東方.萬匯城某公寓樓結構設計

伍雁華

[摘要]東方·萬匯城某公寓樓結構高度99.5m，采用框支剪力墻結構。本文介紹了結構體系及布置、抗震設防性能目標、結構整體計算分析等?？蛑мD換結構體系分析、型鋼混凝土結構應力分析等專項分析內容及方法。

[關鍵詞] 框支剪力墻; 高層建筑; 結構分析; 轉換結構

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

1 工程概況

項目位于南京市浦口區，占地面積約30657平方米。建筑物由高檔酒店、高層住宅、商業裙房及地下車庫組成。其中某幢公寓地面以上32層，上部為公寓，底部兩層為商業，在二層頂進行部分轉換，地下兩層為車庫以及設備用房，局部為人防地下室。公寓結構高度99.5m，平面布置規則。

公寓樓效果圖

2 建筑結構的設計標準

公寓樓結構設計標準見下表2-1

表2-1 結構設計標準

單體類別

類別 住宅 商業裙房

安全等級 二級 二級

設計使用年限 50年 50年

抗震設防類別 標準設防類 標準設防類

建筑耐火等級 二級 二級

地基基礎設計等級 甲級 甲級

建筑樁基安全等級 一級 一級

地

下

室 耐火等級 一級 一級

防水等級 二級 二級

3 自然條件

3.1 風、雪荷載

表3.3-1 風雪荷載

基本風壓 地面粗糙度 體型系數 基本雪壓

06幢 Wo=0.40kN/m2 B類 1.4 So=0.65kN/m2

3.2 抗震設防基本參數

表3.3-2 抗震設防基本參數

抗震設防

烈度 設計基本地震加速度值 設計地震

分組 建筑場地

類別 場地特征

周期 水平地震影響系數最大值

常遇地震 罕遇地震

7度 0.10g 第一組 Ⅲ類場地 0.45s 0.08 0.50

4結構體系與抗震設計

公寓樓采用部分框支剪力墻結構，抗震類別屬于標準設防類，地面以上高度99.05m（含屋面構架高度103.5），地下二層（9.4m），地下一層以上部分抗震等級為二級，底部加強部位剪力墻及框支框架抗震等級為一級，地下一層以下部分抗震等級為三級。

5 結構分析

5.1平面布置

公寓樓三層以上為住宅，一二層為商業，地下二層為車庫及設備用房，建筑功能多樣，為滿足商業大空間要求，本棟公寓樓在二層頂采用底部帶托墻層的剪力墻結構，并且將落地剪力墻布置在結構外邊靠近四角位置，并且適當加厚落地剪力墻和核心筒墻體的墻厚，提高結構剛度和抗扭性能，有利于保持結構在地震作用下的整體性和抗轉動能力。上部剪力墻布置盡量與框支梁中心重合，避免框支梁扭矩過大產生扭剪破壞，并且設置于框支梁垂直的樓面梁，減小框支梁扭矩?？蛑Ъ袅安宦涞丶袅Σ贾萌缦聢D：

5.2 計算要點

（1） 基礎設計時將上部結構與地下室作為一個整體，用JCCAD分析基礎變形；

（2） 以地下室頂板作為上部結構的嵌固端；

（3） 構件設計時樓板按彈性板計算；

（4） 地震作用和風荷載按兩個主軸方向作用，高層部分同時考慮5%的偶然偏心地震作用下的扭轉影響，并驗算雙向地震作用下的扭轉效應；

(5)本工程局部采用次梁轉換，后期施工圖階段將對此進行應力分析，并根據應力校核配筋結果；

（6）結構分別采用SATWE（2010版）和midas Building（2011版）兩種不同力學模型的三維空間分析軟件進行計算。兩種模型計算結果均滿足規范要求，本文摘錄SATWE結果進行闡述。

5.3 主要計算結果（地下部分略）

公寓樓單體SATWE結構分析的前3～6個振型主要計算結果見下表：

表5.3.1 高層公寓部分結構自振周期

振型號 周期（s） 平動系數 扭轉系數

公寓樓 1 2.9664 1.00 0.00

2 2.8914 1.00 0.00

3 2.1519 0.01 0.99

4 0.8760 1.00 0.00

5 0.6781 1.00 0.01

6 0.5862 0.00 1.00

表5.3.2 高層公寓部分主要控制參數

幢別 作用方向 樓層最小剪重比 有效質量系數 樓層最大水平位移與該樓層平均值的最大比值 樓層最大層間位移與該樓層平均值的最大比值 樓層層間最大位移與層高之比的最大值

公寓樓 X 1.56% 97.06% 1.06 1.11 1/1191

Y 1.76% 91.27% 1.05 1.08 1/1181

由計算結果分析：

1．有效質量系數大于90％滿足規范要求。

2. 表中結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比均小于0.85，滿足規范要求。

3．表中層間最大位移與層高之比為均小于1/1000，滿足規范要求；最大水平位移和層間位移比值均小于1.4，滿足規范要求。

4.對樓層剪重比<1.6%的單體按規范要求進行地震力調整。

5.±0.00作為上部結構的嵌固端，地下一層與首層的剪切剛度比大于2，滿足嵌固端要求。

5.4特殊部位詳細分析

1 .部分框支次梁應力分析

選取公寓樓某處框支次梁，用PKPM系列軟件FEQ做構件應力分析， 通過對比可以知道，轉換梁縱筋配筋值以及箍筋配筋值均小于SATWE計算配筋值。轉換主樓在轉換次梁搭接處，梁底受拉應力集中，此位置轉換梁內插型鋼，平衡受拉應力；轉換梁上部上部墻體開洞位置，受壓剪應力集中，此位置轉換主樓均內插型鋼，并適當加大外套大箍直徑。

2 .轉換層樓板應力分析

通過Midas Building樓板應力軟件分析，可以知道，在在水平地震力作用下，公寓樓轉換層內板拉應力均在0.2~0.6MPa之間，小于C35混凝土軸心抗拉強度。

3.轉換層上一層樓板應力分析

通過Midas Building樓板應力軟件分析，可以知道，在在水平地震力作用下，公寓樓轉換層內板拉應力均在0.1~0.3MPa之間，小于C30混凝土軸心抗拉強度。

6 結構加強措施

本工程為復雜高層建筑，為此結構設計采取了以下措施，確保結構具有很好的承載能力和延性，滿足我國抗震規范設防目標：小震不壞，中震可修，大震不倒。

1、結構計算分析

1）采用兩種不用力學模型的三維空間分析軟件SATWE和midas Building，進行整體結構內力與位移計算和比較，確保計算分析結果的真實可靠。

2）采用SATWE對結構進行中震彈性和大震不屈服分析，找出結構的薄弱部位。對分析中發現的薄弱部位采取相應的加強措施，保證重要部位不屈服。

3）對結構的關鍵部位（轉換層梁、轉換層樓板和轉換層上層剪力墻）進行應力分析，并根據應力分析結果在施工圖設計中進行包絡設計。

2、針對薄弱層抗震加強措施

1）薄弱層地震剪力乘以1.25的增大系數；

2）轉換層及相鄰上層剪力墻設置約束邊緣構件，并適當提高剪力墻水平分布筋配筋率、框支柱的縱筋配筋率和體積配箍率。

3）針對轉換層抗震加強措施

本工程在結構第2層進行轉換，底部加強區剪力墻和框支柱抗震等級提高為一級。為此，在構件配筋時，對底部加強區剪力墻和框支柱的剪力、彎矩增大系數進行適當放大，配筋適當加強。

3、針對扭轉不規則抗震加強措施

在構件配筋時，對結構的角柱剪力、彎矩增大系數進行適當放大，配筋做適當加強；角部剪力墻全長設置約束邊緣構件。

4、特殊部位樓面板處理

轉換層樓面板厚180mm，雙層雙向配筋，每層每方向配筋率不小于0.25％；轉換層上下板厚120mm，雙層雙向配筋，每層每方向配筋率不小于0.20％；保證板具有足夠的水平剛度，有效傳遞水平力。大開洞樓板周邊樓板做適當加強，雙層雙向配筋，每層每方向配筋率不小于0.20％。

7 結論

根據概念設計理念，運用多種計算手段，完成了對本復雜高層項目的結構分析。結果表明：本工程在地震作用下的變形符合相關規范的要求，重要受力構件具有較好的安全儲備。設計上采用相應的構造措施后，結構的延性也會得到有效的保證。

參考文獻

[1]GB500110-2010 混凝土結構設計規范[S]北京：中國建筑工業出版社，2010

[2]GB20011-2010 建筑抗震設計規范[S] 北京：中國建筑工業出版史，2010

[3]JGJ3-2010 高層建筑混凝土結構技術規程[S] 北京：中國建筑工業出版社，2010

[4]朱炳寅 高層建筑混凝土結構技術規程應用與分析[M] 中國建筑工業出版社 2012