摘要：本文主要以某带有转换层高层建筑工程项目为案例，运用结构设计的PKPM软件实施建模及综合分析，评估结构总体的抗震性能，经此次研究的结果证明了结构具备良好屈服机制及承载力，可满足于预期抗震性能的目标。
关键词：带转换层；高层；建筑结构；抗震性能
前言：
因建筑使用功能的需要,结构下部同城需要大空间作为公共场所使用,结构上部则为空间较小的住宅或办公楼。高层建筑物下部结构实际受力相对较大，上部结构实际受力却相对较小，通常情况下合理布置应当为下部位置柱网密集且墙多，而上部位置柱网稀疏且墙少。而为能更好的满足现代建筑各项功能现实需求，结构中就需要设转换结构件，促使形成由上而下的结构形式，布置轴线方面可自然化过渡。相应转换结构件所处楼层即为转换层。转换构件，属于高层建筑物整体结构当中重要的构件，若遭到破坏，则极有可能会引发连续性倒塌等各种危险事件出现。现行高层建筑物结构的抗震性设计标准当中这对与带有转换层高层建筑整体结构的抗震性能有着特定标准，且对于该种带有转换层高层建筑不规则的结构设计分析计算也有着特殊规定及标准。本次研究所选取的某带有转换层高层建筑工程项目案例，结合该项目，对某带有转换层高层建筑物整体结构的抗震性能开展深度研究工作，希望可以为今后有关专业人士与学者们对此类课题更深入地研究提供参考资料。
1.工城概况
某住宅楼为钢混剪力墙式结构，地上为34层、地下为1层，总建筑高度约为98.5m，设防烈度为7度。3层商业与4层住宅均处同一个楼层，结构框支的转换设在该层。该工程项目属于丙类建筑，非底部加强部位的抗震等级为二级，底部加强部位的剪力墙，其抗震等级为一级，框支框架为一级。
1.1结构不规则性
该工程属于结构极其不规则性，不规则状况只有包含下列几种：①扭转型不规则。在现行的标准中要求相应偶然的偏心扭转实际位移比需处于1.2范围，分析的结果中有Y向的1.31该位移状况存在，不规则得以有效判定；②楼板不连续性。在现行的标准中要求建筑物内部楼板的实际宽度不宜超过50%，开洞的面积不宜超过30%，错位超过梁高，表明住宅与商业层间有错层的状况，不规则得以有效判定；③部分竖向构件不连续。在现行的标准中要求建筑物的上下墙、柱的不连续，分析的结果表明了商业层有转换层存在，即为竖向不规则。
1.2抗震性能主要目标
建筑结构整体抗震设计性能目标，结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。结构抗震性能目标分为A、B、C、D、四个等级，结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准，每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。
#9YGLYR89U图2 性能目标的选定方案示图
1.3 选取目标
科学选择最适宜性能的目标，为以性能抗震设计的理论为基础下最为核心的部分。性能目标的选择根据为：可接受的人员伤亡具体程度、可能会遭受到地震的作用之下间接或直接的损失情况、维修保养、建筑造价、当地经济水平等各方面因素，综合考虑、分析以上各方面因素后较少费用、结构设计经济性及稳定性能够得以保障的一个合理科学的性能目标。
2.分析地震作用
2.1 多遇的地震作用之下弹性
该高层建筑项目工程运用结构综合分析Satwe程序完成计算分析，在计算的模型中定义好竖向、水平两种荷载的工况。该竖向工况主要包含着活荷载、附加的恒荷载、结构自重。水平的荷载工况，其主要包含着风荷载和地震作用。对小震水准的地震，应该考虑双向的地震和偶然的偏心两方面影响因素。还需着重考虑到不同方向地震的作用情况，用振型分解的反应谱方法进行计算分析，具体结果详见图3。从该计算结果当中即可了解到，结构的位移比低于标准下限定参数值1.4，相应周期比即为0.68，比标准下限定参数值0.85小；结构中层间最大位移角比标准下限定参数值1/1000较小；层刚度与转换层比比规标准下限定参数值0.6大，转换层所在上/下层的刚度比要比标准下限定参数值0.9大。该结果满足实际要求，证明了结构设计的科学合理性，可达预期的小震不坏此抗震性能具体目标。
图3 计算分析结果情况示图
2.2 在设防烈度方面地震作用
按设防烈度方面地震作用中抗震性能各项目标要求，有效判别、分析中震的不屈服、弹性，判别该结构处中震的作用下实际抗震性能状况。设计期间用Satwe的结构分析程序开展计算分析操作，计算模型主要的输入参数详如图4所示。从该计算结果中可了解到，处于中震的弹性作用，结构基本可处弹性的阶段；中震的不屈服作用下，多数的框架梁不会表现抗弯性的承载力相应屈服状况，框架梁不会表现抗剪切性的承载力相应屈服状况，框支梁、柱实际抗剪的性能、剪力墙的抗弯性等，均可满足于中震性能的目标各项标准。
图4 主要的输入参数情况示图
3.抗震性能优化设计对策
设计实践中应当注重考虑到结构体系基本特性这一方面因素。带有着转换层复杂性的高层建筑，应按照以下步骤开展抗震性能的优化设计操作：①地下室内部顶板属结构嵌固部分，应采用梁板体系，板的厚度不少于180mm，加强其负1层的竖向构件、1层的梁板配筋实际构造，以提升水平传递的有效性；②3层转换的范围内两个相邻跨板厚度应为180mm，且均用双向双层配筋，以确保配筋率可为0.25%，有效地传递相应水平力；③转换梁所在箍筋，应注重通长的加密配置，加强框支的转换梁所在上层部分的剪力墙的水平筋及边缘构件；④对抗侧力主要构件的剪力墙及框架柱轴压比予以严格把控，特别应严控转换柱的轴压比例及配筋。
4.结语
综上所述，基于性能结构的抗震设计当中，规范地设计第一类的目标性能基本水准为抗震设计中的结构，应该遵守期最低标准，为以性能结构为基础下抗震设计的基本特征，区别于以生命安全保证为目标传统的设计，优势突出。基于性能结构的抗震设计，应注重判别工程性能基础水准，合理选用性能目标并加以分析优化。此外，针对多遇性地震作用与风荷载的作用，结构构件通常处弹性阶段，变形及承载力均可满足于现行各项设计标准，达到小震不坏这一设防目标及抗震性能实际水准；设防烈度方面地震的作用下，其底部加强区剪力墙、转换的梁和柱等上层的剪力墙处弹性的状态；底部并未得到加强的部位，其剪力墙处未屈服的状态中，连梁、框架梁实际抗弯的屈服出现较少，可满足其中震可修此设防目标、抗震性能基本水准。
参考文献：
[1]吕鹏, 徐刚, 刘洪亮. 某带转换层的高层建筑结构设计[J]. 建筑结构, 2016，23(s1):1284-1289.
[2]吕鹏, 徐刚, 刘洪亮. 某带转换层的高层建筑结构设计[C].第四届全国建筑结构技术交流会.2017,21（10）：247-248.
[3]刘静, 王海荣. 带转换层的高层建筑结构抗震性能分析及研究[J]. 城市建设理论研究：电子版, 2018,32(30)：193-194.
论文作者:周炜荣
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
标签：结构论文; 性能论文; 目标论文; 标准论文; 荷载论文; 烈度论文; 作用论文; 《科技研究》2019年5期论文;