某高位收進高層結構的分析與設計

黃洋

南寧市建筑設計研究院有限公司 廣西 南寧 530002

工程概況

廣西體育局危舊房改住房項目位于廣西南寧市人民東路11號，總建筑面積46278.52m2，共有3棟樓，地上33層，地下3層，其中3號樓為高層住宅，房屋高度96.4m，采用剪力墻結構，抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度7度，地震加速度0.15g，地震分組為第一組，場地類別Ⅱ類，剪力墻抗震等級二級。

1 不規則判定

3號樓在27層體型收進，收進前后的結構平面布置如圖1所示，不存在平面凹凸不規則、樓板局部不連續、豎向抗側力構件不連續；收進部位到室外地面的高度與全樓高度之比為76.1/96.4=0.79>0.2[1]，體型收進尺寸13.32/21.14=63%<75%，屬于側向剛度不規則[2]，由YJK計算結果知在具有偶然偏心的規定水平力作用下扭轉位移比為1.4>1.2，屬于扭轉不規則，樓層最小抗剪承載力之比為1.0>0.8，不存在樓層承載力突變，故本工程存在兩項不規則項，屬于一般不規則建筑，不屬于超限高層建筑，應按規范要求進行分析與設計。

圖1 收進前后結構平面布置示意圖

2 彈性時程分析

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（簡稱《高規》）4.3.4條要求，除采用振型分解反應譜法（CQC法）進行地震作用計算外，本工程屬于第10章規定的復雜高層結構，應采用彈性時程分析法進行多遇地震補充計算。時程分析法是根據結構基本運動方程，輸入與建筑場地對應的幾組實際地震記錄及人工模擬加速度時程曲線，通過積分運算求得地面加速度隨時間變化期間結構內力和變形的變化過程[3]，時程法是有效解決復雜工程問題的方法之一，但受實際強震記錄數量所限，目前尚難以直接用時程法結果進行結構設計，采用時程分析重在找出CQC法難以發現的結構薄弱部位和剛度突變部位[4]。

本工程選擇七組計算時程曲線，根據《高規》4.3.5條第1款，七組時程曲線中實際地震記錄數不應低于總數的2/3，即5組，另選2組人工模擬曲線，每組時程曲線計算得到的底部剪力值及七組時程曲線計算得到的底部剪力平均值應分別位于CQC法計算值的65%～135%及80%～120%之間。經計算，在結構底部及收進部位的相關樓層處時程法算得的樓層剪力平均值大于CQC法計算結果，見圖2，這些樓層屬于時程分析發現的薄弱部位，應按時程法與CQC法結果比值調整樓層地震作用放大系數，重新進行計算后再進行配筋設計。

圖2 樓層剪力計算結果對比圖

3 抗震構造措施

高位收進高層除在分析階段采用彈性時程分析進行補充計算外，在設計階段尚應考慮抗震構造加強措施，根據計算結果，收進層的層間位移角為相鄰下部區段最大層間位移角的1.08倍，滿足《高規》10.6.5條第1款要求的1.15倍；另根據《高規》10.6.2條及10.6.5條要求，采用抗震構造加強措施及其部位如下：在豎向突變部位（27層）樓板厚度按150mm，配筋雙層雙向φ10@200通長，配筋率0.26%>0.25%，體型突變部位的上、下層（28、26層）樓板板厚按130mm適當加強；收進部位上、下二層周邊豎向構件抗震等級提高一級，即25層樓面～29層樓面剪力墻抗震等級按一級設計。

4 結束語

在危舊改項目中，由于場地限制，為滿足功能和立面需求，轉換、豎向收進等復雜高層并不少見，對高位收進高層，應采用時程分析法進行補充計算，并采取本文提到的相關構造措施以滿足規范要求。同時在本例中，在存在高位收進及扭轉不規則的情況下，建筑專業合理進行平面布置，規避了其他不規則項，避免該樓成為超限高層建筑并進行超限審查，縮短了工期，節省了造價，可見除結構設計外，重視建筑方案設計對提高復雜高層建筑的安全性和經濟性也具有重要作用。