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摘要:时下社会主义市场经济发展势头良好，科学技术水平日渐成熟，人民生活水平呈逐年上升趋势，带动了各行业领域的迅猛发展。以传统的工程建筑行业为例，新型房屋建筑结构设计理念与日趋完善的施工技术逐步推动了建筑行业的突飞猛进，建筑市场前景光明的同时，建筑用户也相应提出了更高的要求。即在充分发挥房屋建筑美观性、舒适性的同时，逐步完善建筑的抗震性与防风性。而大底盘单塔偏置建筑手法的成功运用有效加强了房屋的抗震性，使得地震产生的水平力得到分散性传导。本文意在，以时下工程建筑领域中大底盘单塔偏置建筑的结构设计作为研究对象，分析其在实际建筑过程中的具体应用。
关键词:大底盘单塔偏置建筑；抗震性；结构；分析
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
（一）结构体系的明确
在进行塔楼建筑的机构规划环节，根据建筑整体结构的抗侧能力，一般采用混凝土框架结构。在建筑中电梯筒的位置设置一定数量的剪力墙，同时确保剪力墙安放数量合理，设置位置科学。在剪力墙与框架柱之间利用框架梁加以巧妙连接，在最大限度保证空间的合理性的同时，增强建筑的抗侧力。在塔楼建筑的其他结构采用适当的设计、施工手法，从而强化建筑整体的抗震能力。
（二）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。
二、、弹性计算结果及分析
选用SATWE和MIDASBuilding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。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。
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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。
（一）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。
在建筑自身在受到外力或水平力的作用时，建筑因其特殊的建筑结构可有效减少建筑位移，同时，由于建筑结构较为简单，在受力情况下具有明确的传力途径，避免水平力、外力集中于建筑结构某一薄弱环节。当水平力直接作用于塔楼建筑本身时，会以裙房的墙体屋面作为媒介形成有效的水平力分散。换言之，裙房由于受到自身内部水平力的影响，造成塔楼建筑整体变形。与此同时，塔楼建筑虽然发生扭转变形，但裙房会减轻其扭转的程度。由于建筑内部水平力较为集中，致使建筑的整体机构受力不均匀，此时建筑的上层位置受力较弱，处于裙房的上下层面之间。建筑设计师与施工人员需根据实际情况合理设置建筑承重墙与柱的位置，保证二者之间的压轴比处于平衡状态，在保障塔楼安全性、稳定性的同时，提升建筑整体的抗震能力。但由于裙房建筑的整体性较差，南北两部分存在弱连接情况。通过对塔楼与裙房的结构数据信息进行分析比对，上述现象极易加剧裙房自身受到的水平剪力，造成建筑整体机构发生失衡。基于此类情况，应针对裙房结构中的较为薄弱的位置作为分析对象，以抗水平剪力性最差的位置作为标准进行施工，同时又要严格遵循楼塔的分析数据进行模型切割。在保障建筑结构最薄弱位置安全性、稳定性的同时，最大限度提升建筑的整体质量。
（二）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。基于此类情况，需酌情进行建筑抗扭曲位移的措施，通过强化建筑中受扭曲位移影响较大位置的抗扭能力，提升结构的刚度与承重能力保障受扭情况严重的敏感地区的稳定性与牢固性。根据受扭曲位移影响较大的位置采取增加柱纵筋的高度、增加框架柱的横截面面积的有效措施，有效减少关键结构位置的受扭程度，减轻结构薄弱环节处的水平剪力。同时，通过增加外围箍筋的直径的手段增强结构的抗震性，提升建筑整体的稳定性与安全性。
五、结语
我国作为当前世界上最大的发展中国家，地域辽阔，资源丰富，人口众多，在一定程度上推动了我国传统建筑行业的迅猛发展。但值得注意的是，由于我国特有的地理环境与气候特征致使我国部分地区处于地震带位置，由于地震灾害的频发对该地建筑行业提出了巨大的挑战，即如何在满足建筑稳定性、实用性与观赏性的同时，增强房屋的抗震能力，提升建筑的整体质量。基于此类情况，大底盘单塔偏置建筑结构设计手段应运而生，通过对整体建筑结构的数据计算与分析，对地震中产生的建筑水平位移与重力传导进行模拟预测，强化建筑结构中的薄弱环节，以此为基础开展设计与施工工作。同时，着重加强局部位置的抗扭曲能力，保障建筑机构具有明确的传力途径，避免重力、水平力的过于集中。在提升建筑安全性、稳定性的同时，提升我国建筑行业的整体水平。
参考文献:
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论文作者:吴雪梅
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
标签：塔楼论文; 建筑论文; 位移论文; 水平论文; 结构论文; 构件论文; 建筑结构论文; 《防护工程》2017年第26期论文;