某高位轉換超限高層抗震設計實例淺析

王兵弟

摘要：對高烈度區高位轉換超限高層實例抗震分析，闡明合理布置選型、控制各項參數，對超限項采取抗震措施，對關鍵構件進行抗震性能設計。

關鍵詞 ：超限;高位轉換;性能設計;抗震措施

一、工程概況

主樓地下2層地下室與地下車庫相連，地上29層（有3層裙房），三層以上住宅，裙房無地下室。房屋高度85.70米。房屋高寬比6.10。商業沿街要求大空間。抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度值0.20g，設計地震分組第三組，場地類別II類，地面粗糙度類別C類，基本風壓0.30 kN/m2， 多遇地震水平地震影響最大值αmax=0.16，特征周期0.45s，設計使用年限50年。

二、結構選型及布置

依功能，主樓采用部分框支剪力墻結構體系，梁式轉換，轉換梁在三層頂（裙房頂），裙房采用框架。據地質，主樓基礎平板式筏形基礎，裙房基礎人工挖孔灌注樁。商業和標準層結構平面如圖：

三、結構設計

此工程為B級高度高層建筑。抗震設防類別一～三層為乙類，其余層為丙類。底部加強區抗震等級特一級，其余部位一級。

（一）結構整體計算：

1、多遇地震，采用兩種不同的力學模型進行分析比較。模型選用中國建筑科學研究院PK.PMCAD的結構分析程序《SATWE》（ V3.1.5版）和《PMSAP》（ V3.1.5版）。并采用SATWE彈性動力時程分析補充計算。彈性動力時程分析時，選用軟件地震庫中的天然波5條，人工波2條，記錄時間長不小于20s，地震加速度時程曲線的最大值70cm/s2。2）罕遇地震作用下薄弱部位進行彈塑性變形驗算，選用《彈塑性靜力分析軟件（PUSH）》進行分析。

（二）關鍵構件補充計算（抗震性能目標選D級）

1、對易出現薄弱部位及關鍵部位，進行抗震性能設計。關鍵構件（底部加強區的落地剪力墻，框支框架）在設防地震作用下用SATWE程序進行中震抗剪彈性，抗彎不屈服設計。2、底部加強區的落地剪力墻及框支框架在罕遇地震作用下，滿足受剪截面控制條件。3、在中震不屈服地震作用下對外縱墻的名義拉應力驗算，采取合理的抗震措施。4、框支梁和框支柱采用型鋼梁和型鋼柱以減小截面滿足功能和相關規范承載力等設計要求。5、指定第3層（轉換層）為薄弱層，據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）3.5.8和4.3.12條乘1.25放大系數，以加強轉換層部位構件承載力。

（三）進行整體抗傾覆驗算以基底零應力區的面積百分率為控制指標。

四、計算結果分析

（一）多遇地震主要計算結果

結果表明，數據基本相近，各控制指標滿足規范要求，結果合理有效，模型能較為真實反映結構實際受力。配筋設計時采用SATWE的結果。

（二）彈性動力時程分析結果知，每條時程曲線所得結構底部剪力不小于振型分解反應譜法結果的65%，所選7條時程曲線所得結構底部剪力的平均值不小于振型分解反應譜法結果的80%，7條波時程法結果平均值小于振型分解反應譜法（CQC法）計算結果，結構無薄弱層或明顯薄弱部位。此處不具體列舉計算結果。

（三）（PUSH）分析彈塑性層間位移角最大值1/215小于1/135，滿足規范要求。

（四）依計算知，多遇地震基礎底未出現零應力區，罕遇地震基底零應力區的面積百分率為20%，滿足設計相關要求。

五、抗震加強措施

在滿足規范一般要求外，還采取一些構造加強措施：外縱墻約束邊緣構件配筋率≥1.30%，并≥8根18。箍筋全高加密，配箍特征值增大10%;提高約束邊緣構件高度范圍內剪力墻最小配筋率，外縱墻≥0.35%，其它墻≥0.30%;控制外縱墻軸壓比≤0.40;約束邊緣構件高度取底部加強區及其上兩層，約束構件之上增加兩層過渡層;角窗處邊緣構件沿墻通高為約束邊緣構件且所在房間樓板厚取150mm，雙層雙向配筋，約束構件間設斜向暗梁;主樓范圍內轉換層樓板加厚至180mm，上下層板厚150mm，均雙層雙向配筋且每層單向配筋率≥0.25%。

六、結語：

高烈度區高位轉換超限高層建筑結構設計有些難度，希望依此淺析，供類似工程參考體會。

參考文獻：

[1]建筑抗震設計規范（GB50011-2010）中國建筑工業出版社

[2]高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2010）中國建筑工業出版社

[3]多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例? 李國勝編著