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摘要：南宁市某塔楼底部两层为商业裙房，上部为商务办公。结构主体高度150米，为超B级高度，采用框架-剪力墙结构体系。该项目存在扭转不规则，凹凸不规则，楼板不连续等不规则项。在结构设计时，由于结构整体刚度不足，难以满足规范对位移角的最低要求。通过在两个剪力墙核心筒间设置空腹钢筋混凝土连梁的方式，连系两个核心筒，增强结构的整体刚度。通过有限元分析及小震、中震下的承载力验算，对加强连梁进行设计。
关键词]：核心筒；有限元；空腹连梁；
0工程概况
本工程位于广西壮族自治区南宁市，项目场地南面为五象大道，西面为阳峰路。塔楼结构主体高度150米，属于超B级高度高层建筑。塔楼地上30层，带2层裙房，3层地下室，第10层和20层为避难层，其余楼层均为办公用房。抗震设防烈度为7度（0.10g），设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值按0.10g取值，场地类别Ⅱ类，基本风压值0.35kN/m2，地面粗糙度类别B类。
1结构布置和选型
塔楼平面为凹字形，平面尺寸为49.30m x 42.80m（最窄处15.50m），如图 1所示，高宽比约3.5，结构标准层层高为5.05m。塔楼采用框架-剪力墙结构体系，两个钢筋混凝土剪力墙筒体向平面的南侧偏置，北侧为钢筋混凝土框架。在结构设计时，由于结构整体刚度不足，难以满足规范对位移角的最低要求。通过在两个避难层和屋顶层的两个核心筒之间各设置一根空腹钢筋混凝土加强连梁，连接左右两个核心筒，使两个核心筒能够协同工作，增强结构的整体刚度及抗侧力能力。
2有限元应力分析
由于结构的整体刚度需求，在避难层处核心筒增加空腹钢筋混凝土连梁，结构布置发生变化，需对此部分连梁进行重点分析，薄弱连接层如下图3所示。筒体之间连梁抗震等级为一级，设防地震作用下性能目标为受剪弹性、受弯不屈服。通过有限元分析程序Etabs建立模型，并划分网格单元，进行分析。
图 3 避难层连梁示意图
由于连梁的受力特点，本节内容主要阐述连梁在竖向荷载（1.2恒+1.4活）、小震荷载（1.2恒+0.6活+1.3小震+0.28风）、中震荷载（1.0恒+0.5活+1.0中震）组合作用下的受力情况。
分别为竖向荷载、小震组合、中震组合作用下连梁的壳应力图。分析如下：
1）压应力分析：除连梁端部与筒体交接处外，竖向荷载和小震组合下连梁压应力基本在1.0~11.5Mpa范围内，小于混凝土抗压强度设计值27.5MPa（C60），保持弹性水平；中震组合下压应力基本在3.5~27Mpa范围内，小于混凝土抗压强度设计值27.5MPa（C60），保持弹性水平。
2）拉应力分析：除连梁端部与筒体交接处外，竖向荷载和小震组合下连梁拉应力基本在1.0~13.5Mpa范围内；中震组合下压应力基本在3.5~27Mpa范围内，梁端部最大拉力为1700KN，通过配置10根直径25的钢筋（三级钢）即可满足要求。
3）剪应力分析：连梁剪应力基本在11Mpa范围内，小震组合下最大剪压比为0.09，中震弹性组合下最大剪压比为0.13，最大剪压比未超过0.15。假设剪力全部由箍筋和混凝土共同承担，配置抗剪箍筋即可满足要求，保持弹性水平。
图 4 竖向荷载下（1.2恒+1.4活）连梁壳单元应力图
a)小震组合下（1.2恒+0.6活+1.3小震+0.28风）连梁壳单元压应力图
c)中震组合下（1.0恒+0.5活+1.0中震）连梁壳单元剪应力图
图 6 中震组合下（1.0恒+0.5活+1.0中震）连梁壳单元应力图
3连梁承载力验算
筒体避难层连梁最大剪压比由中震组合控制，小震组合下最大剪压比为0.09，中震弹性组合下最大剪压比为0.13，最大剪压比未超过0.15，满足一般纯混凝土构件规定。故连梁满足规范要求。
下面分析计算主要是计算连梁的抗弯承载力，筒体避难层连梁按图7所示配筋能满足中震受弯不屈服；轴力弯矩设计值使用了中震不屈服组合的最大值。
图 8 筒体避难层连梁PMM比值曲线
通过计算可知，连梁的正截面轴力弯矩设计值与承载力比值均小于1。正截面配筋按图7所示配筋能满足中震受弯不屈服的性能目标。
4结语
总体而言，结构在剪力墙核心筒间设置空腹钢筋混凝土连梁后，整体刚度能更好的满足规范要求。通过有限元分析，连梁的壳应力基本保持在弹性水平；通过对空腹连梁进行合理布置和设计后，能够满足承载力验算要求，满足设防地震下受剪弹性、受弯不屈服的性能目标，并具有较好的经济性。
参考文献：
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[5]徐培福，等.复杂高层建筑结构设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社.
论文作者:杨文参,曹伟良,张民锐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/10
标签：组合论文; 应力论文; 结构论文; 荷载论文; 刚度论文; 塔楼论文; 钢筋混凝土论文; 《防护工程》2018年第5期论文;