多層建筑的超限結構設計

張繼婷

摘要：近些年，國民生產總值正不斷處于上升的時期，人們對高品質生活的需求量也越來多，對于建筑風格追逐功能齊全、風格迥異的造型。建筑造型的樣式也呈現出的種類繁多，但是建筑自身構造規則度不高，例如，表面不夠平整、樓板之間的連接點不合理、側向剛度也沒有規則、豎向測力構件相抗衡的不緊湊等。面對的建筑若是樓層較多，其中3條或3條以上不規則高層建筑是要做專門的抗震驗收，若是與規范限制的建筑不吻合，那還做具體的抗震專項論證。超限建筑結構工程時常會面臨著弱連接樓板抗剪承載力、與中心點脫離的豎向荷載下轉換梁受扭承載力、集中力均作用下連梁抗剪承載力、躍層柱穩定等現象去做有效的分析。現在處理前兩個問題時，行業內通常運用最多的便是有限元方法分析，集中作用下連梁抗剪承載力核算是則是針對連梁抗震性能的增強來作為目標的方法分析，躍層柱的固定運用較多是結構整體屈曲模態方法分析。基于此，本篇文章對多層建筑的超限結構設計進行研究，以供參考。

關鍵詞：多層建筑;超限結構;設計方法

引言

多層建筑的超限結構設計所使用的軟件種類繁多或者同樣的軟件，若是不同的有限單元或計算模型，那么所獲得計算結果就存在著差異，使得設計者根據所得到的計算結果而不能正確處理出現的狀況

1工程概況

本次項目主要是在某市的社區內N091103單元A2-04，需要設計的建筑面積是9998m2。地面上有3層、地下1層，地上需要設計的面積6298m2，地下面積3700m2。還要設計89個停車位，這其中包括有小型環衛車停車位43個，中型環衛車停車位37個，普通家用客車停車位9個。設計效果圖見圖1。這個項目地下室標準高度控制在-6.200m，主樓有地上3層，室內外中間間隔的高度為0.3m，樓層的高度分別是5.8m和4.5m，地上整體構造的高度15.1m（室外草坪歸結到結構大屋面）。運用鋼筋混凝土來作為項目的框架。Ⅳ類場地，所設計的結構需要使用時間是50a，結構安全達到二級，抗震設防烈度7度（0.1g），丙類設防，地震分組：第二組，特征周期：0.9s（針對于地震及設防地震多發處）、1.1s（遇地震情況少）。

2工程重、難點分析

在工程建設的過程中，工程設計人員也會遇到很多困難和問題，所以在這個過程中，一定要注意它的重點工程以及難點工程。主要包括以下兩方面的內容：首先是在工程的建設過程中，其他的第一層懸空，并且在懸空的時候所采用的構造是非常復雜的，那么，在建設的過程中所占地的面積也是有一定的規定，為了能夠使建設的面積更加寬廣，那么，在建設第一層的時候，一定要合理的進行設計。合理的方式就是在第一層的層頂上來進行不同的設計，主要是它的北面和東面都要設置懸挑的梁，那么這個量的長度也是要按照科學的方式來進行設置的。在懸挑梁的時候也要考慮多方面的因素，一是他對相鄰結構的影響二是它的結構一定要布置的合乎規則。其次是他在布置的時候結構和平面是非常不規則的，夠不規則，主要表現在它的布質是沒有按照科學合理的方式來進行布置的，平面是凹凸不平的。最后，是它的側面的剛結構發生變化，它的尺寸跟下一層相比相差25%，其中還包括多層的層高也存在安全隱患。

3計算分析

空間有限元分析程序SATWE能夠實現對結構整體做出相應的剖析，對于地震作用的核算要通過扭轉耦聯的振型分解反應譜法。再利用SATW實現彈性時程完善計算，挑選出2條人工波和5條天然波下的結構相互響應，這樣就能使地震響應的過程中來了解其結構。把項目分析結果的平均值與反應計算譜結果做出相應的比較，這樣就能使在反應譜計算結果的前提下，設計必須要有針對性。通過PMSAP來對樓板有限元應力分析和計算，進而對多遇地震下板內主拉應力進行約束，保證混凝土抗拉強度標準值不低于標準（小震不開裂），針對地震進行設防時，鋼筋拉應力不得低于鋼筋屈服強度標準值（中震不屈服）。那是因為平面規則性超限對于樓板的整體性的作用較大，樓板在自身平面內的剛度不斷擴大時那么假定就不符合要求了。所以，在計算模型中對彈性模進行設置，要根據規范的要求來使結構的剛度比和抗剪承載力的比值得到有效控制。

根據規范的標準來約束框架柱的軸壓，還要執行規范來關注扭轉結構，保證結構扭轉的周期與平動周期的比例不得低于0.9。

4多層建筑的超限結構設計方法

4.1建筑物的基礎設計

建筑物的質量主要是基礎設計來約束，那么在針對于超限高層進行構造設計時，把基礎設計作為重點考慮對象，特別是進行抗震設計時，使得基礎設計的穩定性能夠承受足夠的外部力量，建筑物不同環節要遵從性質和地基原理保持一致，二者在結構形式上起到推進的作用。建筑物基礎設計能夠發揮出其的優勢，那么在建筑物基礎設計之上再去設置其他結構設計擁有更強有力后盾。

4.2嚴格控制建筑物的剛度

在結構計算時，能夠使超限高層建筑的剛度得以展現，這樣對其剛度進行探究時，針對自身周期性的特點要做到全方位的關注。切記要根據建筑物的主體結構作為前提，影響其位移的因素進行分析。在抗震設計時，建筑設計者要考慮剛度有關的數據做出整改，這樣整個建筑物的結構擁有更加合理的剛度。例如，在大梁剛度數據的核算時，就需要對剛度做好整改工作。對于構件橫切面尺寸進行改進過程中，把剪力墻開洞的尺寸做出相應的處理，可以通過剛度控制的措施來協調解決整體上的整改。

4.3使用有效的防震措施

對于挑選防震措施來說，切記要選擇延性結構體系性能強的，這樣就能把地震能力進行銳減，還能使地震所帶來的破壞性下降，建筑物也受到其的影響而減少，通過震源能量吸收的方式能夠很好的緩解地震所帶來的破壞。現在超限高層建筑物的樓層數量呈升趨勢，要是與普通樓層相比較下，那是有所不同的，這樣一來，進行設計時，那么對抗震能力就必須加強，以適應建筑物抗震需要的條件。鋼筋混凝土框架-核心筒結構體系抗震性能較高。即使要面對超限項，要是再根據抗震性能的目標的設置、抗震概念涉及到微震、中震和大震來進行具體的程序核算研究，對于結構的改進措施來說我們都可以采用不同的方式來進行，不同的方式都能夠去有力地解決結構改進措施。我們的分析可以更好的看出，在結構方面，它的主要計算指標都能夠有力的去滿足規范的限值。對于一些地區來說，其實，一些商務辦公樓他們在建造的時候跟平時的居民住房是有所不同的，主要表現在它的核心筒度以及寬度是相比居民住樓是較小，除此之外，還有他們的局部樓板容易出現開大洞的現象，還有很多方面比如它的結構以及長懸梁這些關鍵的地方。在進行具體的工程分析的時候，不僅要去分析她的小震彈性，說的是還要去關注他的中震計算分析以及大震計算分析。以以上我們提到的，在辦公樓建造的時候容易存在核心筒度偏小這種現象，要想改變這種現象我們就要在建造的時候對它的結構以及平面進行不同的設計，主要是要增大核心筒，它的外側墻壁的厚度，從而減小核心筒內側墻壁的厚度，這樣能夠更好的去提高整個結構平面的扭剛度。不僅要對結構平面進行具體的分析，還要對她的中震下端鑄進行進一步的核算，在進行建設的過程中如果遇到樓面的開洞較大或者是洞寬超過樓面1/2的現象時候，我們就要去進一步的去對他的老板剪應力以及整體的模型進行進一步的分析核算這樣能夠更好的去減少這種情況的發生。也是通過工程人員的進一步計算表明，對于不同的樓板剪應力也要有不同的要求。

4.4轉換層處理

二層轉換梁進行設計的時候，對于轉換層也要去進行過多的關注，所以在進行設計的時候，要能夠合理的運用型鋼混凝土的方法，以此來使柱截面尺寸呈現出下降的趨勢。在剪力墻底部加強區部分布置暗柱，并在四角暗柱內設置型鋼柱，更好的提高它的抗壓抗震的作用。

結束語

總而言之，就實際工程設計來說，要遵從目前推行的結構設計標準，指出多層超限建筑結構設計時，設計要點要尤其重視，著重闡述不規則建筑要額外計算和手段，再針對建筑物不合理的地方做出相應的改善，抗震方法也要不斷深化，那么結構就能根據規范來進行，以此來實現安全、經濟的效應，若是今后再遇到相似的工程可以給予寶貴的參考。

參考文獻：

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