韩春翠 刘复孝 丁相飞
（青岛腾远设计事务所有限公司，山东，青岛，266100）
【摘 要】本工程高度超A级，高宽比较大，对侧向位移控制不利；高位转换，对转换构件要求较高。
【关键词】高度超限；高位转换
一、工程概况
本工程位于山东省日照市，底部裙房为商业，上部塔楼为住宅。上部塔楼，根据建筑平面布局的特点，选取了部分框支钢筋混凝土剪力墙的结构形式；裙房部分因功能需要，不能将所有的剪力墙均落至基础顶，采用框支转换。
本工程主体施工至地上三层楼面后，因为建筑方案变化，重新调整结构设计。建筑方案的对比如下：第一版方案：地下一层，底部5层为商业，上部住宅28层，屋面高度111.5m，在地上五层顶板位置转换。第二版方案：地下一层，底部4层为商业，上部住宅27层，屋面高度102.2m，在地上四层顶板位置转换。
对比两版方案，可以得出结论，第二版方案建筑总高度降低（接近A级高度），高位转换位置由五层顶改为四层顶，楼层数减少两层，但较多剪力墙落在转换次梁上（所占比例约为18.2%）。经审图专家认可后，第二版方案仍按第一版方案的抗震设防性能目标设计。
二、设计条件
本工程设计使用年限为50年；抗震设防分类：上部住宅为丙类、底部商业裙房为乙类；建筑结构安全等级为二级。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，地震设计分组为第三组，场地土类别为Ⅱ类，特征周期值为0.45s。
本地区50年重现期基本风压为0.40kPa，用于位移控制；承载力设计时按50年重现期基本风压的1.1倍采用；10年重现期基本风压为0.30kPa，用于舒适度控制。建筑物地面粗糙度类别为C类，体型系数综合考虑取1.4。
本工程结构超限情况如下：
（1）高度超限：B级高度（102.2m> 100m）；
（2）不规则类型：扭转规则、楼板连续、侧向刚度规则、楼层承载力无突变，竖向抗侧力构件不连续（框支转换）；有一项不规则类型。
综上：高度B级，有1项不规则类型，需要进行超限审查。
三、抗震设防要求
根据高规规定，确定本工程各部分的抗震等级如下 ：
剪力墙：底部加强部位由一级提高至特一级，非底部加强部位为一级（两层过渡）、二级。框支框架：特一级。
针对本楼的超限项目，采取了结构抗震性能化设计的措施。结构抗震性能目标按照高规第3.11节内容执行。根据本工程地处7度区，设定结构抗震性能目标为C级。结合本工程的特点和超限情况，设定结构各关键部位构件性能目标如表1所示：
表1 构件抗震性能指标
四、计算分析
本工程选用SATWE和ETABS软件进行计算，考虑偶然偏心地震作用，双向地震作用，扭转耦联及施工模拟加载的影响。小震整体计算结果如下：
（1）第一扭转周期与第一平动周期之比为0.74，小于0.85，满足高规第3.4.5条要求；
（2）有效质量系数分别为99%(X向)、98%(Y向)，均大于90%，所取振型数满足要求；
（3）水平力作用下的层间位移角最大值分别为1/1296(X向)、1/1023(Y向)，满足高规第3.7.3条的要求；
（4）剪重比分别为2.16%(X向)、2.45%(Y向),均大于1.60%,满足抗规第5.2.5条要求；
（5）在偶然偏心地震作用下，最大扭转位移分别为1.11(X向)、1.20(Y向)，满足高规第3.4.5条要求；
（6）底部剪力墙轴压比为0.24，小于0.50；框支柱轴比为0.43，小于0.60；满足规范对轴压比的规定；
（7）按高规第3.5.2条，本工程各楼层侧向刚度均大于上一层的90%，当下层层高大于上层层高1.5倍时，大于110%，无软弱层；
（8）楼层受剪承载力与上层的比值分别为0.87(X向)、0.88(Y向)，均大于80%，满足高规第3.5.3条的规定；
（9）转换层与上层的侧向刚度比分别为0.84(X向)、0.65(Y向)，均大于0.6，满足高规附录E.0.2的要求；转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比分别为2.30(X向)、1.04(Y向)，均大于0.8，满足高规附录E.0.3的要求。
（10）结构刚重比分别为5.87(X向)、5.96(Y向)，均大于2.7，满足规范对结构稳定的要求；
（11）框架柱所占倾覆力矩百分比分别为5.94%(X向)、3.13%(Y向)，均小于50%，满足高规8.1.3条及10.2.16条要求。
(12) 框架承担的地震总剪力百分比分别为6.11%(X向)、1.64%(Y向)，不足底层总剪力的20%，不满足高规8.1.4条要求，按规范要求调整。
中震不屈服、中震弹性、大震不屈服计算结果，基本均可满足设定的抗震设防性能目标的要求。
五、针对超限采取的主要措施
本工程为部分框支剪力墙结构，存在高度超A级、抗侧力构件不连续，在设计中采取了如下主要措施：
1、将框支框架、底部加强区剪力墙的抗震等级定为特一级；
2、针对剪力墙，采取如下措施提高墙体的延性和稳定性：
（a）底部加强区剪力墙按中震抗剪弹性、抗弯不屈服，进行设计；
（b）增加转换层以下的剪力墙厚度，加强其强度和平面外稳定性，减小转换层上下层刚度差异；
（c）底部加强区剪力墙在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比控制在0.5以内。
3、转换框架采用延性较好的型钢混凝土梁和型钢混凝土柱，按中震弹性的性能目标进行设计；
通过以上加强措施，经过计算复核，本工程结构抗震性能目标达到C级的要求。
六、结论
综上所述，本工程虽然结构形式较为复杂，但在设计中采用概念设计方法，根据抗震原则及建筑特点，首先对整体结构布置进行仔细的考虑，使之具有良好的结构性能。抗震设计中采用性能化设计方法，除保证结构在小震下完全处于弹性阶段外，还补充了主要构件在中震、大震作用下的性能要求，再采取多种计算程序进行了弹性、弹塑性的计算，计算结果表明，多项指标均表现得较为良好，基本满足规范的有关要求。同时又通过概念设计及各阶段的计算程序分析结果，对关键和重要构件作了适当加强，在构造措施方面亦相应作了处理。
参考文献：
[1]超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点
[2]高立人，方鄂华，钱稼茹．高层建筑结构概念设计［M］．北京：中国计划出版社， 2005．
论文作者:韩春翠,刘复孝,丁相飞
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
标签：结构论文; 分别为论文; 工程论文; 高度论文; 性能论文; 剪力墙论文; 构件论文; 《工程建设标准化》2016年4月总第209期论文;