同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 200092
摘要：超高层建筑数量不断增多，其项目结构设计也逐渐成为了热点。装配式建筑结构设计是一种新型的设计形式，目前在我国超高层项目结构设计中已经开始应用，并取得了一定成果。本文就以此为研究内容，进行几方面研究分析。
关键词：装配式建筑；超限高层；结构设计；时程分析
1.工程概况
本工程位于上海市郊区，地块内设置东西两侧裙房及六栋塔楼（见图1），地下为两层地下室，地下一层层高4.5米，地下二层层高3.3米，其中塔楼5#楼18层，高度82米，塔楼6#楼16层，高度73米，由下部三层商业裙房连为一体，裙房高度14.7米，形成大底盘双塔结构，为超限高层。本工程按照上海市政府的要求，需要做装配式预制混凝土结构，预制率为30.21%。
图1 建筑总平面图5#6#楼位置
2.结构特点及预制率计算
对于这个项目的结构类型与特点来看，主要被认定为装配整体式框架 和现浇剪力墙结构。除裙房及裙房上一层外预制构件的使用范围为各层预制柱，各层叠合梁、各层桁架钢筋混凝土叠合板（除屋面外）以及各层预制楼梯。裙房及标准层结构布置主要体现在其图2和图3中，还需要将塔楼底部七层的框架柱截面控制在1000mmx1000mm范围，剪力墙厚度为600~400mm，以上框架柱截面900mmx900mm，剪力墙截面400mm，框架梁为300mmx900mm。裙房框架柱截面为700mmx700mm，框架梁一般为400mmx800mm。
预制梁柱节点采用后浇整体节点，预制柱纵筋采用灌浆套筒连接，叠合框架梁底筋在梁柱节点内锚固、连接，或在节点外连接；另外，对于叠合框架梁中的梁端箍筋加密位置来说，需要通过对箍筋进行整体封闭，而对于叠合框架梁非梁端箍筋加密位置和叠合非框架梁来说，就需要采用闭箍筋或整体封闭箍筋。在实施预制率计算方案的过程中，需要通过相关公式对其计算，从而进一步推进《关于本市进一步推进装配式建筑发展的若干意见》制定标准的实施和发展。
本次工程预制混凝土构建的体积和现浇混凝土体积之和65622.3m3，预制混凝土构件体积为19825.2m3，预制率30.21%。
5#塔楼 6#塔楼
图3 标准层结构平面图
3.结构分析及主要计算结果
3.1计算分析程序
对于这个塔楼工程施工来说，其内部存在较多问题，例如，扭转不规则和偏心布置以及平面凹凸尺寸较大的情况，就导致高层结构出现超高问题，不符合相关规定和标准。而依照我国规定的《高层建筑混凝土结构技术规程》的标准和技术来说，需要通过两个以上的力学模型的结构分析软件和方式，对其进行准确极端。本项目盈建科作为主要计算软件，同时采用PKPM软件进行复核比较，主要动力特性方面两个软件的计算结果基本一致。图4，5分别为塔楼整体模型和分塔计算模型。
图5 分塔计算模型
3.2结构弹性分析
本工程抗震设防烈度为7 度，需要将防震度设置为七度左右，在实际设计过程中，需要将地震加速数值控制在0.10g，将设计地震分组为第一组，多遇地震作用下水平地震影响系数最大值为0.08，建筑场地环境作为Ⅳ类，其特征周期控制在0.90s。另外，对于塔楼和裙房周期折减系数来说，需要将其数值控制在0.8，阻尼比为0.05，对偏心和双向地震作用慎重考虑，其相关分析数据和结果显示在表1。除此之外，以及图一相关数据和记录表现，对于塔楼内部的扭转周期和最大位移比以及刚重比等等相关指标来说，在满足相关规定和标准的同时，保证其计算数据相同，才可以有效确保软件计算结果的准确性。由此可见，通过对其进一步的分析，其内部层间变形情况比较均匀，而且变形流程非常合理，无特别变形集中部位，突变部位。
3.3结构弹性时程分析
通过校核振型分解反应谱方法对其进行计算，然后得出的结果需要依据相关部门制定的《高规》标准，依照其内容中第二条的采用弹性时程分析方法进行补充计算的要求，还需要参考《建筑抗震设计规范》其中的标准，在对其进行实际分析和研究过程中，需要通过盈建科的程序，将《上海市建筑抗震设计规程》中记载的地震数据库中，挑选科学合理的七条地震波。在选择七条地震波后，需要将其计算的平均值控制在20%以内，从而确保可以有效满足我国部门对其的要求和标准。
在对塔楼时程进行分析过程中，依据相关计算结果显示，需要保障其内部的基底剪力满足《建筑抗震设计规范》中的需求。例如，每条时程曲线进行计算，得出结果的结构底部建立不应该小于阵型分解返谱法结果的65%，而在对多个时称曲线计算过程中，需要对其平均值严格控制，不能够低于阵型分解分解反应谱法计算结果的80%。
3.4弹塑性静力分析方法补充计算
依照我国相关部门以及实际情况制定的《高规》来说，其内容中的第三款，对采用弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算相关相关施工的要求，需要确保其地区地震实际参数，是按照《上海规范》相关标准进行获取，经过长期的发展和进步，才遇到一次非常严重的地震，其实际影响系数为0.45，依据其周期自身特点，规范其数值控制在1.1s。另外，还需要对其内部结构的X与Y向进行研究和分析，大震作用下作用下性能点处最大层间位移角满足规范要求罕遇地震作用下的层间弹塑性位移角的1/100层间位移角限值要求。罕遇地震作用下连梁比较严重损坏、墙肢、部分框架柱现塑性铰，较多梁现塑性铰。
4针对超限采取的抗震措施
对于这个工程施工来说，其最大限制主要表现在大底盘双塔，需要依照这方面特点，将其整体内部结合体系和设计以及补充计算方式采取进一步措施。第一，对于大底盘双塔结构来说，在对其设计过程中，需要将整体侧向刚度和层间位移角以及层间比例做进一步控制，从而满足相关规范标准的需求。另外，还需要将内部结构扭转效应进行严格控制和管理，保证其位移比例在1.37左右，扭转周期和平动周期控制在0.839。第二，在开展对大底盘屋面加厚工作过程中，需要将其厚度控制在150mm左右，在对其内部结构实际计算过程中，将两个塔楼上的裙房楼板和屋面进行连接，并且作为弹性板，但在实际施工过程中，需要对双塔楼之间的影响和楼板之间的受力做进一步考虑和研究，及时建立施工管理措施和体系，对底盘屋面及上下各一层的楼板最小配筋率提高至0.25%，双层双向贯通配筋。3）施工图设计时，剪力墙的底部加强区延伸至裙房屋面上一层，配筋率适当提高。对5#楼17层、6#楼15层收进部位楼板加厚为150mm。外围框架柱、剪力墙上下各2层抗震等级提高一级，提高配筋率，箍筋在收进屋面上下各一层全高加密。
5.结论
本文以具体案例为对象，对项目塔楼结构体系、结构布置以及结构线弹性进行了相关分析，同时还对超限部分的构造措施进行了研究。从中发现，合理的结构布局、有效的构造措施，能够减小规则性超限所带来的负面影响。因此，在地震、设防烈度、罕遇地震条件下，装配式超限高层项目结构都具有良好抗震性，其性能能够达到国家规范要求。
参考文献
[1]JGJ 3—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，2011．
[2]DGJ 08-9—2013 上海市建筑抗震设计规程［S］． 上海：上海市建筑建材业市场管理总站，2013．
[3]GB 50011—2010 建筑抗震设计规范［S］． 北京：中国建筑工业出版社，2011
论文作者:曹灵泳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/26
标签：塔楼论文; 结构论文; 对其论文; 框架论文; 叠合论文; 建筑论文; 塑性论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;