甄艳丽
黑龙江省建筑设计研究院 150008
【摘 要】带裙楼的高位转换层结构是高层建筑比较常用的一种建筑结构，这种结构的设计重点即为塔楼以及裙楼结构，其中明确抗震等级是设计的主要步骤。因为转换层结构设计相对比较困难，而带裙楼的高位转换高层结构设计更加困难，因此对设计人员的技术要求非常高。本文主要以某工程的基本情况为例，其次介绍了塔楼和裙楼结构设计，最后对其该结构进行了设计，希望有所帮助。
【关键词】带裙楼；高位转换；高层结构；设计；探讨
塔楼和裙楼结构设计步骤比较多，首先，确定使用的结构，这主要与楼层的高度相比较，依据本工程的高度要求选择使用剪力墙结构；其次，底盘构件的受力性能要达到基本的技术要求，最后，抗侧力性能的需求等。只要设计人员做到上述几点，带裙楼的高位转换高层结构的设计任务即可完成，不会出现太大的差距，另外，相关的计算软件的选择也十分重要，一般而言，都会选择使用有限元软件。
一、工程简介
本大底盘工程包括一个单体建筑、三层大空间裙楼以及一个三层的地下室。其中，单体建筑四层以上为办公建筑，建筑高度为地上57.1米。地下室功能为设备用房、小型车及微型车停车库。高层部分采用部分框支剪力墙结构；剪力墙底部加强部位抗震等级为二级；剪力墙非底部加强部位抗震等级三级；框支柱抗震等级二级。经勘查表明，该工程的场地及附近未发现滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地质现象，同时未发现古河道、沟滨、墓穴、防空洞以及孤石等对工程不利的埋藏物，无断裂构造、断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质作用，场地稳定，持力层为基岩，适宜建筑。
二、塔楼和裙楼结构设计
高位转换高层结构是建筑设计中一种十分常见的结构，该种结构设无论是设计，还是施工都有一定的难度，因此需要有关人员注意，而在带裙楼基础上，使用这种转换层结构，其难度更会加大，尤其是对抗震性的等级要求更高。带裙楼的高位转换高层结构设计的重点内容就是塔楼与裙楼结构的设计，其设计要点如下：
1、明确抗震等级要求
因为该工程建筑中，各个裙楼的高度都在指定的高度之内，并没有超出限度，最高的裙楼高度也只是达到了57.1m，因此在明确抗震等级时，应该以此为标准，按照国家对建筑抗震等级所做出的明确规定，该建筑工程的高位转换高层结构是A级别高层建筑，而其塔楼构件抗震等级属于2级，依据分析情况，有关人员只根据普通的抗震设计方法来进行设计并且采取普遍的构造方法即能够达到技术标准规定的抗震要求。
2、具体设计方案
首先，本工程上部分有关人员参考楼层高度，并且对有关数据进行了第一步的计算以及分析，最终决定使用剪力墙结构，而裙楼地下室的需要选择使用钢筋混凝土材料，用该建筑材料设计而成的剪力墙结构完全能够达到相关标准，而地下室侧壁以及消防水池的位置，最终都决定选择使用钢筋混凝土建筑材料，侧壁设计成为剪力墙用来挡土。经过严密的分析计算，顶板厚度达到18cm即可，而消防车车道的厚度应该要稍厚于顶板厚度，达到20cm，主楼位置上上的布置板厚度达到10cm，也可以取12cm这两个数值都可以，屋面的板厚只要取普通的数值即可，即12cm。
其次，因为该工程中，塔楼的底盘非常大，因此对其构件的受力性能要求非常高，本工程中应用的水平以及竖向构件都根据中等震级来进行设计即可，因为该地并不属于地震多发区，及时出现了地震也不会造成强大破坏，因此只要满足中震即可，在以基础上，对其作用效应以及强度进行计算取值即可。
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最后，该工程中的大底盘结构，所处的裙房其主要的用途是商场，所以对其空间的需求非常高，以此满足商场的营业需要，经过分析计算，设计人员现选择使用剪力墙结构体系来作为该结构的底部，与此同时，选择使用梁式结构来完成转换，将转换层设计在塔楼的底层，此外，抗侧力构件科学合理的布置也是需要注意的点，一般而言，上部抗侧力构件刚度与下部抗侧力构件刚度应该基本一致，为了达到这一目的，设计人员在角落以及中部位置都设置了剪力墙，该剪力墙主要是属于落地剪力墙类型，这种类型的剪力墙厚度按照本工程的构造要求以及有关软件的精密的计算，其厚度达到35-60cm之间都可，但是如何来进行布置，则需要设计人员进行进一步的计算。但是在计算时，应该遵循一定的原则即：高位转换可以选择使用剪弯刚度比应该接近1，如果没有超过1，对该结构的抗震性能的提高更有利。经过严密的计算，其剪弯刚度比主要选择使用的是剪弯刚度算法，其具体的计算结果如下：转换层所在层号= 6。
转换层下部结构起止层号及高度= 4 6 14.20
转换层上部结构起止层号及高度= 7 9 11.70
X方向下部刚度= 0.1290E+08 X方向上部刚度= 0.1248E+08 X方向刚度比= 0.7973
Y方向下部刚度= 0.6067E+07 Y方向上部刚度= 0.4271E+07 Y方向刚度比= 0.5800
符合规范要求，且有利于抗震。
另外，由于转换层设置在地上第四层，《高规》附录E规定，当转换层在3层及三层之上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的的60%。（值得注意的是，这里的侧向刚度比要按地震剪力和地震层间位移比法进行计算）。这里的规定是为了防止虽然剪弯刚度比符合要求，但是转换层本身的侧向刚度过小，从而不利于抗震。关于此项，本项目的具体情况为：Floor No.6 Tower No.1
RJX= 3.9450E+06（kN/m）RJY= 2.0682E+06（kN/m）
Floor No.7 Tower No.1
RJX= 4.7464E+06（kN/m）RJY= 3.1612E+06（kN/m）
即X向：3.945/4.7464=0.83，Y向：2.0682/3.1612=0.65，因此满足规范要求。
3、地下室是否可以作为嵌固端的判断
本工程的地下室为3层，地下室一层顶板作为结构的嵌固层。在判断能否用顶板作为上部结构的嵌固端时，有两种可用的侧向刚度计算方法，一种为地震剪力和地震层间位移比法，另一种为剪切刚度比。根据实际工程经验，相对地震剪力和地震层间位移比法，剪切刚度比法更难以满足（虽然两者算法不同，也不存在什么必然的联系）。笔者认为，由于它直接关系到结构的塑性铰能否出现在地下室顶板。对此应该从严要求，即采用剪切刚度比进行控制。本项目的剪切刚度比如下：
Floor No.3 Tower No.1
RJX= 1.6174E+08（kN/m）RJY= 2.1946E+08（kN/m）RJZ= 2.7314E+11（kN/m）
Floor No.4 Tower No.1
RJX= 5.5576E+07（kN/m）RJY= 2.4185E+07（kN/m）RJZ= 1.7990E+10（kN/m）
符合刚度比大于2的要求，地下室顶板完全可以作为上部结构的嵌固端。
4、关于几种刚度比的讨论
从上述过程可以看出，本工程在不同的地方使用了不同的侧向刚度计算法。影响地震剪力和地震层间位移比法的是地震产生的剪力以及相应的位移，是一个与外部作用有关的计算方法。剪切刚度算法主要用于地下室是否能作为嵌固端的判断，以及一层转换结构中的刚度比计算。剪弯刚度能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，用于高位转换时，可以保证结构在一定范围内刚度连续，但没有考虑上下层对本层的约束影响。由以上讨论可知，一个成熟方案结构的计算，仅是刚度比这一项，就需要多次反复的计算。如果需要进行方案比对，则计算量更大。
三、结语
综上所述，可知对带裙楼的高位转换高层结构设计进行探讨十分必要，因为带裙楼的高位转换高层结构越来越受到欢迎，这种结构的高层建筑会越来越多，因此对其进行研究具有非常大的现实意义，但是需要设计人员对有关的数据进行精密的计算，必须将其控制在指定的范围之内，否则容易出现差错，另外，因为本工程中的底盘比较大，而且是用来作商场，因此在设计时，还需要考虑到其空间需求。
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[4]郑硕锋.超高层高位转换框支剪力墙结构抗震设计[J].山西建筑.2010（21）
论文作者:甄艳丽
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第15期
论文发表时间:2016/8/20
标签：刚度论文; 结构论文; 高位论文; 工程论文; 地下室论文; 塔楼论文; 顶板论文; 《低碳地产》2015年第15期论文;