海雅缤纷城各楼层品牌【浅析海雅广场住宅楼的高层转换设计】

　　摘要：随着我国现代化建设的不断发展，民用及商业建筑中的高层建筑越来越多，由于社会对商业建筑的需要，越来越多的工程项目将高层建筑物的下部几层做成大空间，于是会将转换层放置在较高的楼层，这就是我们通常说的高位转换。本文通过对一栋高99.05m的高位转换结构高层建筑的分析，阐述了高位转换结构的受力特点和抗震性能，归纳出几点结论以供大家参考。
　　关键词：高位转换结构 转换层框支剪力墙框支柱刚度比
　　Abstract: with the development of China"s modern construction, civil and commercial buildings of the high-rise building is more and more, because of the needs of the commercial building society, more and more of the project will be the bottom of the high-rise buildings made several layers of large space, will then will convert the layer in higher floor place, this is what we say normally high conversion. This article through to a tall 99.05 m high conversion of high-rise building structure analysis, expounds the transformation of the structure of high mechanical characteristics and seismic performance, summarized some conclusions for your reference.
　　Keywords: high conversion structure conversion layers with box shear wall box pillar stiffness ratio
　　
　　
　　中图分类号： F287.8 文献标识码：A 文章编号：
　　
　　工程概况
　　 海雅广场位于深圳市宝安区。本工程两栋高层住宅楼总高99.05m，地下3层，地上5层为商场，第6层为架空层，上部为21层住宅，结构转换层位于6层楼面，见图一。建筑物抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，结构类别为部分框支剪力墙结构，结构嵌固端设置在地下室顶板，计算时将地下室一起带入计算。计算采用SATWE结构空间有限元分析设计软件。
　　
　　
　　
　　2. 结构体系和技术措施
　　2.1结构体系
　　 本工程设3层地下室，5层裙房，住宅塔楼27层，住宅塔楼与商业裙楼间设地面以上设抗震伸缩缝分成独立的结构单元。
　　 住宅标准层采用剪力墙结构体系，6层以下是为商业服务的设备层，为便于使用，在6层楼面设转换层，转换层高度为5层，是深规[2006]389号文规定的超限高层的临界转换层高度。住宅标准层（见上图）因建筑功能的需要，外围窗洞口较大，削弱了剪力墙刚度，对结构抗扭不利，加之结构高宽比6等于规范规定的最大高宽比，各种因素叠加构成了本结构的复杂性。为了克服结构布置先天的不利因素，局部剪力墙采取了加强措施。
　　2.2技术措施
　　因住宅塔楼偏置，若将塔楼和裙房连为一体，就会形成大底盘质量中心与塔楼质量中心偏心距超过底盘边长的20%，对结构抗扭不利，因此在裙房与塔楼间设伸缩抗震缝，形成独立的结构单元，一方面解决了塔楼偏置问题，另一方面也缓解了结构超长的不利影响。按上述方法设缝后，建筑物仍属超长结构，为此，我们对超长结构采用中国建筑材料科学研究院提出的无缝设计方法，混凝土中掺加ZY膨胀剂，并设置膨胀加强带，抵抗混凝土的收缩应力。屋面设计配合建筑构造，加强保温隔热措施，同时增设抵抗温度应力的配筋，板内采用通长配筋，适当提高配筋率。
　　 计算结构分析
　　3.1 振型曲线
　　
　　结构的前三个振型曲线见上图图二。由振型曲线可以看出，前三个振型在下部基本光滑，在上部自25层开始层层退台托换故出现了部分小突变。在转换层附近，结构的振型曲线没有显著突变。
　　3.2 地震作用分布
　　 楼层地震作用曲线详见下图图三：
　　
　　 根据反应谱振型分解法抗震计算理论，结构j振型i质点的水平地震作用标准值计算公式为：
　　 Fji=αjγjXjiGi（i=1，2，…n，j=1，2，…m）
　　 γj=XjiGi/XGi ①式
　　 式中，αj为相应于j振型自振周期的地震影响系数；Xji为j振型i质点的水平相对位移；γj为j振型的参与系数；Gi为质点i的重力荷载代表值；n为结构计算总质点数。
　　 由前面分析，转换层处振型曲线并无明显变化，但由上式可知，转换层（计算图中第9层）G9远大于其他各层，因此该层地震作用反应力远大于相邻层。同时，通过图三可以看出，由于转换层重力荷载代表值远大于相邻上下层的重力荷载代表值，在转换层位置地震作用增大非常显著。另外，由于“鞭梢”效应的影响，屋面层地震作用有突变。
　　 由①式可以看出，参与组合的振型数越多，有效质量系数就越高，则经组合之后的地震力越准确。故结构整体计算时，应选取较多的振型进行地震作用分析。从结构动力学角度分析，如结构受到某振型对应的同周期动力作用，其动力反应将显著增大，在高位转换的结构设计过程中尤其要引起重视，注意调整结构的刚度，避开场地卓越周期。
　　 通过分析周期、地震力与振型之间的关系，可以看出当X或Y方向平动系数越大，扭转因子越小，则在该振型下的地震力越小，反之则越大，这就要求在布置竖向抗侧力构件时，尽量将剪力墙沿X、Y向均匀布置在建筑物的周围，保证整体结构在第一、第二周期下的纯平动性，减少扭转。
　　3.3 层刚度变化分析
　　 带转换层结构由于结构上部楼层的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，是的结构竖向刚度不连续，造成竖向刚度突变，从而形成竖向不规则结构。因此，结构刚度沿高度分布的变化大小是计算分析的关键。
　　 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）3.5.2条第2款规定，抗震设计的高层建筑，对剪力墙结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ2可按下式计算，且本层与相邻上层的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。
　　 γ2= ②式
　　 式中，γ2为考虑层高修正的楼层侧向刚度比；Vi、Vi+1为第i层、第i+1层的地震剪力标准值；Δi、Δi+1为第i层、第i+1层在地震作用标准值作用下的层间位移。
　　 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）10.2.3条规定，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度变化应符合本规程附录E的规定。
　　 E.0.2条：当转换层设置在第2层以上时，按下式③式计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。
　　 γ2= ③式
　　 本工程转换层层高6.0m，其上一层层高5.4m，Ratx1=1.6398，Raty1=1.3709，Ratx2=1.7113，Raty2=1.4882，均符合《高规》要求。其中Ratx1、Raty1为 X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者，Ratx2，Raty2为 X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%、110%或者150%比值。同时，由于转换层下一层层高也为6.0m，但该层重力荷载代表值G8比G9小得多，为了满足《规程》关于层侧移刚度比的要求，采取将转换层下一层的部分落地剪力墙加宽及将该层混凝土楼板板厚做加厚加强处理，使得该层与转换层的侧移刚度比接近1.0。本工程转换层下一层与转换层侧移刚度比的相关数据为：Ratx1=1.1026， Raty1= 1.2514，
　　Ratx2= 1.0576，Raty2=1.0672，也满足《高规》相关要求。虽然转换层上下结构层侧移刚度比均符合规范要求，但仍需将转换层指定为薄弱层，这样的考虑是因为转换层是楼层竖向抗侧力构件不连续的薄弱层，不满足《高规》3.5.4条“抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上、下连续贯通”的要求。根据《高规》3.5.8条的规定，须将转换层定义为薄弱层，其对应于地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数，增强转换层抗侧构件的抗剪能力，提高其抗震能力、延性及耗能能力。
　　3.4 转换层上下结构等效刚度比分析
　　 《高规》E.0.3条：当转换层设置在2层以上时，尚宜按下式④式计算转换层下部结构与上部结构的等效高度比γe2。γe2宜接近于1，抗震设计时不应小于0.8。
　　 γe2=④式
　　 式中，H1为转换层及其下部结构的高度；Δ1为转换层及其下部结构的顶部在单位水平力作用下的侧向刚度；H2为转换层上部若干层结构的高度，其值应等于或接近高度H1；Δ2为转换层上部若干层结构的顶部在单位水平力作用下的侧向刚度。
　　 本工程按剪弯刚度法计算时，X方向下部刚度= 0.1556E+08，X方向上部刚度= 0.2687E+07，X方向等效刚度比=5.9486；Y方向下部刚度= 0.2208E+08，Y方向上部刚度= 0.9000E+07，Y方向等效刚度比=2.5203。计算结果均满足《高规》E.0.3条的要求。
　　 结语
　　 从以上分析中可以得出以下结论和建议：
　　 （1）带高位转换的高层建筑，竖向抗侧力构件的合理布置尤为重要。尽量将剪力墙沿X、Y向均匀布置在建筑物的周围，并尽量减少结构中部的剪力墙布置，保证整体结构在第一、第二周期下的纯平动性，减少扭转。但同时要加强结构内部由于核心筒的开洞影响造成的薄弱部位。
　　 （2）由于竖向抗侧力构件的不连续，使得转换层变成了薄弱层，调整转换层上下的层侧移刚度变得非常重要，这直接影响到能否增强转换层抗侧构件的抗剪能力，提高其抗震能力、延性及耗能能力。
　　 （3）在抗震设计中，除了控制转换层上下刚度比外，还应采取措施，加强转换层及附近楼层结构构件包括框支柱、落地剪力墙、转换构件、转换层上下各一层楼板，以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震作用下有足够的延性。有关振动台试验资料表明，在框支梁、柱节点处，薄弱点位于梁底的柱截面上，设计时应对柱配筋予以加强，提高其抗震等级。
　　 参考文献：
　　 [1] 王森、魏琏.不同高位转换层对高层建筑动力特性和地震作用影响的研究.建筑结构.2002.8
　　 [2] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010
　　 [3] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010
　　魏厚波 性别：男 出身年月：1979年2月7日单位：中国电子工程设计远深圳奥意建筑工程设计有限公司职称：工程师 籍贯：贵州省印江县研究方向：建筑结构设计。
　　
　　 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

推荐访问:住宅楼 浅析 高层 转换