帶裙樓的高位轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

韓克航

摘 要：本文結(jié)合帶裙樓的高位轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑工程的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并明確此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)進(jìn)行分析，積極采取適宜的設(shè)計(jì)觀念和措施，來促進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果的提升。

關(guān)鍵詞：高層建筑；帶裙樓；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

帶裙樓的高位轉(zhuǎn)換高層逐漸在城市化建設(shè)中得到較為廣泛的應(yīng)用，滿足了商住樓底部數(shù)層的實(shí)際空間需求，因而加強(qiáng)對(duì)帶裙樓的高位轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和分析，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并對(duì)塔樓和裙樓結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高效性方面具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

本文以某市大底盤工程為例對(duì)帶裙樓的高位轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和研究，以促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性發(fā)展。就該工程的總體情況來看，該工程主要包括一個(gè)單體建筑、三層大空間裙樓和一個(gè)三層地下室。單體建筑的總體高度為地上58米，地下室主要為設(shè)備用房和小型車庫。高層部分主要采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究顯示，該工程的場(chǎng)地及附近并未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌及泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，也并未發(fā)現(xiàn)墓穴、防空洞等對(duì)工程施工產(chǎn)生不利影響的埋藏物，施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件比較穩(wěn)定，適宜進(jìn)行建筑施工操作。結(jié)合建筑施工的實(shí)際情況來看，該工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期限為50年，實(shí)際結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防類別及烈度為丙類7度。相關(guān)研究資料以及勘察人員的研究顯示，該施工場(chǎng)地為非液化場(chǎng)地。

2 塔樓和裙樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1 明確抗震等級(jí)

就高層建筑施工的實(shí)際情況來看，該工程的裙樓建筑高度在正常使用范圍內(nèi)，其結(jié)構(gòu)為A級(jí)高層建筑，在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)塔樓構(gòu)件的實(shí)際抗震等級(jí)進(jìn)行研究和分析，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，確保塔樓和裙樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足工程建設(shè)的實(shí)際需求。

2.2 塔樓和裙樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 在工程建設(shè)過程中對(duì)塔樓和裙樓進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)高層部分上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合樓層實(shí)際高度進(jìn)行初步計(jì)算，從而對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的選取。在該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，高層部門選用剪力墻結(jié)構(gòu)，裙樓地下室部分選用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，針對(duì)地下室側(cè)壁，因其具有一定的特殊性，可以選用鋼筋混凝土剪力墻擋土，從而確保塔樓和裙樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。那么相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)地下室定版以及消防車道板的厚度進(jìn)行合理的計(jì)算和設(shè)計(jì)，并結(jié)合主次梁的布置板厚度來明確主樓的屋面板厚度。

2.2.2 為了切實(shí)提高塔樓大底盤構(gòu)件的實(shí)際受力能力，實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程的總體特點(diǎn)，對(duì)水平構(gòu)件和豎向抗側(cè)構(gòu)件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并對(duì)各構(gòu)件的材料和作用強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保其實(shí)際設(shè)計(jì)效果滿足塔樓的總體抗震水平。

2.2.3 在對(duì)大樓大底盤結(jié)構(gòu)裙房進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并對(duì)轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行明確，通過對(duì)梁式結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)用，促進(jìn)狂支剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮，在對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以再結(jié)構(gòu)角部以及中部進(jìn)行落地剪力墻的設(shè)置，從而將轉(zhuǎn)換層上下部的抗側(cè)力的實(shí)際剛度差控制在合理范圍內(nèi)。結(jié)合工程實(shí)際對(duì)落地剪力墻的布置形式進(jìn)行明確，從而有效的保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，促進(jìn)其實(shí)際空間性得到有效的保證。

相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)塔樓和裙樓進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)采用適宜的樓層剛度算法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，確保在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，有利于建筑物實(shí)際抗震性能的提升。與此同時(shí)，在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)確保樓層側(cè)向剛度應(yīng)當(dāng)在相鄰上部樓層剛度的6呈，從而確保帶裙樓的實(shí)際剪彎剛度滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，切實(shí)提高帶裙樓高位轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，促進(jìn)建筑工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

2.3 地下室是否能夠作為嵌固端的合理化判斷。就該工程實(shí)際情況來看，地下室的一層頂板充當(dāng)結(jié)構(gòu)的嵌孤層的情況下，主要采用地震剪力和地震層間位移比法對(duì)側(cè)向剛度進(jìn)行計(jì)算，也可以通過剪切剛度比對(duì)側(cè)向剛度進(jìn)行計(jì)算。從總體情況來看，剪切剛度比的實(shí)際實(shí)施存在一定難度，不免會(huì)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)塑性鉸在地下室頂板部位的設(shè)置情況產(chǎn)生一定影響，因而加強(qiáng)對(duì)地下室是否可以作為嵌固端進(jìn)行合理的判斷和分析，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性方面具有重要的意義。

2.4 關(guān)于幾種剛度比的討論

從上述過程可以看出，本工程在不同的地方使用了不同的側(cè)向剛度計(jì)算法。影響地震剪力和地震層間位移比法的是地震產(chǎn)生的剪力以及相應(yīng)的位移，是一個(gè)與外部作用有關(guān)的計(jì)算方法。剪切剛度算法主要用于地下室是否能作為嵌固端的判斷，以及一層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的剛度比計(jì)算。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

轉(zhuǎn)換層對(duì)建筑的作用非常的重要，它的設(shè)計(jì)高度影響到建筑整體的質(zhì)量水平，在建筑工程設(shè)計(jì)和施工過程中，因?yàn)檗D(zhuǎn)換層要承擔(dān)建筑本身的重量，同時(shí)涉及到轉(zhuǎn)換層的高度，這都是增大轉(zhuǎn)換層負(fù)荷大小的原因。同時(shí)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)對(duì)建筑的剛度大小也有一定的影響，轉(zhuǎn)換層反而成為建筑整體最薄弱的環(huán)節(jié)，大大降低了高層建筑的抗震性能，所以轉(zhuǎn)換層的剛度設(shè)計(jì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上層建筑結(jié)構(gòu)的剛度。合理設(shè)計(jì)建筑內(nèi)部墻體結(jié)構(gòu)，使得各方面受力均勻，適度的對(duì)部分墻體進(jìn)行加強(qiáng)，從而使得轉(zhuǎn)換層的剛度滿足基本需要，確保高層建筑的質(zhì)量安全。

轉(zhuǎn)換層關(guān)系到整體建筑的質(zhì)量安全和抗震性能，只有不斷的分析和調(diào)整轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)才能保證建筑整體的安全可靠，提高建筑的穩(wěn)定性，大大提高了高層建筑的使用年限。所以根據(jù)高層建筑上下層結(jié)構(gòu)的不同，盡可能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，是建筑整體的質(zhì)量中心和剛度中心保持一致，是轉(zhuǎn)換層的受力更加的均勻，避免因?yàn)槭芰Σ黄胶鈱?dǎo)致輕體裂縫和變形情況的發(fā)生。

因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，所以建筑物內(nèi)部的受力更加的不平衡，稍有細(xì)微的變化都能決定建筑的整體質(zhì)量。高層建筑的防震設(shè)計(jì)是建筑建設(shè)的一項(xiàng)重要工作，一些轉(zhuǎn)換構(gòu)件并沒有做太多的地震測(cè)試，所以使用這些構(gòu)件對(duì)建筑的安全沒有保證，需要對(duì)這些構(gòu)件做進(jìn)一步的調(diào)查和研究。

3 結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)

對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時(shí)選用SATWE（結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計(jì)軟件）。該塔樓的主要控制性計(jì)算結(jié)果見表1所示。

表1 高層塔樓主要控制性計(jì)算結(jié)論

借助對(duì)這一建筑的結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析，我們發(fā)現(xiàn)在地震作用下，塔樓大底盤結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)受力情況都能滿足相關(guān)規(guī)定的要求，高層結(jié)構(gòu)層間的最大位移和層高比也符合要求，此外，對(duì)結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件還采取了一些細(xì)致的措施加以控制，構(gòu)造的各項(xiàng)性能都能滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，采用的措施也具有較強(qiáng)的可行性。

4 結(jié)論

從整體情況來看，在帶裙樓的高位轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)轉(zhuǎn)換層的高度比進(jìn)行控制，對(duì)于提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性具有重要的意義。當(dāng)前建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度的加大，在此種情況下更應(yīng)當(dāng)積極采取正確的觀念和措施，來促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠性。

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