发表论文：佛山南海某复杂高层建筑结构的设计__墨水学术,论文发

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:112

副标题#e#
　　佛山南海某复杂高层建筑结构的设计
　　向涛
　　广州地铁设计研究院有限公司广东广州510010
　　【摘要】带转换层结构，多塔楼大底盘结构，皆为《高规》规定的复杂高层建筑结构。本文以佛山市南海区地铁金融城商住楼为对象，采用有限元分析软件SATWE和ETABS对该结构进行分析，揭示了这类结构计算分析方法以及对计算结果的判别与处理。同时还对本工程涉及到的结构超长问题，转换层问题，大底盘多塔楼问题给出了相应的构造处理措施。
　　【关键词】复杂高层建筑；框支剪力墙结构；超长结构；多塔楼大底盘结构
　　佛山市南海区地铁金融城项目，总建筑面积36万m2，含甲级写字楼，五星级酒店，商铺及商住楼。本文论述该项目商住楼的结构设计。该建筑总建筑面积10万m2，地下2层，地上41层，檐口标高138m，室内外高差为0.6m。地面以上1-5层为裙楼，用作商铺，6-41层为两栋塔楼，用作住宅。
　　本工程抗震设防类别为7度，设计基本加速度值为0.10g，抗震设防类别为丙类，基本风压1.1W0=0.60kN/m2，建筑结构安全等级为二级。Ⅱ类场地，地基基础设计等级为甲级。
　　1．结构方案
　　考虑建筑专业对住宅部分平面布置的要求，并使结构具有较大的抗侧刚度以抵抗水平力，塔楼部分采用剪力墙结构。另本建筑裙楼为商铺，需要有较大的空间，故上部塔楼部分的墙柱不能直接连续贯通落地，需设置转换层。综合以上因素本工程采用部分框支剪力墙结构，在裙楼屋面设置转换层。
　　本工程属大底盘多塔楼结构，且为带转换层结构，属《高规》规定的复杂高层建筑结构。
　　2．地基基础
　　本工程采用人工挖孔灌注桩基，桩端持力层为微风化岩，岩土天然湿度单轴抗压强度frp=14.1MPa，桩基设计安全等级为甲级。桩身桩径2500~3200mm，桩端扩底直径3500~4600mm。
　　3． 计算分析
　　(1)结构计算嵌固部位的选取
　　根据本工程的实际情况，大厦首层楼板高出室外地面600mm，而且大厦地下室周边有地下人行、车行公共通廊，大大削弱了地下室周围土体对大厦的约束刚度，考虑上述实际情况，计算时，将嵌固层取在地下一层板处。
　　(2)结构计算分析
　　1).结构的整体计算分析
　　按照《高规》B级高度高层建筑结构抗震等级的规定，框支框架的抗震等级为特一级，底部加强部位及非底部加强部位的剪力墙均为一级。
　　构件主要截面及砼等级如下：
　　本工程结构的计算分析软件采用PKPM系列的SATWE和ETABS。
　　Satwe计算结果见下表：
　　采用etabs复核情况与之基本接近，这里不再赘述。
　　为了更详细的了解多塔楼间相互影响的情况，除按多塔楼整体分析外，还对两塔楼分别做了详细的计算分析。经比较，发现主要是两塔楼连接体处受力情况比较复杂。塔楼间连接体的屋面框架梁两端剪力（地震组合），按多塔楼整体计算比按两塔楼分别计算增大约12%左右。
　　2).框支转换梁的有限元计算与分析
　　整体分析时首先将转换大梁作为一根杆件参与计算，由此得到该梁作为弯剪构件的
　　内力和配筋，同时亦得到梁上剪力墙的总内力，然后采用了“框支剪力墙的有限元分析程序feq”专门对转换大梁及其上部三层的剪力墙进行有限元分析，研究框支转换梁与剪力墙共同工作的应力分布，计算对应部位的配筋量，再利用手算法计算由于上部剪力墙与转换大梁轴线偏差所引起的扭矩对转换大梁的影响，采用手算法复核转换大梁的抗剪强度。主要做法是：
　　a． 结构整体分析时，假定框支转换梁和其上部的剪力墙是两种不同的构件，两者的协同工作情况考虑不够，实际上框支转换梁与其上部的剪力墙是共同工作的，feq较好的反映了两者的边界约束情况。考虑到转换大梁的受力特点实际为偏心受拉，所以在设计中适当的加大了转换大梁下部纵向受拉钢筋的配尽量，以策安全。
　　b． 结构整体分析时#p#副标题#e#，转换大梁上部剪力墙对框支转换梁支座的垂直压力作用反应不够，为此，设计中还采用手算法将剪力墙底部的总垂直应力作为转换梁的荷载进行转换大梁的抗剪强度复核，这对于保证转换大梁的抗剪强度是十分必要的。
　　c． 对于上部剪力墙的轴线与框支转换梁的轴线存在偏差所引起的扭矩对框支梁是十分不利的，应不容忽视，由于框支梁上剪力墙所受的垂直力相当大，而剪力墙与转换大梁的轴线偏差一般都是几十厘米(本工程最大处为300mm)，所产生的扭矩还是很大，在本工程中，这一扭矩最大者超过1000KN.m。虽然可以考虑转换层楼板作为转换梁的翼缘承担一部分扭矩，设计中还是应单独复核转换大梁的抗扭强度，为了避免这一扭矩的产生，应争取建筑专业的配合，尽量将剪力墙的轴线与转换大梁的轴线对齐。
　　4． 构造措施
　　(1).多塔楼结构的技术处理措施
　　1） 内力分析时，为提高计算分析的精度，减小模型化差异，楼板采用分块平面内无限刚并带有弹性楼板的计算假定，将两塔楼间连接体的楼板加厚并按弹性楼板来进行计算。
　　2） 将多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼与裙房连接体的外围柱以及剪力墙的构造适当加强
　　3） 为保证结构底盘与塔楼的整体作用，将两塔楼连接体的楼板加厚至250mm，将裙楼屋面板厚度加厚至200mm，并采用双向双层配筋
　　（2）结构超长的处理措施
　　本工程裙楼平面尺寸为74mx25m，已远远超过规范对钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的规定。为防止结构开裂，减小因温度变化和混凝土收缩对结构产生的不利影响，主要采取了如下措施：
　　1） 在施工阶段设置后浇带。后浇带的布置原则是按每30m左右设置伸缩后浇带，在其两侧混凝土浇筑两个月且上一层结构混凝土浇筑至少一个月后进行浇灌，而且后浇筑混凝土为微膨胀混凝土。
　　2） 设计时，将地下室外墙，基础底板及较长的混凝土墙的混凝土强度等级尽量用得低一些，并掺适量粉煤灰代替水泥，减少水泥用量，降低水化热。
　　3） 设计时，适当加大了通常钢筋的配筋率，在收缩应力和温度敏感部位适当提高了拉通钢筋的配筋率。
　　4） 配置混凝土时，要求选用弹性模量较大的骨料
　　5） 掺加外加剂，减少混凝土的单位用水量，改善施工工艺，做好混凝土的养护，采取措施保证其湿度，减小其内外温差，尤其是基础底板，不仅超长，而且为大体积混凝土，还应分层浇筑，严格按大体积混凝土施工要求施工。
　　6） 结构施工完成后，地下室部分要及时回填土，地上部分要采取隔热保温等措施，尽量将室内构件因施工而外露的时间缩短，屋盖保温隔热措施应在屋顶后浇带浇筑后及时完成。另外，屋顶楼板无负筋区配双层双向拉通钢筋。
　　（3）转换层的技术措施
　　1）框支梁按特一级设计
　　a.框支梁所受水平地震力内力增大1.8倍
　　b.梁剪力增大系数取用1.56(1.3X1.2)验算框支梁抗剪。
　　c.梁端加密区箍筋最小配箍率按1.43ft/fyv（1.3ft/fyvX1.1）配置。
　　d.为了提高框支梁的框剪能力并具有更好的延性，框支主梁采用钢骨混凝土梁，型钢为焊接箱型截面，高1800，宽1000，厚50mm
　　2）.框支柱按特一级设计
　　a.框支柱柱端弯矩采用1.8倍增大系数
　　b.框支柱柱端剪力增大系数取值采用1.68(1.4X1.2)
　　c.框支柱截面均为1500mmX1500mm，均为短柱，为了减小柱截面尺寸，并使结构均有更好的延性，防止结构脆性破，采用了型钢混凝土柱。型钢的形式为十字形，两个方向对称布置，型钢为焊接工字钢，高度为1000mm，钢板厚均为40mm。
　　3）转换层楼板200厚，双层双向配筋，与转换层相邻的上下楼层的楼板也适当加强，双层双向配筋。