帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計

施茵

摘要：高層建筑設(shè)計中抗震性能的要素有著不容忽視的實際意義，因此從提升工程質(zhì)量的角度出發(fā)進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化就極為必要了。本文首先對于帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震進行了分析，接下來進行了帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震能力；分析工作；設(shè)計要點

前言

帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在對于抗震能力進行分析之后，在優(yōu)化建筑基本功能和強度的前提下做到的設(shè)計優(yōu)化。設(shè)計工作需要在切合基本的抗震原理后，才能夠在此基礎(chǔ)上設(shè)計出更加具有工程強度的高層建筑。

1 帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析

帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)包括了諸多內(nèi)容，以下從建筑基本功能、選擇計算程序、程序使用要點、剪力墻荷載水平、符合工程實際等方面出發(fā)，進行了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的不同方面的分析。

1.1 建筑基本功能

在這一過程中需要合理的體現(xiàn)出高層建筑本身的高尚和時髦，并且在這一過程中適當(dāng)?shù)囊胧彝饩坝^造景來完善建筑的功能。其次，建筑基本功能的優(yōu)化還需要對于剪力墻布置的位置進行進一步的優(yōu)化，只有這樣才能夠切實的滿足建筑結(jié)構(gòu)強化的目標(biāo)。在這一過程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員還能夠通過有效的配合建筑本身的使用功能來更加合理來對于測力構(gòu)件進行強化，實際上能夠提升結(jié)構(gòu)的剛度和抗風(fēng)要求。

1.2 選擇計算程序

設(shè)計人員需要對于模擬剪力墻進行合理的應(yīng)用，才能夠在此基礎(chǔ)上掌握好必要的計算程序。其次，設(shè)計人員在對于計算程序進行應(yīng)用的過程中，還需要對于部分有限元分析軟件進行合理的應(yīng)用，才能夠做好具體的減震設(shè)計，以及在設(shè)計完畢之后的復(fù)核工作。在這一階段中設(shè)計人員需要對于較為突出的位置進行合理的優(yōu)化，并且在優(yōu)化的前提下避免獨立框支角柱的出現(xiàn)，才能夠?qū)τ诼涞丶袅Φ恼w數(shù)量進行有效的控制。其次，設(shè)計人員在選擇計算程序的過程中，如果不考慮到箱體空間的實際受力性能，并且以此為基礎(chǔ)來選擇設(shè)計方法，則有可能會使得抗震設(shè)計趨于保守。例如設(shè)計人員可能會傾向于增大梁的配筋，但是這種建模方法往往會對于結(jié)構(gòu)的動力情況分布造成影響，其結(jié)果就是建筑結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)模式并不符合建筑的實際情況。實際上這種計算方法僅僅會在豎向荷載相對安全，但是對于抗震設(shè)強度的需要往往無法滿足。與此同時，設(shè)計人員在選擇計算程序的過程中要堅持實際結(jié)構(gòu)中樓板對整體結(jié)構(gòu)剛度有貢獻的原則，并且在其他配置上也要確保構(gòu)造要求配筋可以滿足實際受力要求，然后對于結(jié)構(gòu)以及計算中存在的不合理的地方進行進一步的分析。

1.3 程序使用要點

計算程序的使用有著其本身的要點。在這一過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在計算程序的使用過程中還應(yīng)當(dāng)在平面輸入時應(yīng)正確的指定轉(zhuǎn)換構(gòu)件，從而能夠在此基礎(chǔ)上將計算程序整體的規(guī)范性不斷提升，并且對于計算內(nèi)力進行進一步的優(yōu)化與放大，從而能夠在此基礎(chǔ)上使得程序得到更加全面的應(yīng)用。與此同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在計算程序的使用過程中還應(yīng)當(dāng)對于框支柱的水平地震剪力進行一定程度的調(diào)整，從而能夠在此基礎(chǔ)上有效的減少梁對墻產(chǎn)生的平面外彎矩。由于計算程序的使用非常便利，因此對于轉(zhuǎn)換層以外部位的桿件而言具有良好的分析精度，并且可以期待滿足預(yù)期的設(shè)計要求。在計算程序使用時有時還可以將其與FEQ（或者是TBFEM以及TBSA）進行配套的使用，來提升模型節(jié)點的自由度和內(nèi)在計算力。如果在計算時計算分析結(jié)果較為保守，則可以使用ETABS、SAP2000和SAP84等軟件來得到較為精確的計算結(jié)果。

1.4 剪力墻荷載水平

在對于剪力墻進行載荷分析的過程中，首先將其指定為連續(xù)梁或者是框架梁，然后在根據(jù)類型的不同對其進行合理的優(yōu)化。其次，工作人員在剪力墻荷載水平的分析過程中應(yīng)當(dāng)對其進行合理的定義，只有在完善定義的前提下才能夠確保內(nèi)力分析工作整體的準(zhǔn)確程度和實際的有效性。與此同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在分析剪力墻荷載水平的過程中還應(yīng)當(dāng)確保剪力墻的荷載應(yīng)能夠準(zhǔn)確的傳至其下部構(gòu)件上，最終有效的確保墻肢荷載作用在梁上。

1.5 符合工程實際

符合工程實際往往要求工作人員采取合理的施工方法來確?？拐鹉芰M足工程的實際使用需要。設(shè)計精確性提升應(yīng)當(dāng)從選擇出優(yōu)秀的計算程序開始，然后設(shè)計人員可以以此為前提來對于三層面板做出更好的設(shè)計，然后得到底層的計算高度，最終能夠期待雙層板的合理優(yōu)化。最終能夠有效的避免剛度過小問題的出現(xiàn)，實際上能夠避免設(shè)計浪費現(xiàn)象的發(fā)生和擴大。

2 帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

2.1 工程基本情況分析

在對于帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)如何提高抗震性能進行分析時，通過以哈爾濱樂業(yè)大廈作為例子進行分析。探討該大廈在設(shè)計過程中在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點。哈爾濱樂業(yè)大廈的上層部分部分合計11層，首層的層高4.5m，具體平面圖如圖1，箱體的高度為3.0m。其余各層的高度均為標(biāo)準(zhǔn)3m高度，具體平面圖如圖2，屋面標(biāo)高47.2m，結(jié)構(gòu)型式為框支剪力墻結(jié)構(gòu)。箱形轉(zhuǎn)換的層頂和底板厚度都為20cm，其余部分的厚度均為10cm。因此可以將其視為結(jié)構(gòu)相對簡單的商用高層建筑。其次，哈爾濱樂業(yè)大廈結(jié)構(gòu)平面為較為標(biāo)準(zhǔn)的矩形，在建筑結(jié)構(gòu)上較為體規(guī)則，高寬比1.82。哈爾濱樂業(yè)大廈的建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度。

2.2 框支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在框支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中首先應(yīng)當(dāng)確保所有的框支柱的受力都能夠較為均勻，并且在這一過程中軸壓比也得到了有效的控制。設(shè)計者根據(jù)工程的復(fù)雜程度和設(shè)計精度要求，設(shè)計時可選擇整體分析或者是局部分析。其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在框支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中還應(yīng)當(dāng)將剪壓比控制在一定系數(shù)之內(nèi)。與此同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在框支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中還應(yīng)當(dāng)確保體積配箍率大于115%，從而能夠在此基礎(chǔ)上使得柱具有一定的延性并且可以實現(xiàn)強剪弱彎。

2.3 做好剪力墻設(shè)計

帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員做好剪力墻設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在做好剪力墻設(shè)計的過程中首先應(yīng)當(dāng)在建筑四角布置不同厚度的剪力墻。其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在做好剪力墻設(shè)計的過程中為了能夠有效的改善混凝土的受壓性能，則需要合理的增大結(jié)構(gòu)本身的延性，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計過程中需要有效的控制墻肢的軸壓比在20%以內(nèi)。與此同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在做好剪力墻設(shè)計的過程中還應(yīng)當(dāng)切實的滿足15%的最小配筋率的限值，并且在構(gòu)造處理上，對于此類短墻除滿足墻的相關(guān)要求外，同時按柱的構(gòu)造要求配置縱筋和箍筋，來有效的提升結(jié)構(gòu)整體的強度。

2.4 框支梁設(shè)計工作

框支梁設(shè)計工作本身有著相應(yīng)的關(guān)鍵點。在這一過程中工作人員需要對于設(shè)計模式進行不同程度的強化，強化的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)設(shè)計到對于主梁強度的提升和框架整體模式的優(yōu)化。其次，設(shè)計人員在進行框架質(zhì)量提升的過程中還應(yīng)當(dāng)對于梁高的實際情況進行一定程度的控制，在這一過程中控制的要點需要放到尺寸的控制和優(yōu)化上，只有在這一前提下才能夠在此基礎(chǔ)上為帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計起到重要的助力。

2.5 樓板設(shè)計工作

帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計還需要做好樓板的設(shè)計工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在樓板設(shè)計工作時首先應(yīng)當(dāng)確保箱體的上下層板厚保持在一個較為平衡的范圍內(nèi)。其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在樓板設(shè)計工作時還應(yīng)當(dāng)著眼于對于箱體的上下層板主要采用ANSYS有限元軟件進行內(nèi)力分析。與此同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行樓板設(shè)計工作的過程中應(yīng)當(dāng)于設(shè)計中將樓板裂縫控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，最終能夠達到良好的設(shè)計效果。

3 結(jié)語

帶箱形轉(zhuǎn)換層高層建筑的設(shè)計需要從不同的方面著眼，并且以建筑優(yōu)化為前提來對于主梁和框架的結(jié)構(gòu)剛度進行不斷的提升。但是在這一過程中需要注意的是，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對于設(shè)計中存在的不合理的地方進行及時的優(yōu)化，最終能夠在堅持優(yōu)點、放棄缺點的基礎(chǔ)上來切實的提升建筑整體的工程質(zhì)量。