广东省建筑设计研究院 广东深圳 518000
摘要：联城公寓高塔楼为超高层公寓办公楼，采用部分框支剪力墙结构体系。本文针对结构特点，对本工程结构选型、中大震安全性、偏心转换梁受力进行了分析，结果表明结构是可行的并安全的。
关键词：部分框支剪力墙；超高层；偏心转换梁分析
1、工程概况
联城公寓项目位于深圳市罗湖区，包括2栋高层塔楼，其中低塔楼结构高度70.1m，高塔楼结构为40层164m（下文中本工程均指高塔楼）。一~五层为商业及配套设施，上部为公寓及办公。两栋塔楼在地面以上采用抗震缝分开，形成两个独立的抗震单位。地下室2层，为设备机房和停车场。
本项目采用部分框支剪力墙结构体系，嵌固端为地下室顶板，五层设置转换层。抗震设防烈度为7度（0.10g），场地类别Ⅱ类，50年一遇基本风压为0.75kN/m2，地面粗糙度类别C类。本项目为超B级高度、扭转不规则及竖向构件不连续的超限项目。建筑立面示意图见图1。
2、嵌固端选择
本工程在地下室顶板无大洞口，设计时采用现浇梁板楼盖结构，楼板厚为180mm，通过楼板应力分析确定配筋，且每层每个方向的配筋率大于0.25%。分析结果表明，X\Y向地下一层与首层等效剪切刚度比分别为2.9、5.2，地下一层与首层侧刚比分别为11.5、23.2，将嵌固端取为首层是合理可行。
3、基础选型
塔楼主要为竖向承压控制，采用钻（冲）孔摩擦端承桩，桩端持力层为微风化片麻岩，入岩深0.5m，桩端持力层天然湿度单轴抗压强度为 30MPa，桩长约为：15m~25m。
4、结构布置及主要分析结果
4.1 塔楼结构体系
本工程采用部分框支剪力墙结构体系，塔楼结构的主要抗侧力体系为剪力墙，为满足建筑底部楼层空间使用要求，在五层设置转换层。转换层结构布置见图2，标准层结构布置见图3。
4.2抗侧力结构布置
塔楼一至四层墙厚400~500，柱截面为1000x1000、1200x1200，五层转换梁截面为800x1600，梁柱根据计算需要内置钢骨。转换层以上墙厚为400~300。
4.3结构弹性分析主要结果
本工程所采用的计算软件为盈建科公司编制的YJK和CSI编制的ETABS软件。由表1可以看出，各项指标均满足规范要求，结构设计较为合理。结构在水平荷载作用下层间位移角曲线如图4所示。结果表明，塔楼基底水平剪力X向由风荷载控制，Y向由地震作用控制，位移角满足《省高规》（DBJ15-92-2013）限值的要求（1/738）。
5、中震构件性能目标验算
本工程结构性能目标设定为C级，并适当提高关键构件（转换构件）的性能目标。
中震作用下墙、柱拉应力按构件全截面平均应力计算，剪力墙、柱计算结果均未计入配筋对抗拉的贡献，对于型钢混凝土柱未计入型钢对抗拉的贡献，墙最大拉应力为4.04Mpa，大于C60混凝土抗拉强度标准值2.85MPa。考虑墙竖向纵筋以及截面内设置的型钢后，采用截面分析软件 XTRACT，补充了构件抗弯不屈服性能复核，结果表明，少数墙肢满足中震抗弯不屈服，其余墙柱最大拉应力为1.69MPa，均小于C60混凝土抗拉强度标准值2.85MPa。考虑墙、柱配筋以及截面内设置的型钢后，将进一步加大结构的安全度。
本工程五层为转换层，塔楼转换层楼板的抗震性能目标为中震抗剪不屈服，楼板最大主应力分布如图5所示。在恒载、活载荷载组合作用下，转换层楼板应力主要分布在-3.2MPa~1.4MPa；在考虑最不利地震作用组合下，转换层楼板应力主要分布在-2.1MPa~3.1MPa。参照根据广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》3.11.3-1式，转换层楼板承载力利用系数ξ拉、弯分别取0.87，拟采用双层双向配筋，转换层楼板板厚180mm（配D14@150），则相应的抗拉强度分别达到7.19MPa，可满足转换层楼板中震抗剪不屈服的抗震性能目标，而对于转换梁和墙、柱连接部位存在应力集中的局部楼板，采取局部附加钢筋的措施亦可满足性能目标。
本工程采用PKPM-PUSH软件进行静力弹塑性分析，结果表明：
1）在考虑重力二阶效应及大变形的条件下，最大顶点位移为517.7mm，并最终仍能保持直立，满足“大震不倒”的设防要求；
2）最大弹塑性层间位移角X向为1/271，Y向为1/213，均小于C类性能目标1/125的规范限值要求；
3）结构层间位移角最大值出现在中部及上部；
5）底部加强区部分剪力墙多数保持完好，局部出现刚度退化，且刚度退化程度较小，框支柱及转换梁均未出现塑性铰；
6）墙肢受拉损伤主要集中在底部加强区墙肢及中部楼层；
7）框架梁、连梁大多数均出现塑性铰，有效的发挥了耗能作用，保护主体墙肢；
综上，罕遇地震作用下，结构整体及各构件的抗震性能满足相应的性能目标。
7、转换梁偏心内力分析
本工程转换层均存在上侧剪力墙偏心布置在转换梁上的情况，为复核转换梁在中震作用下抗弯抗剪弹性及大震作用下其抗弯抗剪不屈服的性能目标，建立ABAQUS模型，型钢及混凝土均采用实体单元，钢筋采用桁架单元，模型中均不考虑楼板及次梁的约束作用，配筋信息均按照小中大震作用情况下的YJK计算结果包络设计配筋。
中震作用下，转换梁除局部区域达到中度受压损伤，但是其他区域均能保持在无损伤~轻微损伤范围，转换梁受拉开裂区域主要集中在转换梁底部及上部墙体所在的侧面，但是型钢、钢筋均未屈服，因此转换梁能够满足中震抗弯抗剪弹性的性能目标；
大震作用下，转换梁中度受压损伤区域有一定扩大，但绝大多数区域仍能保持在完好~轻度损坏范围，转换梁出现不同程度的受拉开裂，但是型钢、钢筋均未屈服，因此转换梁能够满足抗弯抗剪不屈服的性能目标，施工图阶段适当提高转换梁腰筋及箍筋尺寸以减少转换梁损伤。大震作用下混凝土拉、压损伤如图6所示。
8、结束语
本工程为超B级高度超限高层建筑，存在2项不规则项。结构设计中对主要构件在中震、大震下作用下进行性能验算，分析结果表明设计满足规范要求，抗震性能目标达到C级。因此，在采取一定的加强措施进行设计的前提下，结构可行并且是安全的。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3—2010[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]建筑抗震设计规范：GB 50011—2010[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]混凝土结构设计规范GB 50010—2010. [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.
作者简介：
余甫，工程师，Email：yufu03@foxmail.com 林南蓝，工程师，Email：283636117 @qq.com
论文作者:余甫,林南蓝
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/25
标签：结构论文; 塔楼论文; 楼板论文; 性能论文; 目标论文; 型钢论文; 构件论文; 《基层建设》2017年第11期论文;