浅谈高层建筑的结构设计.docx

浅谈高层建筑的结构设计1工程概况HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt2825.html"\h某综合楼,总用地面积6850m²,建筑面积15000m²。该项目包含购物中心超市、高层住宅等功能。首至三层主要为商业空间,4层大部分为架空层与裙楼屋面结合的绿化、交通空间,5～16层为四栋高层住宅楼。地下1层为停车库。其中A、B区为四栋16层塔楼裙房屋面设置结构转换层,塔楼总高为49.52m。现就设计过程中遇到的一些问题并结合对《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)》(以下简称《高规》)的理解和应用浅谈作者的设计体会。HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt147693.html"\h2结构设计2.1抗震等级的问题HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt438.html"\h按照《建筑抗震设防分类标准(GB50223-95)》和《建筑抗震设计规范(GB5001l-2001)》的规定,本工程下部商场部分用防震缝和建筑的防火单元分成各自独立的建筑空间,高层部分和裙楼均根据建筑物使用功能的重要性可定为丙类建筑,地区地震烈度为7度,高层部分各结构构件的抗震等级均可由《高规》中表4.8.2确定:框支框架一级:剪力墙底部加强部位和非底部加强部位均为二级。经审图单位和抗震办公室审查后指出,下部商场部分功能接近,虽然用抗震缝和砖墙隔开,但不能排除在使用过程中重新进行区域划分和调整功能的可能,因此本工程应全部定为乙类建筑。乙类建筑和丙类建筑的造价相差较多,业主难以承受,根据其以往的开发经验和对同类工程对比,业主已按现行设计方案进行了招商,建成后不会进行大的调整,按丙类建筑设计是合理的。设计单位和作者认为,审查专家的意见有一定的道理,下部商场作为大型公共建筑,根据《建筑抗震设防分类标准(GB50223-95)》条文说明:在一般情况下,原则上能保障在遭遇设防烈度地震影响时,不致有灾难性后果的建筑,均可列为丙类建筑。条文说明中还指出,不论多层和高层,只有年营业额1.5亿元以上、固定资产0.5亿元以上、建筑面积1万m2以上3个条件均满足时,才定为乙类建筑。另《建筑抗震设防分类标准》3.0.1.5条中规定“建筑物各单元的重要性有显著不同时,可根据局部的单元划分类别”。而本建筑裙楼商场大底盘设置了多道抗震缝将结构分为若干单元后,大部分单元不同时满足上述3个条件,且各单元经招商销售后将划分为若干独立的中小型商场,相邻商场的人流及营业情况也会有所不同,应不致产生灾难性后果。HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20170808/86432.html"\h因此本工程全部定位乙类建筑显然是不妥当的。经专家论证,并参照抗震规范管理组的意见,本工程C、D区全部定为乙类建筑,A区高层部分转换层及其上两层定为乙类建筑,其它层住宅定为丙类建筑,B、E区定为丙类建筑。因此高层部分各结构构件抗震等级为:地下一层无上部结构的部分按7度三级抗震设防;有上部结构部分的地下一层至第6层楼面框架和剪力墙按7度特一级抗震设防;第6层楼面以上至第8层楼面框架部分为7度一级抗震设防,落地剪力墙和一般剪力墙为7度特一级抗震设防;第7层以上至屋面(包括小塔楼)框架和剪力墙均为7度二级抗震设防。根据使用功能的重要性,同一建筑物可以分为不同的抗震设防类别,说明新规范更符合建筑物的实际使用情况。2.2转换层的设置和设计一般来说,如果竖向构件能够直接落地,则不需设置转换构件。《高规》第4.3.5条规定:“楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。”如果核心筒偏心或者质量有偏心时,即使所有柱子均能直接落地,但最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值却往往也难以满足《高规》的要求,此时,设计中单纯通过加大柱截面的办法来改善其位移情况收效不大,只有在位移较大部位布置剪力墙才能收到较好的效果。一部分剪力墙不能直接落地,必须设置转换构件才能满足底部大空间的要求。在本工程结构方案设计阶段,A、B栋高层建筑所有柱均可直接落地,因此并未设置转换层。经过初设阶段后,由于核心筒偏心,上部住宅如果不设剪力墙,单纯依靠加大柱截面的办法,结构扭转周期仍为第一周期,最大水平位移和层间位移与楼层平均值之比不满足规范要求,最终只好在上部住宅增设剪力墙并通过设置转换梁才能满足规范要求。因此,在商住楼设计中,如果平面不对称或平面较狭长时,一般在裙房屋面设置转换层方可得到满意的计算结果。2.3