重慶市某軌道交通停車場上蓋住宅超限結(jié)構(gòu)設(shè)計

歐裕興

（廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

1 工程概況

停車場是保證軌道交通線網(wǎng)正常運(yùn)營的綜合性基地，主要負(fù)責(zé)地鐵車輛停放及日常保養(yǎng)、車輛檢修、設(shè)備維修等相關(guān)工作。某軌道交通停車場位于重慶市渝北區(qū)，蓋下停車場先期建設(shè)，蓋上預(yù)留物業(yè)開發(fā)，其中4 區(qū)蓋上預(yù)留高層住宅。本工程無地下室，地面以上裙樓2 層，裙樓以上住宅塔樓20 層，合計共22 層，結(jié)構(gòu)總高度78.35m?？拐鹪O(shè)防烈度為Ⅵ度[1]，場地類別為Ⅱ類，基本風(fēng)壓0.4kN/m2（n=50）[2]。盈建科計算模型如圖1 所示。

圖1 盈建科計算模型

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

綜合考慮蓋下軌道限界及蓋上住宅建筑功能，本工程采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。充分利用蓋下軌道線路間的可落墻柱區(qū)域，設(shè)置雙向落地剪力墻，蓋下形成雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系；梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)在裙樓二層頂板，框支主梁高度為1800mm、2000mm，框支次梁高度1500mm、1800mm，并將框支梁設(shè)計為連續(xù)梁，盡量避免單跨梁轉(zhuǎn)換。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置平面如圖2 所示。

圖2 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置平面

3 結(jié)構(gòu)超限判定

根據(jù)《重慶市超限高層建筑工程界定規(guī)定（2016 年版）》相關(guān)規(guī)定，本工程為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，存在以下不規(guī)則項(xiàng)：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、構(gòu)件間斷和尺寸突變（多塔），屬于A 級高度[4]特別不規(guī)則超限高層結(jié)構(gòu)。

4 抗震性能目標(biāo)

根據(jù)本工程設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、超限情況及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[3]（簡稱《高規(guī)》）第3.11 節(jié)規(guī)定，結(jié)構(gòu)整體抗震性能目標(biāo)定為D 級，定義底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻及框支框架為關(guān)鍵構(gòu)件，并將底部兩層剪力墻及框支框架抗震性能目標(biāo)加強(qiáng)為C 級，各構(gòu)件預(yù)期的震后性能狀況如表1 所示。

表1 各構(gòu)件預(yù)期的震后性能狀況

5 多遇地震計算分析

5.1 多遇地震整體計算

本工程三棟住宅塔樓結(jié)構(gòu)布置基本一致，僅轉(zhuǎn)換層略有不同，采用YJK 及Midas Building 兩個軟件進(jìn)行整體計算，單塔整體計算主要結(jié)果如表2 所示。

表2 單塔整體計算主要結(jié)果

上述計算結(jié)果表明，基底剪重比、剛重比、樓層層間位移角、側(cè)向剛度比、受剪承載力比等整體指標(biāo)滿足《高規(guī)》相關(guān)規(guī)定要求。

對于轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的計算，《高規(guī)》附錄E 第E.0.1 條采用的是等效剪切剛度比，其中對于框支柱作了關(guān)于層高平方的面積折算，由于車輛段項(xiàng)目首、二層層高較大[5]，此計算公式用于該類項(xiàng)目轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比計算并不十分合適。而第E.0.3 條所述等效側(cè)向剛度比，以轉(zhuǎn)換層上、下部結(jié)構(gòu)整體位移角作為對比項(xiàng)，用于層高較高的大底盤多塔項(xiàng)目顯然更為合理。

5.2 多塔模型對比分析

多塔模型計算結(jié)果對比分析如表3 所示。

表3 多塔模型計算結(jié)果對比分析

大底盤多塔模型相比于單塔模型，裙樓剛度有所加大，對塔樓約束增強(qiáng)，地震工況下轉(zhuǎn)換層以上樓層剪力略有增加，樓層層間位移角相應(yīng)增大；而風(fēng)荷載主要與塔樓外部表面形狀及地形地貌有關(guān)，大底盤多塔模型的上部塔樓風(fēng)荷載響應(yīng)，與單塔模型基本一致。

5.3 多遇地震彈性時程分析

按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用五組實(shí)際強(qiáng)震記錄和兩組人工模擬的加速度時程曲線，計算結(jié)果取時程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值，多組時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符，各時程曲線與反應(yīng)譜法基底剪力比值如表4 所示。

表4 時程曲線與反應(yīng)譜法基底剪力比值

各時程曲線計算所得最大層間位移角X 向?yàn)?/2195，Y 向?yàn)?/2364，與反應(yīng)譜法結(jié)果接近，且均滿足《高規(guī)》剪力墻結(jié)構(gòu)體系層間位移角1/1000 限值要求；僅在頂部部分樓層，時程法計算所得樓層剪力平均值略大于反應(yīng)譜法，比值不大于1.1，后續(xù)設(shè)計將此放大系數(shù)進(jìn)行包絡(luò)。

6 設(shè)防地震計算分析

根據(jù)《高規(guī)》第3.11.3 條規(guī)定，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件按設(shè)防地震下達(dá)到性能水準(zhǔn)4（底部兩層剪力墻及框支框架達(dá)到性能水準(zhǔn)3）進(jìn)行設(shè)計，連梁剛度折減系數(shù)取0.5，周期折減系數(shù)取1.0，設(shè)防地震整體計算結(jié)果如表5 所示。

表5 設(shè)防地震整體計算結(jié)果

設(shè)防地震工況下，首層、二層（即轉(zhuǎn)換層）樓層層間位移角均不大于1/2000，樓層位移絕對值很小，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層以下框支框架及落地剪力墻不先于上部塔樓結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的預(yù)設(shè)目標(biāo)。

7 罕遇地震動力彈塑性分析

罕遇地震動力彈塑性分析采用PKPM-SAUSAGE軟件，構(gòu)件的損壞主要以混凝土的受壓損傷因子、受拉損傷因子及鋼材（鋼筋）的塑性應(yīng)變程度為評定標(biāo)準(zhǔn)。

選取特征周期為0.4s 的兩條天然波及一條人工波，彈塑性層間位移角計算結(jié)果如表6 所示。

表6 罕遇地震彈塑性層間位移角

罕遇地震最大彈塑性層間位移角均出現(xiàn)在上部塔樓，且不大于《高規(guī)》1/120 限值；裙樓最大層間位移角發(fā)生在裙樓框架柱處，框支柱及落地剪力墻層間位移角相比上部塔樓仍較小。

框支框架及底部兩層剪力墻等關(guān)鍵構(gòu)件大部分處于輕微損壞狀態(tài)，轉(zhuǎn)換層上部普通豎向構(gòu)件處于輕微損壞～輕度損壞，部分剪力墻連梁嚴(yán)重破壞，結(jié)構(gòu)整體損傷情況可滿足預(yù)設(shè)抗震性能目標(biāo)。

8 主要加強(qiáng)措施

結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)及計算分析結(jié)果，采取主要加強(qiáng)措施如下。

（1）保證轉(zhuǎn)換層以下具有足夠剛度，嚴(yán)格控制大底盤裙樓地震工況側(cè)向變形。

（2）控制底部關(guān)鍵構(gòu)件中、大震剪壓比，并按性能目標(biāo)多模型包絡(luò)設(shè)計。

（3）控制框支柱、落地剪力墻軸壓比不大于0.5，增強(qiáng)豎向關(guān)鍵構(gòu)件延性。

（4）加強(qiáng)底部框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的配筋率配箍率，框支柱及落地剪力墻邊緣構(gòu)件，縱筋配筋率不小于1.8%，體積配箍率不小于1.6%，增強(qiáng)抗彎抗剪承載能力。

（5）加厚多塔樓體型突變部位及其上、下層結(jié)構(gòu)的樓板厚度，轉(zhuǎn)換范圍板厚180mm，轉(zhuǎn)換范圍以外板厚160mm，住宅二層板厚120mm，標(biāo)準(zhǔn)層核心筒部位板厚120mm，加強(qiáng)雙層雙向配筋率，以提高多塔樓與大底盤的結(jié)構(gòu)整體協(xié)同受力性能。

9 結(jié)論

本工程結(jié)合蓋上蓋下建筑功能，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，合理預(yù)留住宅塔樓轉(zhuǎn)換范圍。針對本工程大底盤多塔帶轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用多個軟件，從計算分析和抗震構(gòu)造措施兩方面入手，對結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件、薄弱部位提出相應(yīng)抗震加強(qiáng)措施，滿足本工程提出的抗震性能目標(biāo)，可供同類工程設(shè)計參考。