為96.6m，總面積為70540m2。地下二層為抗力6級的人防地下室，戰時為物資庫，平時作為停車庫及設備機房，面積為11260m2；地下一層布置雙層停車庫、自行車庫（設在夾層）、超市及設備機房，總面積為11190m2，地下室平面尺寸約為150m×75m；裙樓第一至三層為商場，設各式商鋪、超級市場、酒樓、高級餐廳等設施，平面尺寸約為136m×45m：第四層為辦公區和住宅、會所用房及露天綠化園林：主樓第四層與第五層之間為設備層。第五至三十一層為住宅層，三十一層以上為兩層機電用房。本工程抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.29，設計地震分組為第一組。建筑場地類別為III類。

主樓在設計的過程中主要采用的是灌注樁+筏板基礎的形式，裙房和地下車庫采用的是獨立柱狀和墻下條形基礎，主樓結構在設計的過程中通常是按照建筑自身在設計和使用方面的要求進行處理，在實際的工作中，使用的是現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，在主樓的平面設計工作中，剪力墻通常是設置在樓梯和電梯的位置上，這樣也就使其形成了一個完整的墻體結構體系，同時在核心筒的南側設置了一面剪力墻，樓蓋施工的過程中采用的是寬扁梁的形式，裙樓的樓蓋通常要采用的是主次梁樓蓋的形式。

在對地下室進行平面設計的過程中，設計了鋼筋混凝土外墻，此外停車場的柱網長度通常為8.4m，同時，它和高層建筑結構在不設置沉降縫的情況下就可以形成一個整體。為了更好的確保高層建筑的側向和水平方向的地震力可以順利的傳遞到地基結構當中，在設計和施工中要做好主樓剪力墻的設置，同時還要在車庫的內部設置適量的剪力墻結構，在這一過程中要將其設置在樓梯、電梯或者是通風處，此外在這一過程中還要使用人防隔墻當充當剪力墻。

3 結構抗震計算分析

本工程計算抗震計算分析采用了PKPM的SATWE軟件，考慮扭轉耦聯進行整體結構的抗震升析計算。

結構的前6個振型結構基本自振周期可以看出結構扭轉為主的第一周期為2.0s，平動為主的第一周期為2.43s.兩者之比為0.82，滿足《高層建筑掘凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）的4.3.5條規定要求：A級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.9，B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.85。

從能量的觀點計算出了每個振型的側振成份和扭振成份（二者之和等于1.0），如果某個振型的側振成份大于扭振成份，那么這個描型就是側振振型，反之則是扭振振型。可以看出均為側振振型的第一周期、第二周期數值（2.4s，2.3s）比較接近，運說明結構在兩個主軸（X、Y）方向上剛度相差不大。對于常規的鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。其自振周期Tl一般為（0.06～0.12）n，n為建筑物層數。即結構的自振周期T1應在2.22s～4.44s之間。本結構的周期反映出本工程屬于常規的鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。

該工程的前兩個計算振型周期差異并不是很大，這主要是因為結構在垂直方向和水平方向上的剛度差異并不是非常大。通過對計算模型的觀察，前三個振型當中主要是以扭轉為核心，而出現這種情況的主要原因是結構平面的長度和寬度差異并不是很大，結構整體的剛度出現了比較明顯的不對稱性，在31層以上是比屋面更高的機房，其質量和剛度突然變小，此外頂層的轉角明顯增大。

在對其振型曲線進行分析之后，我們就可以看到裙樓高度之內，結構的變形并不是很大，四層以上的位移在這一過程中有了十分顯著的變化，通過最大層間位移曲線我們也可以看到，由于受到了地震力的作用，水平方向最大位移角在頂層的位置上，而垂直方向上最大位移角在15層的位置。

此外，在對該工程進行彈性時程分析的時候，可以很好的對反應譜法很好的計算準確性予以檢驗，同時在這一過程中也可以有效的改進反應譜法應用過程中出現的不足。時程分析法和底部建立與振型分解反應譜法之間最大的不同就是其能夠對構件和結構任何時候的地震反應予以計算。

該工程按照建筑的場地類別和設計地震分組選擇了兩組實際地震記錄和一組人工模擬加速時程曲線，同時在此基礎上還進行了彈性時程分析，地震波在這一過程中所持續的時間是比建筑結構的基本振動周期高出三倍左右的，但是在這一過程中一定要將其控制在12s之上、地震波的時間距離通常要按照相關的標準和要求對其予以設定。經過彈性時程分析，每條時程曲線計算出來的結構底部剪力都必須要是振型分解反應譜法所取得的底部剪力65%左右，三條曲線計算所得到的平均值都一定要在底部剪力的80%以上。地震作用力之下的內力和變形情況和規范反應譜法所得到的結果基本上是一致的。

4 結構抗震措施

4.1 主樓6層以下的框架柱中設置了由附加縱向鋼筋形成的芯柱，且附加縱向鋼筋的截面面積不小于柱截面面積的0.8%。

4.2 裙樓的抗震等級與主樓相同，按一級設計。

4.3 加大一層、四層及主樓核心筒（樓、電梯）部位樓板的厚度，并采用雙層雙向配筋。

4.4 在跨高比不大于2的剪力墻連梁內配置了交叉暗撐。

4.5 從嚴控制主樓4層以下剪力墻的軸壓比、剪壓比。

4.6 加強3l層以上兩層設備層的剪力墻配筋。

4.7 考慮扭轉耦聯作抗震、抗風計算分析和重力荷載下施工模擬分析。

結束語

裙樓的剛度對結構的振型影響是十分明顯的，裙樓實際上對主樓結構的振動起到了非常重要的限制作用，所以在設計工作中，為了更好的保證裙樓地震力的正常傳遞，應該適當的加大裙樓頂面板的厚度，增大結構的抗扭剛度，這樣也就可以十分有效的對扭轉產生的負面影響予以控制。■

參考文獻

[1]黎虹，康慨.高層建筑主樓與裙樓間基礎整體設計方法[J].低溫建筑技術，2008，30（3）.

[2]鐘聲華，胡小寧.主裙樓一體結構地基承載力深度修正的探討[J].山西建筑，2010，36（28）.