超限高层不规则结构设计

超限高层不规则结构设计

发表时间：2015-10-13T11:43:09.613Z 来源：《基层建设》2015年17期作者：刘洪军

[导读]  悉地国际设计顾问（深圳）有限公司当今时代，建筑向着多功能、灵活多样的空间等方向发展，结构设计难度越来越大。本文根据工程案例，对应用SATWE和PMSAP两种计算模式进行比较，并提出抗震措施。

悉地国际设计顾问（深圳）有限公司

摘要：当今时代，建筑向着多功能、灵活多样的空间等方向发展，结构设计难度越来越大。本文根据工程案例，对应用SATWE和PMSAP 两种计算模式进行比较，并提出抗震措施。

关键词：超限高层；不规则结构；抗震措施

一、工程概况

项目总建筑面积14052.2m2，A、B两栋为现浇混凝土框架结构，使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设防类别为标准设防类。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，建筑物檐口标高30.600m（见图1，图2）。设计地震分组为第一组，场地类别为IV类，基本风压按50年重现期的基本风压0.55Kn/m2取值，地面粗糙度为B类。

二、结构不规则性判别

按《建筑抗震设计规范》3.4节及其条文说明的相关条文来判别，A楼为特别不规则结构，其二、三、四层结构平面见图3、图4、图5。

针对上文中述及的超限情况，我们采取了如下加强措施来保证结构的安全、可靠。（1）结构计算部分

该工程的整体分析采用两种符合实际情况的不同力学模型的空间分析软件SATWE及PMSAP进行分析、比较。

①对于扭转不规则，采用考虑扭转耦联的振型分解反映谱法，计及扭转影响，并严格控制楼层的层间位移，使楼层最大弹性水平位移与层间位移的平均值之比不大于1.5。

②对于楼板不连续，采取符合楼板平面内实际刚度变化的弹性楼板计算模型，在楼梯间、楼板开洞部分设置连续的弹性楼板模型，真实地反应出相应部位的内力结果及截面配筋。

③对于立面收进形成的竖向刚度不规则，严格控制收进层剪切刚度与下层剪切刚度之比不小于50%，且选取用三条地震波（THITG09，NIN-4，SHM2-4）对结构进行弹性动力时程分析补充计算，寻找出结构薄弱层，并对此采取加强措施。计算结果显示：弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均

值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%，其结果见图6。

（2）对结构进行分析的指标判断

针对A楼所采用的两种程序计算结果进行对比，详见表1、表2。

表1 结构动力特征

通过以上计算结果分析，可以看出用两种程序计算的结果相差不大，总体上保持一致，均在规范规定的合理范围之内。由此，笔者认为A楼在平面布置方面基本规则，具有良好的整体性，竖向抗侧力构件连续，竖向无明显的结构薄弱层，结构变形上从最大的一层到楼层最大层间位移均满足规范要求，表明整个结构的刚度适宜，可满足规范要求。（3）抗震概念设计及构造措施

①增强建筑物周围刚度。通过增加角部抗侧力构件的刚度，调整整个结构第一、二、三周期中扭转分量所占比例至合理范围，同时调整抗侧力构件布置，使之均匀对称，减少结构质心与刚心之间的偏心距，以减少结构的扭转效应。

②加强结构延性设计。对结构位移较大部分加强其构件的延性，以增加其在地震作用下的耗能能力。对底层部位轴压比超过0.75的柱，沿柱全高采用井字复合箍筋，且箍筋肢距不大于200mm，间距100mm，直径不小于12mm，以加强柱的延性。对洞口周围的框架柱，根据其跃层的实际情况，复核其计算长度，并适当加强其配筋。

③加强楼板的整体刚度。楼板是传递地震水平力的重要构件，本建筑平面不规则，局部楼板缺失，对此采用PMSAP软件进行弹性楼板补充计算，在多遇地震作用下，混凝土主拉应力小于混凝土抗拉强度。基本烈度地震下，板内钢筋不屈服。特别为楼电梯间、中间大开洞部位附近的楼板适当增加其厚度（板厚150mm），采用双层双向配筋（三级钢10@150），以提高整体刚度，保证楼层水平力的顺利传递。

④对于立面收进层（三层）部位，对其本层以及相邻的上下二层的楼板进行适当加厚，配置双层双向的楼板钢筋。对于收进部位竖向构件也适当加强。加强范围为二、三、四层。

四、结语

本工程A楼虽然建筑功能单一，但其平面功能分区以及立面造型对结构设计来说是一个超限的高层建筑，我们通过对其超限情况对照规范进行全面的分析、计算对比，并有针对性地提出了相应的加强措施。经当地抗震主管部门组织有关专家对其进行专项评审，认为我们的超限情况鉴定正确，采取的抗震措施合理有效，可以进入施工图文件设计阶段。参考文献：

[1]GB50009-2001（2006年版）建筑结构荷载规范[S]

[2]JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]