【摘 要】大底盘单塔偏置建筑结构根据概念设计，会明确结构的抗震功能。结构的弹性地震反应显示看，结构设计符合功能标准。在大底盘单塔偏置建筑结构设计中超限的项目很多。在地震的影响下，裙房部位出现的位移程度不断，各项计算的标准也比较好，建筑结构符合工程标准。本文针对建筑工程中大底盘单塔偏置建筑结构设计展开讨论，仅供参考。
【关键词】建筑工程；塔楼偏置；不规则；结构
某地区的酒店总建筑面积是278977m2，地下建筑面积是135431m2。地下室有三层。裙房地上有五层，高度是28m，是商场。塔楼地上有25层，高度是99.5m。塔楼偏置在裙房南边，裙房的一到五层中间，位于商场的中庭。二到五层的楼板与屋面大开洞，洞口上下两层会大致对称。裙房的西南面是商场的入口，位于二到五层楼板与屋面板外挑7.2m位置，属于长悬臂结构。这种建筑结构的安全等级是二级。本文主要分析了建筑工程中大底盘单塔偏置建筑结构，具体内容如下。
一、建筑工程中大底盘单塔偏置建筑结构
1、结构体系的明确
塔楼按照建筑平面规划，以及结构的抗侧能力，会利用钢筋混凝土框架—剪力墙结构系统。应该把剪力墙安排在中部电梯筒的部位，保证剪力墙的完整性。同时，应该运用框架梁连接剪力墙和框架柱，空间作用强，属于关键抗侧力构件。裙房中的一部分属于少墙框架体系，根据框架结构标准，采用的是抗震构造的方法。
2、楼盖体系
在本次建筑工程中会利用到现浇混凝土梁板体系，以此增强平面的刚度，确保抗侧力构件的顺利工作。其中，地下室的底板属于平板结构，板的厚度是500mm，地下共有两层。一层属于梁板结构，板的厚度是120mm。一层楼板属于梁板结构，板的厚度是180mm，它具备良好的抗震功能与完整性。并且，裙房与塔楼标准层楼盖属于常规钢筋混凝土梁板楼盖。通常情况下，裙房楼板的厚度是120mm，塔楼标准层楼板的厚度是150mm。竖向构件中应用的混凝土等级会逐渐递减，从开始的C60变成C30。在地下室与裙房中的梁板选取的混凝土等级是C35，塔楼选取的混凝土等级是C30。其中所有的钢筋都利用的是三级钢。
3、结构抗震功能
本次建筑工程中塔楼的高度是99.5m，裙房建筑的高度是28m。但是其高度在标准的7度区A级高度的范围内。然后，还存在一些超限的现象：塔楼偏置，塔楼质心和大底盘质心之间的距离是大底盘有关边长的37%，超过了20%的限值。塔楼出现偏置的情况导致裙房平面更加不规则的扭转。扭转的比例是1.47。裙房平面出现凹凸以及楼板无法连续的现象。这些现象都会引起楼板面内局部受到的应力变大。结构竖向上还会出现外挑大于10%与4m的尺寸突变。这是一种非常不规则的超限高层建筑，存在一定的设计难度。因此，相关人员决定利用基于性能的设计方法，来规划结构系统的不同功能。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)(简称高规)和相关规范，基于本工程的不规则程度，确定本工程整体结构承载力参考指标和层间位移参考指标需达到高规3.11节中性能目标C的要求。性能目标C要求结构在多遇地震下达到第1性能水准，在设防地震下达到第3性能水准，在罕遇地震下达到第4性能水准。由于本工程超限项数较多，故本工程特别要求关键构件在设防地震下承载力仍能满足弹性设计要求(无损坏)，其余构件仍按相应性能水准的相关要求进行设计。
二、弹性计算结果及分析
选用SATWE和MIDAS Building程序进行小震弹性反应谱分析。第一扭转周期与第一平动周期之比均小于0.90，满足高规第3.4.5条的要求。结构在小震作用下的层间位移角最大值为1/993，小于规范限值1/800。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最大楼层扭转位移比为1. 47，满足高规第3.4.5条注：当楼层的最大层间位移角不大于本规程第3.7.3条规定限值的40%时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松，但不应大于1.6。经比较，构件内力组合采用反应谱法的计算结果。
三、结构在罕遇地震下的验算
性能目标C要求结构在罕遇地震下达到第4性能水准，结构的抗震性能应按弹塑性计算加以深入分析。要求所有构件的受剪截面应满足截面限制条件，防止构件发生脆性破坏。验算受剪截面的剪力，高规允许偏于安全地按弹性计算结果取值。采用SATWE程序进行罕遇地震验算。计算结果显示：1)应力最大墙肢剪压比为0.076，受剪截面满足要求，内力最大连梁剪压比为0.044，受剪截面满足要求；2)经逐层复核，各层墙肢、连梁及框架梁抗剪截面均满足要求，构件在罕遇地震下不会发生脆性的剪压破坏。
四、塔楼偏置分析
塔楼偏置带来的问题：1)塔楼传递下来的水平力有较大的一部分(30%左右)通过裙房屋面楼板传递到裙房的竖向构件；2)塔楼偏置加剧了裙房在水平力作用下的扭转效应，表现为裙房扭转不规则，周边框柱的扭转位移比最大值达到1.47；3)塔楼和裙房相互“牵扯”，相互影响。
1、塔楼偏置加剧裙房屋面板水平力传递
塔楼偏置的本质为竖向抗侧刚度的突变(下大上小)，因此明确地震作用的水平传递路径及相关构件的受力关系至关重要。主塔楼与裙房屋面交界处的塔楼楼层剪力为：X向12055kN，Y向11318kN。而裙房顶层主塔楼部分的竖向构件的水平剪力之和为：X向9163kN，Y向7532kN(裙房各层弱连接处均采用弹性楼板模拟)。上部塔楼水平地震作用在裙房屋面交汇处发生传力路径的改变，裙房屋面板实际上承担了转换层楼板的作用。且主塔楼传递到裙房竖向构件的水平力会由于上部塔楼和下部裙房的质心和刚心相距较远，从而对下部裙房产生较大的扭转效应。
塔楼中形成的水平力会借助裙房屋面楼板来传递，其本质是在水平力的影响下，裙房也会影响到塔楼的变形。同时，裙房也会限制塔楼的扭转。这个部位中竖向构件的受力情况比较复杂，属于结构中比较弱的位置，它的范围分布在裙房屋面层的上下层之间。相关人员需要根据一级抗震来合理的调节墙与柱的轴压比，根据中震弹性结果来规划截面，以此确保主塔楼的安全。裙房自身的整体性不强，北面和南面之间有弱连接的现象。根据裙房和塔楼的影响来运算，极有可能会增加裙房对水平剪力的承受比例，这会引起主体结构的不安全性。因此，应该沿着裙房连接薄弱的位置来切割模型，然后根据多塔楼模型来分析与运算。
2、塔楼偏置加剧裙房扭转不规则
裙房屋面以上的塔楼结构传递下来的地震作用与裙房屋面本身质量产生的地震作用相当。塔楼的偏置越大引起裙房的扭转效应越大。SATWE程序分析结果显示，裙房的北端(定义为受扭敏感区A)和裙房的东南端(定义为受扭敏感区B)为扭转位移比最大的位置。在中、大震作用时，结构由于扭转位移的加大，受扭敏感区内竖向构件会出现不可忽略的扭矩，使竖向构件处于扭、压、弯、剪的复杂受力状态。故抗扭控制的关键是提高受扭敏感区构件的抵抗弯、剪、扭的能力。设计中对于敏感区的竖向构件，采取加大框架柱的截面、增加柱纵筋，并加大外围箍筋直径、全长加密箍筋间距等一系列构造措施提高其抗震能力。
五、结语
综上所述，在大底盘单塔偏置建筑结构设计中超限的项目很多。在地震的影响下，裙房部位出现的位移程度不断，各项计算的标准也比较好，建筑结构符合工程标准。本文主要按照计算结果与概念设计方式，有效的增强主要构件与薄弱的位置，以此确保结构的安全性与稳定性。塔楼偏置是一种竖向抗侧刚度的突变建筑结构，在建筑工程实施中，塔楼和裙房相连的位置是比较薄弱的位置。因此，相关人员应该深入分析裙房屋面楼板的应力，有效的控制平面扭转的位移比。并且，还应该确保其中的竖向构件具备一定的强度与延性。
参考文献
[1]梅丽娜.浅谈结构设计的几项基本原则[J].黑龙江科技信息.2010(15).
[2]孙善堂.结构设计中高层建筑的问题及措施研究[J].企业导报.2014(04).
论文作者:齐世宇
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第18期
论文发表时间:2016/11/18
标签：塔楼论文; 构件论文; 结构论文; 楼板论文; 位移论文; 截面论文; 底盘论文; 《低碳地产》2016年9月第18期论文;