带转换层的高层建筑结构设计

2010-01-15李从春

四川建筑 2010年6期

关键词：延性支柱楼层

李从春

(中国建筑西南设计研究院,四川成都 610081)

带转换层的高层建筑结构设计

李从春

(中国建筑西南设计研究院,四川成都 610081)

以实际工程为例,对带转换层的高层建筑在结构设计中整体抗震性能进行了分析,对层刚度比、转换层上下结构等效刚度比等参数进行了重点分析,并对各层地震作用进行了对比分析。通过结构计算调整及构造措施提高本工程尤其是转换层附近结构抗震性能。

转换层; 层刚度比; 构造措施

带转换层多塔楼高层建筑结构是高层商住楼中常用的一种结构体系。转换层上下结构体系的转变和竖向构件的不连续性,易使转换层附近的刚度和内力发生突变。本文结合实际工程对此种复杂高层的抗震设计谈谈自己的体会。

1 工程概况

成都地区某工程,26层,结构总高度80m(图1),一层地下室,底部 4层为大底盘,4层以上为 3个基本对称的等高塔(图2),塔楼高 22层,采用梁式转换层,转换层位于 4层顶。设防烈度为7度(0.1g),拟建场地类别Ⅱ类,设计地震分组 3组。结构抗震等级:框支柱为特一级,框支框架为一级,底部加强区剪力墙为一级,非底部加强区剪力墙为二级。

图1 建筑剖面

2 结构计算与分析

本工程采用SATWE和PMSAP对本工程进行弹性分析,对单塔和多塔两种情况下结构的周期、位移、刚度比等整体参数进行了控制,最后结合两者计算结果进行设计。

2.1 结构整体参数计算与分析

通过对比可以看出SATWE与PMSAP对结构整体参数的计算结果基本一致。结构周期比、层间位移角及位移比均满足规范要求(表1、表2)。

图2 结构平面图

楼层抗侧刚度比和楼层抗剪承载力比是判断薄弱层的重要指标,依《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002) (以下简称《高规》)“对竖向不规则的高层结构,包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的 70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%,或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的 80%。”即为结构薄弱层。表 3中刚度比即为本层侧移刚度与上一层侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度 80%的比值中之较小者,抗剪承载力比即为本层抗剪承载力于上层抗剪承载力之比。从表 3可以看出转换层上下没有明显的结构薄弱层。

图3 转换层上、下等效侧向刚度计算模型

按照《高规》附录E的规定按图 3计算模型对转换层上下结构等效抗侧刚度比进行计算,计算结果见表 4。可以看出转换层上、下结构等效抗侧刚度比满足规范要求。

2.2 地震作用对比分析

为了更好地研究由于转换层上下结构刚度的变化和水平抗侧力体系的变化引起的地震作用的变化,将该结构与对应的剪力墙结构计算结果进行对比,见图 4。通过对比分析可以看出,转换结构各层对应的楼层剪力均较剪力墙结构大,转换层以上部分楼层剪力相差较小,转换层及以下部位相差很大,底部剪力增大了 46.3%。通过分析各楼层地震作用不难看出,转换层地震作用发生了突变,较其他层明显增大,且下部框支层也明显较上部楼层大。

转换层附近结构为结构的重要部位,且转换层上下地震作用的变化较大,为此有必要提高转换层附近结构的抗震性能,本工程将转换层及其上一层地震作用放大 1.15倍,提高其抗震承载力。