林瀟

（沈陽市規(guī)劃設計研究院，沈陽 110004）

高層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)嘉潤·中華園結(jié)構(gòu)設計

林瀟

（沈陽市規(guī)劃設計研究院，沈陽 110004）

嘉潤·中華園A、B座為一幢轉(zhuǎn)換層設置在5層且結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的復雜高層建筑。本文以設計總結(jié)的形式介紹了嘉潤·中華園A、B座的結(jié)構(gòu)設計及其特點，從基礎設計直到總體結(jié)構(gòu)分析并著重闡述了采用概念設計如何處理高位轉(zhuǎn)換與結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則帶來的等效側(cè)向剛度比和層間位移，層間位移角的超限問題，以及在實際工程中如何采取結(jié)構(gòu)做法加強此類不規(guī)則建筑，結(jié)合規(guī)范在應用中使設計更加完善，建筑更加合理。

結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則；等效側(cè)向剛度比；層間位移；層間位移角

0 引言

嘉潤·中華園A、B座位于沈陽市和平區(qū)北二馬路與南京街交叉十字路口的東南角。本工程由遼寧嘉潤房產(chǎn)開發(fā)有限公司投資興建，為一棟綜合性建筑。該建筑為1與5層裙房相連的塔樓，地下2層，地上29層。地下室為汽車庫及設備用房，地下2層為六級防空地下室。地上1～5層為商業(yè)及娛樂場所，6～29層為住宅。嘉潤·中華園A、B座總建筑面積50 669 m2，建筑總高度：主體96.95 m；裙房23.95 m。地下室底板面標高為-7.9 m（詳見圖1）。

圖1 剖面圖

1 基礎工程

工程地質(zhì)勘測結(jié)果表明，該場地穩(wěn)定性好，場地土類型為中硬場地土，建筑場地類別為Ⅱ類，地震烈度7度時不會產(chǎn)生地震液化。場地內(nèi)自上而下的土層分布如下：雜填土層：平均厚2.5 m；中砂層：平均厚3.5 m；粗砂層：平均厚4 m；礫砂層：平均厚10 m。本工程高層部分采用筏板基礎，板厚2 m，持力層為礫砂層，承載力標準值為620 kPa，裙房部分采用柱下獨立基礎，持力層為粗砂層，承載力標準值為390 kPa。

2 主體結(jié)構(gòu)設計

該建筑為主體與裙房相連的單塔樓復雜高層結(jié)構(gòu)，地下2層，地上29層，5層為轉(zhuǎn)換層，5和6層間夾層為設備層。

結(jié)構(gòu)采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑要求，裙房和主體之間不設縫，主體與裙房相連，造成了整個建筑豎向布置不規(guī)則，并且該工程為5層高位轉(zhuǎn)換，屬于抗震設防特一級的復雜高層建筑，整個建筑的重心和主體的形心相差較多，對抗震很不利。為了保證抗震設防的連續(xù)性，確保建筑物在地震荷載作用下有連續(xù)的防倒塌能力，在裙房的角部設置了3～4片剪力墻，使其在地震作用下能分擔裙房部分的地震荷載。同時，結(jié)構(gòu)計算時，等效側(cè)向剛度比RE≤1.3的條件不滿足，需要在轉(zhuǎn)換層以下增設剪力墻，而主體部分由于建筑條件限制，不能增設墻體，只能在裙房部分設置，而把剪力墻設置在裙房的角部，也解決了建筑物角部位移過大的問題。

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸

1）樓板厚度：±0.000 m層樓板和-4.000 m層樓板厚度200 mm，1～4層樓板厚度150 mm，轉(zhuǎn)換層樓板厚度250 mm，轉(zhuǎn)換層以上各層采用220 mm厚預應力混凝土樓板。

2）一般框架梁400mm×700mm，轉(zhuǎn)換梁600mm× 2 000 mm。

3）柱截面：裙房部分框架柱600 mm×600 mm（700 mm×700 mm），框支柱900 mm×900 mm（1 100 mm×1 100 mm）。

4）剪力墻：轉(zhuǎn)換層以下墻厚400 mm，轉(zhuǎn)換層以上核心筒墻厚沿高度變化，分別為300 mm，250 mm，外圈墻厚250 mm。

2.2 各構(gòu)件混凝土強度等級

1）筏板基礎及地下室外墻、底板為C30。

2）各層梁為C40，各層板為C30。

3）框架柱為C40，框支柱為C60，剪力墻沿高度變化分別為C60、C50、C40。

3 結(jié)構(gòu)計算及結(jié)果分析

本工程采用中國建筑科學研究院研制開發(fā)的《PKPM-SATWE》（2004.9版）進行計算。

3.1 主要荷載取值

基本風壓為0.5 kPa，考慮高層建筑適當提高20%。風壓系數(shù)、體型系數(shù)、風振系數(shù)按規(guī)范取值。按7度地震區(qū)，Ⅱ類場地土進行抗震設防。

3.2 結(jié)構(gòu)自震周期（見表1）

表1 結(jié)構(gòu)自震周期

3.3 水平地震總剪力

X方向：Qox=5 177 kN Y方向：Qoy=4 510 kN

3.4 地震及風荷載作用下最大層間位移及最大層間位移角

X方向地震作用下最大層間位移：1/3 272，位移角：1.14。

Y方向地震作用下最大層間位移：1/2 935，位移角：1.21。

X方向風荷載作用下最大層間位移：1/9 952，位移角：1.13。

Y方向風荷載作用下最大層間位移：1/7 795，位移角：1.35。

4 結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比的控制

對于高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，等效側(cè)向剛度比RE≤1.3，RE應接近于1，RE=Δ1H2/Δ2H1。H1取嵌固部位到轉(zhuǎn)換層的高度，H2取轉(zhuǎn)換層以上，小于等于H1的樓層高度；Δ1為轉(zhuǎn)換層及其下部結(jié)構(gòu)的頂部在單位水平力作用下的側(cè)向位移，Δ2為轉(zhuǎn)換層上部若干層結(jié)構(gòu)的頂部在單位水平力作用下的側(cè)向位移。RE控制的是，轉(zhuǎn)換層以下部位的等效側(cè)向剛度不能太小。在本工程中，主體部分轉(zhuǎn)換層以下核心筒部分的墻體可以落下，其余部位受建筑條件影響很難增加剪力墻。同時，本工程屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，建筑物由于形心與質(zhì)心不重合，偏心距較大，抗震計算中，扭轉(zhuǎn)振型對結(jié)構(gòu)位移的影響很大，如果把剪力墻全部設置在主體的部分，會造成結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應明顯，角部位移過大。所以把增設的剪力墻放在裙房的角部，這樣，既增加了轉(zhuǎn)換層以下的結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度，又使得建筑物在地震荷載作用下具備一定抗連續(xù)倒塌能力，同時能對建筑物由于形心與質(zhì)心不重合引起扭轉(zhuǎn)而造成的角部位移起到控制作用。

本工程中，在建筑條件允許的情況下，增設的剪力墻依然不能滿足等效側(cè)向剛度比RE≤1.3的需要。考慮到轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度過大，而核心筒部分的剪力墻不應太弱，所以將外圈的剪力墻厚度由300 mm改為250 mm，經(jīng)過計算，上部墻體滿足要求。這樣，降低了上部剛度，等效側(cè)向剛度比RE也控制在1.25，滿足規(guī)范要求。

5 剪力墻連梁的高度控制

本工程中，剪力墻洞口處的連梁的高度，均控制在1 500 mm以內(nèi)，洞口上方剩余空間很大，在連梁下增設現(xiàn)澆混凝土過梁，中間用空心砌塊砌筑。這樣做的目的，是不希望把連梁做的太強，在地震荷載作用下，連梁能及時地受剪破壞，起到應有的卸荷作用，從而保證結(jié)構(gòu)整體的安全性能。

[1]JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程[S].

[2]GB 50011—2010，建筑抗震設計規(guī)范[S].

TU318

A

1673-1093（2015）01-0083-02

林瀟，現(xiàn)就職于沈陽市規(guī)劃設計研究院。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.01.022

2014-08-29；

2014-09-06