某高层建筑综合楼结构设计分析

某高层建筑综合楼结构设计分析

摘要：进入21世纪以来,随着城市化进程的不断深化,城市的人口越来越集中, 土地供给及城市土地资源的日益稀缺，高层建筑逐渐替代多层建筑已经是大势所趋。本文以我市某综合大楼结构设计为例，高层建筑的嵌固端的选取和抗震等级的确定,然后对本建筑的人防地下室进行了合理的设计,又因为在本工程中建筑的使用目的不同,它在设计中出现了错层现象,笔者针对这个问题进行了

结构分析和计算,提供了最佳的设计方案。

关键词：高层建筑；结构设计；人防设计

1、工程概况

该工程位于我市中心地段的大型综合性建筑，该建筑面积约为2.5万m2,地上15层，地下2层，主要作为办公楼和酒店式公寓，负一层为车库，负二层平时为车库，战时为六级人防掩蔽所。建筑物室内外高差为0，建筑总高度为61.6m，属于a级高度的高层建筑物。立面图如图1。工程为框支转换结构，转换层在第三层。转换层上下的平面图如图2和图3。因为使用功能不同，本工程三层以上为错层结构，南面为商用办公用房，层高3.9m，主要竖向受力构件为柱；北面为酒店式公寓，层高3.2m，主要竖向受力构件为剪力墙。抗震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，拟建场地为ⅱ类场地。基本风压为0.75kn/m2。根据地质报告拟用桩基础。

2、嵌固端的确定

本工程嵌固端设在首层楼面时，容易满足嵌固端上下楼层侧向刚度之比，即第2计算层与第3计算层之比(如图4)不小于2倍。

需要注意的是，算刚度比，应取有效影响范围内的竖向构件，即上层与下层交界处做45°向外斜线，取斜线范围内的竖向构件参与计算。本工程所有竖向抗侧力构件均在有效影响范围之内，全部参与计算；另因为有相当部分的地下室外墙，所以本工程嵌固端上下楼层侧向刚度之比，还是很容易满足的。

方案设计时，侧向刚度比在新版的pkpm-satwe中可直接用地震剪刀与地震层间位移比来计算。

本工程首层板厚为180，没有大开洞，外侧均有剪力墙，刚度比容易满足，取地下室顶板做嵌固端，还是比较好处理的。另外做施工时，注意板的混凝土标号、配筋率等，注意地下室柱的配筋数量和方式等，要能满足规范对嵌固部位的构造要求。

3、抗震等级的确定

本工程为带转换层的框架-剪力墙结构，先判定框架和剪力墙均为二级；本工程转换层为第三层，高位转换对抗震不利，框支柱和剪力墙底部加强部位抗震等级还要提高一级考虑。所以对本工程，一般框架抗震等级为二级，框支框架抗震等级为一级；非底部加强部位剪力墙抗震等级为二级，强部位剪力墙抗震等级为一级。负一层抗震等级同上部，负二层抗震等级按规范可为三级或四级，本工程采用三级。另外，短肢墙和错层处的剪力墙和柱均要再提高一个

抗震等级。

4、地下室的设计

人防地下室结构，包括墙，柱，桩本身和承台本身，应验算在常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下的承载力验算，整体计算的计算文件应录入人防荷载。本工程根据实际选用整体计算时采用的人防荷载是：顶板为55kn/m2，侧壁为45kn/m2。

对于地基承载力的验算，例如布桩和承台大小的布置，则不需要考虑人防荷载。

针对本工程为桩基基础，底板抗浮要计入水浮力和人防荷载的组合。本工程应考虑的水浮力是60kn/m2，底板人防荷载是25kn/m2，出于对工程方法的考虑，取恒载85kn/m2录入，需考虑人防荷载的材料强度系数，进行计算和配筋。

另外，人防地下室顶板有最小厚度要求，这个也容易为设计工程师所忽略，应该引起大家的注意。

5、错层处理，结构分析和计算

由于错层，本工程按如图4所示划分标准层，注意图4主要是算地下室结构和考察嵌固端上下层刚度之比用，算上部结构是从嵌固端算起，即从第2个计算层开始共24个计算层，简图从略。错层两侧标高相差不大的按照同一个计算层考虑，如第13，14，22，23个标准层。如此一来，传到基础的活荷载折减的时候，由于多算了计算层，程序默认值0.55是有误的，应该人工调整为0.6才能满足相应规范。

高位转换时转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比，x方向和y方向刚度比分别为0.9504和1.2510，满足规范限值1.3的要求。本工程有斜交抗侧力构件，已经补充该方向的地震作用计算。

本工程有剪力墙的转换，属于竖向抗侧力构件不连续ii类(广东省高层设计规范关于体型不规则类型的第5项)；由于错层，属于平面凹凸不规则(第2项)。初次调试程序计算时，x-5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移普遍达到1.24，y-5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移普遍达到1.34(第1项)，那么按照广东地区高层设计规范，本工程属于超限高层。为了解决此问题，加大了周边墙和梁的截面，以增大抗扭能力，把扭转程度控制在规则范围内。其他共4项不规则项目(第1，3，4，6项)均控制在规则范围内，以令结构更规则、合理、

经济。

最后计算结果显示，结构基本周期为1.7863s，地震剪力略作放大能满足剪重比要求，x和y方向最大值层间位移角分别是1/1764和1/1032，均为偶然偏心地震力作用起控制，其他各项指标均满足规范要求。

6、结语

以一个工程实例为基础，结合笔者在审图工作中遇到的常见问题，作出了探讨、总结和提醒，希望设计师们在处理类似工程项目时，能思路清晰，概念清楚，同时注意常见设计问题，采取相应措施，更快更好地处理类似问题。

参考文献：

[1]高层建筑混凝土结构设计规程[jgj3-2010]

[2]广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2002)补充规定[s]

[3]人民防空地下室设计规范[s]

[4]王亚勇，戴国莹.建筑抗震设计规范疑难解答[m].北京：中国建筑工业出版，2006