深圳市华阳国际工程设计股份有限公司 深圳 515038
摘要:本文针对某超高层办公楼斜撑转换部位进行分析。为保证建筑需要，结构北侧底层中柱采用局部斜撑方案，斜撑位于5至12层。采用Midas Gen对结构整体进行建模，研究楼板对斜撑部位受力的影响及斜撑的传力路径。计算分析表明，楼板承担了斜撑的部分水平力，设计时需对应加强；在重力和水平荷载作用下，斜撑水平力主要由相连外框柱承担，角柱承担较少部分（约30%）的水平力。在小震和风荷载及中震作用下的计算，斜撑均能保持弹性状态性能要求，留有一定安全储备。拉杆拉力均由梁内型钢承担，在计算拉力下应力比较小，并且留有足够安全储备承担斜撑所有水平分力，并保持弹性状态。
关键字:超高层 斜撑转换 结构分析
1工程概况
本工程位于深圳市龙华新区，用地面积47395.61m2，计容建筑面积288600 m2，建成后将成为一座集城市地标办公酒店、大型高端购物中心及高档都市生态居住社区于一身的都市地标核心体。办公楼结构屋面高度为190.500m，楼层数为42层。标准层层高为4.5m，避难层设置于在第12、23和34层，避难层层高5.0m。结构体系采用框架-核心筒结构。
为满足首层大堂的要求，北侧中柱采用局部斜撑方案，斜撑位于L5至L12层，斜撑截面为方钢管混凝土。斜撑部位的传力分析为本工程超限设计的关键。本文针对该斜撑部位的建模、传力以及加强措施进行了分析和研究。
图 2斜撑转换分析模型（局部）
图 3斜撑转换分析模型（局部）
3楼板对斜撑部位受力的影响分析
在恒载作用下，楼板对斜撑结构受力的影响如何是斜撑结构分析和设计的考量因素之一。经对比分析，恒荷载作用下有无弹性楼板对于计算结果的影响，杆件B1轴向压力从2978kN（有弹性板）增加到4179kN（无弹性板）；由此可知，弹性板承受了部分斜撑BR1和BR2的水平分力。
考虑到实际工程存在楼板，且在重力工况下B1相邻范围楼板承受较大的轴向压力，因此将该相邻范围楼板厚度增加到200mm，分布钢筋配筋率提高到0.5%，经过验算可满足“小震弹性，中震弹性”的性能要求。
为保证一定的安全富裕度和简化分析，在本节分析中不考虑楼板的有利作用，分析模型中将楼板荷载传导到周围梁上计算。
4斜撑传力路径分析
4.1节点受力平衡
由于斜撑左右对称，可取一侧进行受力分析。与斜撑相连的主要有三种节点，见图4所示。
在重力荷载作用下，对于斜撑底部5F节点Joint1，主要承受落地框架柱C618的轴向压力及下层柱的轴向反力、斜撑的轴向压力及水平梁B1在节点joint1左右侧的轴力及剪力。
从分析结果可知，斜柱BR1主要与梁B1的轴力平衡，框架柱剪力分担了少部分梁B1在节点两侧的轴力较小，此杆压力逐渐减小，由平面次梁逐步分担并最终传递到核心筒。
对于6F斜撑部位节点joint2，可以看到B2轴力与B1相比很小，主要是BR1杆件在节点joint2上下部位的杆件倾斜角度相同，且水平杆件的刚度较小，对斜撑的受力影响较小，且由于杆件B2的剪力影响，B2在节点joint2左右两侧出现同号情况。对于节点概念分析可知，上下斜撑轴力互相平衡，不论是否考虑节点刚域，斜撑传到6F水平力可忽略不计。
斜撑水平分力平衡定量分析
图 4斜撑转换分析模型（局部）
4.2斜撑传力路径分析
在水平荷载作用下，斜撑BR1和BR2及B3形成主要受力路径，由B3传递给12F相邻落地柱或在5F直接传递给落地柱，由柱抗剪承受水平力。从上到下看，5～12F斜撑承受较多水平力，并在5F传递给落地剪力墙，5～12F所受剪力传递给12F及4层外框柱。
在Y向风荷载工况下各杆件所受剪力图5及轴力图6，可以看到外侧角柱（C614及C624）所受剪力均小于内侧两柱剪力，水平力主要传递到两侧落地外框柱（C618及C622），另一部分（约30%，520kN）由B1两侧杆件传递给外侧角柱。由于外侧杆件与B1存在13°夹角，会产生一个平面外的分力，经过计算分析，该分力大部分由落地框架柱抗剪承担，另一部分（约40kN）由平面外连接外框柱与核心筒的型钢混凝土梁中的型钢承受。
图 6风荷载工况下各杆件轴力图
5分析结论
（1）弹性板承受了部分斜撑的水平分力。施工图时将该相邻范围楼板厚度增加到200mm，分布钢筋配筋率提高到0.5%，经过验算可满足“小震弹性，中震弹性”的性能要求。为保证一定的安全富裕度和简化分析，采用不考虑楼板和不考虑节点域的分析模型进行设计。
（2）在小震和风荷载及中震作用下的计算，斜撑均能保持弹性状态性能要求，轴压比均在0.5左右，留有一定安全储备。拉杆拉力均由梁内型钢承担，在计算拉力下应力比较小，并且留有足够安全储备承担斜撑所有水平分力，并保持弹性状态。
参考文献:
[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]GB50011－2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:韩艳波
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/3
标签：楼板论文; 荷载论文; 水平论文; 节点论文; 剪力论文; 分力论文; 弹性论文; 《防护工程》2019年第4期论文;