淺談做8度區(qū)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體會(huì)

隋成藝

工程概況

1.本工程地處云南省昆明市，為商業(yè)，住宅等諸多功能為一體的綜合性建筑。地下2層為大型停車場(chǎng)，地上為3層大型商場(chǎng)，且還有另外獨(dú)棟的7層的商業(yè)建筑。上部主樓結(jié)構(gòu)分為A1，A2，A3棟，A1，A2為高檔住宅，A3為酒店式公寓。本次主要談的為A2棟，后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。A1，A3棟結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，A2棟為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，7層商業(yè)為框架結(jié)構(gòu)。主樓基礎(chǔ)形式采用的是預(yù)應(yīng)力管樁加承臺(tái)。

工程進(jìn)行實(shí)際分析

1.下面我們?cè)敿?xì)看下A2棟的具體情況，A2棟下部為2層大地下室，地下室頂板為嵌固端，裙房結(jié)構(gòu)為3層，裙房以上為住宅部分。A2棟抗震設(shè)防烈度為8度。上部結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)，底部加強(qiáng)部位以下抗震等級(jí)均為特一級(jí)。根據(jù)地勘報(bào)告，場(chǎng)地類別為3類場(chǎng)地。

2.先從總體上看，在昆明這樣的8度區(qū)（抗震設(shè)防烈度為8度，以下均同此）如何避免我們的結(jié)構(gòu)形式成為超限審查的結(jié)構(gòu)形式是前期需要處理的主要技術(shù)難點(diǎn)。因?yàn)楦鶕?jù)昆明市當(dāng)?shù)厍闆r，如果出現(xiàn)超限的結(jié)構(gòu)需要報(bào)請(qǐng)全國(guó)超限高層建筑工程抗震設(shè)防專家委員會(huì)審查，審查需要一個(gè)時(shí)間的流程，但是甲方的時(shí)間要求又比較緊張，所以我們只能通過(guò)技術(shù)上的處理合理的避免超限結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。下面我們來(lái)看下初期我們?nèi)绾魏侠淼谋苊獬藿Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)。轉(zhuǎn)換層的高度起初根據(jù)甲方的意見應(yīng)放在5層，這樣下面商鋪的面積就會(huì)增加許多。但是根據(jù)中華人民共和國(guó)建設(shè)部令第111號(hào)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》，8度區(qū)框支轉(zhuǎn)換構(gòu)件的位置超過(guò)3層既為高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（表中第4條）因此經(jīng)設(shè)計(jì)院與甲方溝通后轉(zhuǎn)換層取在第3層，合理的避免了高位轉(zhuǎn)換。同樣根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》下表2中同時(shí)具有下表三項(xiàng)及三項(xiàng)以上的不規(guī)則高層建筑工程為超限結(jié)構(gòu)。

根據(jù)初步的計(jì)算，表2中的第1條和第8條在正常結(jié)構(gòu)計(jì)算中很難避免，所以如果再出現(xiàn)一條就會(huì)變成需要審查的超限結(jié)構(gòu)，故此我們必須控制不再出現(xiàn)其中的任何一條。但是A2棟的位置在圖1中已經(jīng)明確，它并不在整個(gè)地下室的中間位置，則上表2中的第2條就不可避免了，故我們?cè)谌狗坎糠值腁2棟周邊進(jìn)行合理的設(shè)縫，這樣就避免了表2中第2條的出現(xiàn)，也就再次避免超限結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。為什么說(shuō)到設(shè)縫，根據(jù)甲方早期的意見，不想在此處設(shè)縫，因?yàn)橄旅嫔啼伒拿娣e是價(jià)值相對(duì)比較高的位置，在這種地方設(shè)縫，甲方自然是不愿意接受，但是權(quán)衡輕重，最后還是同意在此設(shè)縫。這樣我們前期的主要目的完成，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以進(jìn)行后面的深化了。

3.根據(jù)建筑功能及設(shè)備專業(yè)的相關(guān)要求，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高度為5850mm，轉(zhuǎn)換層上層的高度為4400mm?？蛑е某叽鐬?100x1100mm，框支梁的尺寸為1000x1800mm：1000x1500mm。SATWE計(jì)算結(jié)果中3個(gè)基本的信息依次看下（1）剛度比：轉(zhuǎn)換層剛度的計(jì)算結(jié)果如下：ratx1=1.8198 raty1=2.1274

其中Ratx1，Raty1：X，Y 方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者。因此滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》第4.4.2條，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。（2）周期比：《高規(guī)》第4.3.5條，結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度高層建筑，混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85.本工程為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，既為上述規(guī)范中所說(shuō)的復(fù)雜高層建筑。故應(yīng)滿足周期比不應(yīng)大于0.85. SATWE計(jì)算結(jié)果如下：第一周期1.0696 平動(dòng)系數(shù)1.00第三周期0.8120，扭轉(zhuǎn)系數(shù)1.00振型號(hào)3的扭轉(zhuǎn)系數(shù)為1.00，故為以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期，

振型號(hào)1的平動(dòng)系數(shù)為1.00，故為以平動(dòng)為主的第一自振周期。

其按規(guī)范要求的比值為0.76，滿足要求

（3）位移角：高規(guī)4.6.3條的“注”中明確說(shuō)明位移角可不考慮偶然偏心的影響，故我們只需“X 方向地震力作用下的樓層最大位移”，“X 方向地震力作用下的樓層最大位移”，“Y 方向地震力作用下的樓層最大位移”，“Y 雙向地震作用下的樓層最大位移”這4種工況下位移角滿足即可.因位移角羅列出來(lái)較麻煩，故在此說(shuō)明位移角滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。另常規(guī)的工程通常是地震力為主導(dǎo)控制的，一般風(fēng)荷載影響相對(duì)小很多，故在前面沒(méi)有提及風(fēng)荷載這一工況產(chǎn)生的位移角。

4.調(diào)模型，剪力墻越多未必就就合理！

目前中國(guó)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的大方向是抵抗地震力，所以做為設(shè)計(jì)者的我們第一方法是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)抵抗地震力，就是平時(shí)的哪里超筋加大哪里，這種方法對(duì)于6，7度區(qū)相對(duì)還是很奏效的，但是對(duì)于8度區(qū)卻不是很理想，因?yàn)?度區(qū)的地震力較強(qiáng)，單純的提高局部的剛度而不注重整體剛度的調(diào)整則很難實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算通過(guò)，指標(biāo)滿足等硬性要求。所以當(dāng)局限的加大局部構(gòu)件的尺寸滿足不了計(jì)算要求的時(shí)候（相當(dāng)于走了好長(zhǎng)時(shí)間的彎路），不得不重新開始考量結(jié)構(gòu)整體剛度的平衡，才最終實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)計(jì)算的通過(guò)，并滿足各項(xiàng)指標(biāo)。

5結(jié)果

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力調(diào)整，終于完成了8度區(qū)框支剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型調(diào)整，各個(gè)構(gòu)件滿足計(jì)算要求，各個(gè)指標(biāo)滿足規(guī)范的要求。但是落地剪力墻的數(shù)量明顯比7度區(qū)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相對(duì)多了一些。最終結(jié)果如下圖：

結(jié)論：

在此次8度區(qū)項(xiàng)目的計(jì)算調(diào)整過(guò)程中，首先對(duì)于結(jié)構(gòu)形式的合理性有了進(jìn)一步的理解，對(duì)于某些特殊的標(biāo)志性建筑選取一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)形式是非常重要的。其次，由于8度區(qū)的實(shí)際計(jì)算需求，落地剪力墻的數(shù)量已經(jīng)不能只是按規(guī)范的構(gòu)造要求的數(shù)量，必須按實(shí)際計(jì)算要求的數(shù)量。這樣的計(jì)算結(jié)構(gòu)一則由于落地剪力墻數(shù)量的增加，勢(shì)必會(huì)影響框架部分做為商業(yè)建筑的分隔和使用，對(duì)建筑的使用功能有較大的限制，再則落地剪力墻數(shù)量的增加對(duì)甲方的開發(fā)成本也有一定的影響。綜上所述，在8度區(qū)如果各方面條件允許，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)盡力避免轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，既達(dá)不到轉(zhuǎn)換后下部框架大開敞，滿足建筑的各種使用功能，又增加了相應(yīng)的建設(shè)成本。