重庆市某轨道交通停车场上盖住宅超限结构设计

欧裕兴

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

1 工程概况

停车场是保证轨道交通线网正常运营的综合性基地，主要负责地铁车辆停放及日常保养、车辆检修、设备维修等相关工作。某轨道交通停车场位于重庆市渝北区，盖下停车场先期建设，盖上预留物业开发，其中4 区盖上预留高层住宅。本工程无地下室，地面以上裙楼2 层，裙楼以上住宅塔楼20 层，合计共22 层，结构总高度78.35m。抗震设防烈度为Ⅵ度[1]，场地类别为Ⅱ类，基本风压0.4kN/m2（n=50）[2]。盈建科计算模型如图1 所示。

图1 盈建科计算模型

2 结构特点

综合考虑盖下轨道限界及盖上住宅建筑功能，本工程采用部分框支剪力墙结构。充分利用盖下轨道线路间的可落墙柱区域，设置双向落地剪力墙，盖下形成双向抗侧力结构体系；梁式转换层设在裙楼二层顶板，框支主梁高度为1800mm、2000mm，框支次梁高度1500mm、1800mm，并将框支梁设计为连续梁，尽量避免单跨梁转换。梁式转换层结构布置平面如图2 所示。

图2 梁式转换层结构布置平面

3 结构超限判定

根据《重庆市超限高层建筑工程界定规定（2016 年版）》相关规定，本工程为部分框支剪力墙结构，存在以下不规则项：扭转不规则、凹凸不规则、构件间断和尺寸突变（多塔），属于A 级高度[4]特别不规则超限高层结构。

4 抗震性能目标

根据本工程设防烈度、结构类型、超限情况及《高层建筑混凝土结构技术规程》[3]（简称《高规》）第3.11 节规定，结构整体抗震性能目标定为D 级，定义底部加强区剪力墙及框支框架为关键构件，并将底部两层剪力墙及框支框架抗震性能目标加强为C 级，各构件预期的震后性能状况如表1 所示。

表1 各构件预期的震后性能状况

5 多遇地震计算分析

5.1 多遇地震整体计算

本工程三栋住宅塔楼结构布置基本一致，仅转换层略有不同，采用YJK 及Midas Building 两个软件进行整体计算，单塔整体计算主要结果如表2 所示。

表2 单塔整体计算主要结果

上述计算结果表明，基底剪重比、刚重比、楼层层间位移角、侧向刚度比、受剪承载力比等整体指标满足《高规》相关规定要求。

对于转换层上、下层结构侧向刚度比的计算，《高规》附录E 第E.0.1 条采用的是等效剪切刚度比，其中对于框支柱作了关于层高平方的面积折算，由于车辆段项目首、二层层高较大[5]，此计算公式用于该类项目转换层上、下结构侧向刚度比计算并不十分合适。而第E.0.3 条所述等效侧向刚度比，以转换层上、下部结构整体位移角作为对比项，用于层高较高的大底盘多塔项目显然更为合理。

5.2 多塔模型对比分析

多塔模型计算结果对比分析如表3 所示。

表3 多塔模型计算结果对比分析

大底盘多塔模型相比于单塔模型，裙楼刚度有所加大，对塔楼约束增强，地震工况下转换层以上楼层剪力略有增加，楼层层间位移角相应增大；而风荷载主要与塔楼外部表面形状及地形地貌有关，大底盘多塔模型的上部塔楼风荷载响应，与单塔模型基本一致。

5.3 多遇地震弹性时程分析

按建筑场地类别和设计地震分组选用五组实际强震记录和两组人工模拟的加速度时程曲线，计算结果取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，各时程曲线与反应谱法基底剪力比值如表4 所示。

表4 时程曲线与反应谱法基底剪力比值

各时程曲线计算所得最大层间位移角X 向为1/2195，Y 向为1/2364，与反应谱法结果接近，且均满足《高规》剪力墙结构体系层间位移角1/1000 限值要求；仅在顶部部分楼层，时程法计算所得楼层剪力平均值略大于反应谱法，比值不大于1.1，后续设计将此放大系数进行包络。

6 设防地震计算分析

根据《高规》第3.11.3 条规定，对结构构件按设防地震下达到性能水准4（底部两层剪力墙及框支框架达到性能水准3）进行设计，连梁刚度折减系数取0.5，周期折减系数取1.0，设防地震整体计算结果如表5 所示。

表5 设防地震整体计算结果

设防地震工况下，首层、二层（即转换层）楼层层间位移角均不大于1/2000，楼层位移绝对值很小，可实现转换层以下框支框架及落地剪力墙不先于上部塔楼结构发生破坏的预设目标。

7 罕遇地震动力弹塑性分析

罕遇地震动力弹塑性分析采用PKPM-SAUSAGE软件，构件的损坏主要以混凝土的受压损伤因子、受拉损伤因子及钢材（钢筋）的塑性应变程度为评定标准。

选取特征周期为0.4s 的两条天然波及一条人工波，弹塑性层间位移角计算结果如表6 所示。

表6 罕遇地震弹塑性层间位移角

罕遇地震最大弹塑性层间位移角均出现在上部塔楼，且不大于《高规》1/120 限值；裙楼最大层间位移角发生在裙楼框架柱处，框支柱及落地剪力墙层间位移角相比上部塔楼仍较小。

框支框架及底部两层剪力墙等关键构件大部分处于轻微损坏状态，转换层上部普通竖向构件处于轻微损坏～轻度损坏，部分剪力墙连梁严重破坏，结构整体损伤情况可满足预设抗震性能目标。

8 主要加强措施

结合项目特点及计算分析结果，采取主要加强措施如下。

（1）保证转换层以下具有足够刚度，严格控制大底盘裙楼地震工况侧向变形。

（2）控制底部关键构件中、大震剪压比，并按性能目标多模型包络设计。

（3）控制框支柱、落地剪力墙轴压比不大于0.5，增强竖向关键构件延性。

（4）加强底部框支转换结构的配筋率配箍率，框支柱及落地剪力墙边缘构件，纵筋配筋率不小于1.8%，体积配箍率不小于1.6%，增强抗弯抗剪承载能力。

（5）加厚多塔楼体型突变部位及其上、下层结构的楼板厚度，转换范围板厚180mm，转换范围以外板厚160mm，住宅二层板厚120mm，标准层核心筒部位板厚120mm，加强双层双向配筋率，以提高多塔楼与大底盘的结构整体协同受力性能。

9 结论

本工程结合盖上盖下建筑功能，采用部分框支剪力墙结构体系，合理预留住宅塔楼转换范围。针对本工程大底盘多塔带转换的结构特点，采用多个软件，从计算分析和抗震构造措施两方面入手，对结构的关键构件、薄弱部位提出相应抗震加强措施，满足本工程提出的抗震性能目标，可供同类工程设计参考。