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1、關(guān)于高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析摘 要：由于粱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有傳力途徑清晰快捷、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)節(jié)省以及受力性能好等優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)運(yùn)用較為廣泛的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。本文以某高層住宅建筑工程為例，探討梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。?關(guān)鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；抗震設(shè)計(jì)?1 工程概況?某高層住宅項(xiàng)目（2008年設(shè)計(jì)）規(guī)劃用地面積5081.5m?2，建筑總面積30655.6m?2。地上部分為29層，地下部分2層。地上部分由裙樓連接兩個(gè)塔樓構(gòu)成，裙樓頂板以上設(shè)置伸縮縫將兩座塔樓分開。建筑總高度91.5m，其中12層為裙樓，1層層高6.0m，用于架空層與管理用房；2層層高4.5m，2、用于商業(yè)開發(fā)鋪面；329層為標(biāo)準(zhǔn)層，層高3.0m，均是住宅。地下部分為設(shè)備用房與地下車庫，每層層高3.5m。工程結(jié)構(gòu)形式采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)。?2 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)?2.1 建筑參數(shù)?本工程建筑高度88.5m，屬于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）（以下簡(jiǎn)稱高規(guī)）規(guī)定的A級(jí)高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。且高寬比4.5，滿足高規(guī)中規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)最大高寬比要求。?2.2 地震參數(shù)（見表1）?2.3 風(fēng)荷載參數(shù)?根據(jù)高規(guī)，風(fēng)荷載取值規(guī)定:對(duì)于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基本風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用，一般情況下，房屋高度大于60m的高層建筑可按100年一遇的風(fēng)壓值采3、用，故本工程采用100年一遇的基本風(fēng)壓0.60KN/m?2。?2.4 結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)參數(shù)?根據(jù)高規(guī)中表4.8.2規(guī)定，本工程框支柱、框架柱、框架?梁、剪力墻的抗震等級(jí)參數(shù)設(shè)計(jì)見表2。?剪力墻截面高度與厚度之比為58的短肢剪力墻提高一級(jí)，按一級(jí)抗震等級(jí)采用。如剪力墻厚度不小于300mm，且層高與剪力墻截面高度之比大于4的剪力墻，仍視為一般剪力墻，其抗震等級(jí)亦按一般剪力墻的抗震等級(jí)采用，連梁抗震等級(jí)同與其相連之剪力墻。?3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置?梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑中布置時(shí)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求。?（1)平面布置力求規(guī)則簡(jiǎn)單，對(duì)稱均衡，盡量使水平荷載的合力中心與結(jié)構(gòu)的剛度中心重合，避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)等不利影4、響。?（2)剪力墻中心線宜與框支梁中心線重合，框支梁截面中心線宜與框支柱截面中心線重合，以避免荷載偏心，框支梁上一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門洞，也不宜在中柱上方設(shè)門洞。?（3)底部大空間必須有落地的落地筒體或剪力墻作支撐，落地剪力墻的數(shù)量不宜少于剪力墻總數(shù)的50%。通常可結(jié)合建筑平面，將剪力墻在樓梯間或電梯間處落地圍成筒體，并對(duì)落地剪力墻和筒體底部墻體適當(dāng)加厚。?（4)落地剪力墻間距應(yīng)不大于2倍樓蓋寬度，且不大于24m。?（5)落地剪力墻與相鄰框支柱的間距，不宜大于12m。?（6)轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比應(yīng)符合高規(guī)附錄E的規(guī)定。按規(guī)定本工程地上2層為框支柱層，上下層的側(cè)向剛度比Y不應(yīng)大于25、。?（7)框支柱層樓板不應(yīng)錯(cuò)層布置。轉(zhuǎn)換層及其上下層相鄰樓層的樓板應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。?4 層側(cè)向剛度比計(jì)算分析?由于本工程梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部住宅的剪力墻較多，而建筑底部是大空間，因此，部分剪力墻不能直接落地。并且此工程部分轉(zhuǎn)換層層高較大，若設(shè)計(jì)中不加以注意，通常容易造成下部抗側(cè)剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部的情況。為保證轉(zhuǎn)換層下部大空間結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強(qiáng)度、延性和抗震能力，應(yīng)盡量弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，使轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量相近。?目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，往往通過控制轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比來避免豎向剛度差異較大。規(guī)范對(duì)6、層側(cè)向剛度比計(jì)算，主要有3種方法：（1）地震剪力與地震層間位移比；（2）剪切剛度；（3）剪彎剛度。這3種方法由于計(jì)算不同，得出的剛度比結(jié)果通常有差異，需根據(jù)實(shí)際工程做出合適選擇。?計(jì)算方法1地震剪力與地震層間位移比是在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）條文說明中提供的層剛度比計(jì)算方法。?計(jì)算方法2剪切剛度是在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）附錄E.0.1中提供的層剛度比計(jì)算方法，適用于底部大空間為1層的情況。高規(guī)附錄E.0.1規(guī)定：當(dāng)?shù)撞看罂臻g為1層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比Y表示轉(zhuǎn)換層上下層結(jié)構(gòu)剛度的變化；Y宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于3，抗震7、設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，按下列公式計(jì)算：?Y=G?2A?2G?1A?1Xh1h2?但是這種剛度比計(jì)算方法存在著一定的問題：（1）沒有考慮豎向構(gòu)件的布置問題，布置在中間的剪力墻和布置在外圍的剪力墻對(duì)層剛度的貢獻(xiàn)是不同的，抗側(cè)剛度中彎曲剛度的作用是不可忽略的；（2）特殊結(jié)構(gòu)布置情況下（如與剪力墻相連的框支柱，短肢墻，斜向布置的剪力墻等）剪切面積的取值不明確。?計(jì)算方法3剪彎剛度是在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）附錄E.0.2中提供的層剛度比計(jì)算方法，適用于底部大空間大于1層的情況。附錄E.0.2規(guī)定：當(dāng)?shù)撞看罂臻g大于1層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比Ye，宜接近1，非抗震設(shè)8、計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于1.3。按以下公式計(jì)算：?Y?e=?1H2?2H1?同時(shí)規(guī)定當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于上部樓層側(cè)向剛度的60%。以上公式綜合考慮了抗剪剛度和抗彎剛度層間側(cè)移量的影響，考慮了豎向構(gòu)件的布置問題，可適用于梁式轉(zhuǎn)換層和絎架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。?總之，當(dāng)Ye1時(shí)，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線屬于剪切形。此時(shí)轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小于下部抗側(cè)剛度，結(jié)構(gòu)布置合理。當(dāng)Ye1時(shí)，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線屬于彎曲形。此時(shí)轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大于下部抗側(cè)剛度，應(yīng)控制Ye在合理范圍內(nèi)，并采取有效結(jié)構(gòu)措施，避免因上、下部結(jié)構(gòu)豎向剛度差異大帶來抗震不利影響。本工程采用以上3種方法計(jì)算，9、結(jié)果見表3。?從計(jì)算結(jié)果可以看出：采用3種方法計(jì)算層剛度比，其結(jié)果差別較大。如本工程采用方法2剪切剛度來計(jì)算轉(zhuǎn)換層上、下層剛度比，Y2不能滿足高規(guī)要求，因此在具體實(shí)際工程中對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層側(cè)向剛度比計(jì)算須選用正確的計(jì)算方法。本工程在地上2層頂轉(zhuǎn)換，底部大空間層數(shù)為2層，按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）附錄E.0.2規(guī)定，應(yīng)采用剪彎剛度計(jì)算層剛度比。從上述結(jié)果可知本工程轉(zhuǎn)換層上下側(cè)向剛度比通過剪彎剛度計(jì)算的結(jié)果Ye1.3，滿足規(guī)范要求。?5 結(jié)語?隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市用地愈加緊張，高層、超高層建筑在城市建設(shè)中逐漸普及，又由于我國部分城市是地震多發(fā)區(qū)，因此加強(qiáng)高層建筑的抗震研究顯得尤為重要。本文探討了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，認(rèn)為選擇合理的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置和選用正確的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層側(cè)向剛度比計(jì)算方法是前提。?參考文獻(xiàn)?1高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）S.?2建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）S.?3唐興榮.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.