主—裙樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題探討與思考

王越

摘 要：主裙樓結(jié)構(gòu)在當今的建筑行業(yè)發(fā)展中是一種非常普遍的建筑結(jié)構(gòu)形式。在建設(shè)和設(shè)計和施工的過程中，主樓和裙樓的高度存在著十分顯著的差異，這樣也就使得整個結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性顯著的提升，剛度分布也不是非常的均勻，這樣一來就使得整個結(jié)構(gòu)的性能大大下降，本文結(jié)合某個工程對主-裙樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高層建筑；主-裙樓結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計

1 引言

當前我國城市化發(fā)展水平不斷的提高，建筑行業(yè)在這一過程中也有了很大的變化，建筑在功能上體現(xiàn)出了十分明顯的多樣化和復(fù)雜化的趨勢，在工程設(shè)計的過程中，高層建筑主樓和多層裙樓是十分常見的結(jié)構(gòu)形式，因為建筑在功能性上有了更加嚴格的要求，同時高層建筑的主樓和多層裙樓，地下車庫等地方都是不能設(shè)置分隔縫的，這樣也就使得建筑的整體性得到了保證，這個時候，主樓和裙樓之間的高度有著十分明顯的差異，這樣也就使得結(jié)構(gòu)整體的綜合性能受到了較為不利的影響，所以在設(shè)計中必須要加以重視。

2 工程概況

該工程由2層地下室、4層裙樓及31層主樓組成，地下室、裙樓及主樓連為一體，是一棟商住兩用的綜合樓，建筑物總高度為96.6m，總面積為70540m2。地下二層為抗力6級的人防地下室，戰(zhàn)時為物資庫，平時作為停車庫及設(shè)備機房，面積為11260m2；地下一層布置雙層停車庫、自行車庫（設(shè)在夾層）、超市及設(shè)備機房，總面積為11190m2，地下室平面尺寸約為150m×75m；裙樓第一至三層為商場，設(shè)各式商鋪、超級市場、酒樓、高級餐廳等設(shè)施，平面尺寸約為136m×45m：第四層為辦公區(qū)和住宅、會所用房及露天綠化園林：主樓第四層與第五層之間為設(shè)備層。第五至三十一層為住宅層，三十一層以上為兩層機電用房。本工程抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.29，設(shè)計地震分組為第一組。建筑場地類別為III類。

主樓在設(shè)計的過程中主要采用的是灌注樁+筏板基礎(chǔ)的形式，裙房和地下車庫采用的是獨立柱狀和墻下條形基礎(chǔ)，主樓結(jié)構(gòu)在設(shè)計的過程中通常是按照建筑自身在設(shè)計和使用方面的要求進行處理，在實際的工作中，使用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，在主樓的平面設(shè)計工作中，剪力墻通常是設(shè)置在樓梯和電梯的位置上，這樣也就使其形成了一個完整的墻體結(jié)構(gòu)體系，同時在核心筒的南側(cè)設(shè)置了一面剪力墻，樓蓋施工的過程中采用的是寬扁梁的形式，裙樓的樓蓋通常要采用的是主次梁樓蓋的形式。

在對地下室進行平面設(shè)計的過程中，設(shè)計了鋼筋混凝土外墻，此外停車場的柱網(wǎng)長度通常為8.4m，同時，它和高層建筑結(jié)構(gòu)在不設(shè)置沉降縫的情況下就可以形成一個整體。為了更好的確保高層建筑的側(cè)向和水平方向的地震力可以順利的傳遞到地基結(jié)構(gòu)當中，在設(shè)計和施工中要做好主樓剪力墻的設(shè)置，同時還要在車庫的內(nèi)部設(shè)置適量的剪力墻結(jié)構(gòu)，在這一過程中要將其設(shè)置在樓梯、電梯或者是通風(fēng)處，此外在這一過程中還要使用人防隔墻當充當剪力墻。

3 結(jié)構(gòu)抗震計算分析

本工程計算抗震計算分析采用了PKPM的SATWE軟件，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)進行整體結(jié)構(gòu)的抗震升析計算。

結(jié)構(gòu)的前6個振型結(jié)構(gòu)基本自振周期可以看出結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期為2.0s，平動為主的第一周期為2.43s.兩者之比為0.82，滿足《高層建筑掘凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）的4.3.5條規(guī)定要求：A級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。

從能量的觀點計算出了每個振型的側(cè)振成份和扭振成份（二者之和等于1.0），如果某個振型的側(cè)振成份大于扭振成份，那么這個描型就是側(cè)振振型，反之則是扭振振型?？梢钥闯鼍鶠閭?cè)振振型的第一周期、第二周期數(shù)值（2.4s，2.3s）比較接近，運說明結(jié)構(gòu)在兩個主軸（X、Y）方向上剛度相差不大。對于常規(guī)的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。其自振周期Tl一般為（0.06～0.12）n，n為建筑物層數(shù)。即結(jié)構(gòu)的自振周期T1應(yīng)在2.22s～4.44s之間。本結(jié)構(gòu)的周期反映出本工程屬于常規(guī)的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

該工程的前兩個計算振型周期差異并不是很大，這主要是因為結(jié)構(gòu)在垂直方向和水平方向上的剛度差異并不是非常大。通過對計算模型的觀察，前三個振型當中主要是以扭轉(zhuǎn)為核心，而出現(xiàn)這種情況的主要原因是結(jié)構(gòu)平面的長度和寬度差異并不是很大，結(jié)構(gòu)整體的剛度出現(xiàn)了比較明顯的不對稱性，在31層以上是比屋面更高的機房，其質(zhì)量和剛度突然變小，此外頂層的轉(zhuǎn)角明顯增大。

在對其振型曲線進行分析之后，我們就可以看到裙樓高度之內(nèi)，結(jié)構(gòu)的變形并不是很大，四層以上的位移在這一過程中有了十分顯著的變化，通過最大層間位移曲線我們也可以看到，由于受到了地震力的作用，水平方向最大位移角在頂層的位置上，而垂直方向上最大位移角在15層的位置。

此外，在對該工程進行彈性時程分析的時候，可以很好的對反應(yīng)譜法很好的計算準確性予以檢驗，同時在這一過程中也可以有效的改進反應(yīng)譜法應(yīng)用過程中出現(xiàn)的不足。時程分析法和底部建立與振型分解反應(yīng)譜法之間最大的不同就是其能夠?qū)?gòu)件和結(jié)構(gòu)任何時候的地震反應(yīng)予以計算。

該工程按照建筑的場地類別和設(shè)計地震分組選擇了兩組實際地震記錄和一組人工模擬加速時程曲線，同時在此基礎(chǔ)上還進行了彈性時程分析，地震波在這一過程中所持續(xù)的時間是比建筑結(jié)構(gòu)的基本振動周期高出三倍左右的，但是在這一過程中一定要將其控制在12s之上、地震波的時間距離通常要按照相關(guān)的標準和要求對其予以設(shè)定。經(jīng)過彈性時程分析，每條時程曲線計算出來的結(jié)構(gòu)底部剪力都必須要是振型分解反應(yīng)譜法所取得的底部剪力65%左右，三條曲線計算所得到的平均值都一定要在底部剪力的80%以上。地震作用力之下的內(nèi)力和變形情況和規(guī)范反應(yīng)譜法所得到的結(jié)果基本上是一致的。

4 結(jié)構(gòu)抗震措施

4.1 主樓6層以下的框架柱中設(shè)置了由附加縱向鋼筋形成的芯柱，且附加縱向鋼筋的截面面積不小于柱截面面積的0.8%。

4.2 裙樓的抗震等級與主樓相同，按一級設(shè)計。

4.3 加大一層、四層及主樓核心筒（樓、電梯）部位樓板的厚度，并采用雙層雙向配筋。

4.4 在跨高比不大于2的剪力墻連梁內(nèi)配置了交叉暗撐。

4.5 從嚴控制主樓4層以下剪力墻的軸壓比、剪壓比。

4.6 加強3l層以上兩層設(shè)備層的剪力墻配筋。

4.7 考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)作抗震、抗風(fēng)計算分析和重力荷載下施工模擬分析。

結(jié)束語

裙樓的剛度對結(jié)構(gòu)的振型影響是十分明顯的，裙樓實際上對主樓結(jié)構(gòu)的振動起到了非常重要的限制作用，所以在設(shè)計工作中，為了更好的保證裙樓地震力的正常傳遞，應(yīng)該適當?shù)募哟笕箻琼斆姘宓暮穸?，增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，這樣也就可以十分有效的對扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負面影響予以控制?！?/p>

參考文獻

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