陳昌海，湯啟明，徐向茜，李林，鄭鵬

（重慶市設計院有限公司，重慶 400015）

1 工程概況

某工程位于重慶市江北區(qū)的CBD中央商務區(qū)。建筑面積46685.3m2，共7層。整體結(jié)構(gòu)高31.7m，采用框架結(jié)構(gòu)體系。柱距6～8m，樓蓋采用主次梁體系。結(jié)構(gòu)一、二層為大底盤裙房，二層以上為1#商業(yè)樓與2#商業(yè)樓兩棟雙塔結(jié)構(gòu)。1#及2#樓在三～六層均由寬4～5m的連廊連接，形成連體結(jié)構(gòu)，屬于平面特別不規(guī)則、豎向不規(guī)則的超限高層結(jié)構(gòu)。建筑效果如圖1所示，典型結(jié)構(gòu)平面布置如圖2、圖3所示。

圖1 建筑效果圖

圖2 三層結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖3 五層結(jié)構(gòu)平面布置圖

2 設計標準

設計基準期50年，抗震設防烈度6度，地震分組為第1組，場地類別Ⅲ類，抗震設防類別為標準設防類。50年一遇基本風壓0.40kPa。地面粗糙度類別定為B類。結(jié)構(gòu)嵌固部位為基頂?；A等級甲級，持力層為中風化泥巖，基礎形式為樁基。

3 連廊連接體與主體結(jié)構(gòu)連接方式比選

連接體結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)一般有滑動連接和剛性連接兩種連接方式。當采用滑動連接時，連接體結(jié)構(gòu)兩端的滑動支座釋放水平位移，連體結(jié)構(gòu)自身按簡支梁設計，連接體兩端的主體結(jié)構(gòu)僅承擔連接體結(jié)構(gòu)豎向荷載，各自的水平位移不受連接體約束，結(jié)構(gòu)受力簡單明確。

但結(jié)合建筑布置特點來看，若該項目采用滑動連接，會帶來以下不利影響：

首先，該項目大底盤裙房以上的1#商業(yè)樓及2#商業(yè)樓均為長寬比過大的長矩形平面，如商業(yè)2#樓平面長寬比（L/B）達11。并且，在各個樓層均有樓板收進形成的薄弱部位。按分塔模型計算，結(jié)構(gòu)最大位移比超過1.6，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)作用明顯[1]。

其次，結(jié)構(gòu)三～五層連接天橋數(shù)量較多，且各個連接天橋的跨度及平面位置均不同，造成滑動支座需要預留較大的變形空間。支座平面尺寸大，結(jié)構(gòu)留縫寬度大，不能滿足建筑功能要求。

當三～五層的連廊兩端剛性連接時，商業(yè)1#、2#樓形成類環(huán)形平面，結(jié)構(gòu)長寬比3.1。按整體計算，最大位移比1.38?？梢妱傂赃B接體起到協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體變形、控制扭轉(zhuǎn)效應的作用。同時，采用剛性連接后，結(jié)構(gòu)平面不設縫，大大提高了建筑布置的靈活性及整體品質(zhì)效果。綜上分析，該項目在結(jié)構(gòu)三～五層的天橋采用剛性連接。

六層商業(yè)1#樓分成2個小屋面，只有一個連廊與商業(yè)2#樓連接。該連廊兩端設滑動支座，釋放水平位移。

按上述原則進行結(jié)構(gòu)布置后，形成的連體結(jié)構(gòu)剖面示意如圖4所示。

圖4 結(jié)構(gòu)剖面示意圖

4 連接體樓板性能設計

4.1 連接體樓板性能目標與計算模型

在多遇地震及設防地震作用下，連接體樓板應控制混凝土開裂程度，避免樓板剛度明顯削弱，保證水平力傳遞與協(xié)調(diào)變形能力。在罕遇地震作用下，應避免樓板受剪破壞。因此，該項目針對三～五層剛性連接體部位的結(jié)構(gòu)樓板制定性能目標[2]，詳見表1。

表1 樓板的抗震設計性能目標

為達到上述性能目標，對樓板薄弱部位，采用了以下加強措施：（1）增大樓板厚度，具體詳見表2；（2）提高局部混凝土等級：結(jié)構(gòu)梁板混凝土等級C35，剛性連接體樓板及主體結(jié)構(gòu)與剛性連接體相接的樓板混凝土等級提高至C40；（3）根據(jù)樓板應力分析結(jié)果加強配筋。

表2 連接體樓板厚度

采用分塊剛性力學模型進行樓板應力計算。計算中，連接體樓板及兩端主體結(jié)構(gòu)的樓板采用彈性板單元，最大單元尺寸1.0m。地震作用按CQC法計算，設防地震影響系數(shù)最大值amax=0.12，罕遇地震影響系數(shù)最大值amax=0.28。

結(jié)構(gòu)三～五層連接天橋部位樓板較厚，豎向荷載作用下均為構(gòu)造配筋。本文計算分析樓板在地震作用單工況的平面拉應力和剪力、抗拉及抗剪配筋。施工圖中除滿足豎向受彎配筋之外，再根據(jù)本文計算結(jié)果，額外附加配筋。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，五層連接體樓板在地震作用下正應力及剪應力均大于三層及四層連接體樓板。該受力特點與《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2010）第10.5.5條加強最上層連接體構(gòu)造設計的要求相契合。限于篇幅，以下就以五層連接體樓板作為代表進行介紹。

4.2 多遇地震及設防地震樓板計算

多遇地震作用下，五層結(jié)構(gòu)樓板正應力計算結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 X向多遇地震作用樓板正應力（N/mm2）

圖6 Y向多遇地震作用樓板正應力（N/mm2）

設防地震作用下，五層結(jié)構(gòu)樓板正應力計算結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 X向設防地震作用樓板正應力（N/mm2）

圖8 Y向設防地震作用樓板正應力（N/mm2）

采用混凝土抗拉強度標準值作為控制樓板核心區(qū)混凝土開裂的指標。按材料力學第一強度理論可知，樓板中最大正應力不大于混凝土抗拉強度標準值[3]。從正應力云圖可以看出：（1）在樓板邊緣及角部區(qū)域出現(xiàn)應力集中；（2）在多遇地震作用下，連接體樓板最大正拉應力為0.9N/mm2，設防地震作用下，連接體樓板最大正應力2.20N/mm2下，樓板應力均未超過C40混凝土抗拉強度標準值2.39N/mm2。上述計算結(jié)果表明，在多遇地震或設防地震的作用下，樓板剛度不會因為混凝土開裂而受到明顯削弱，能有效傳遞水平力。其正截面承載力達到預設性能目標。

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2010）第10.5.7條規(guī)定，連接體樓板抗剪采用下式驗算：

表3 計算結(jié)果表明，樓板截面抗剪滿足要求，計算配筋面積也在合理的區(qū)間，能夠滿足不屈服的性能目標。樓板斜截面承載力達到預設性能目標。

表3 樓板抗剪驗算

4.3 罕遇地震樓板計算

根據(jù)性能目標，大震作用下樓板抗剪截面控制條件需滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2010）公式3.11.3-4，材料強度均采用標準值：

罕遇地震樓板正應力及剪力計算結(jié)果如圖9、圖10所示。

圖9 X向罕遇地震作用樓板剪力（kN）

圖10 Y向大震作用樓板剪力（kN）

根據(jù)剪力云圖可以看出：連接體樓板單位寬度最大剪力為936kN≤0.15fckbh0=1005kN，滿足抗剪截面控制條件，達到預設性能目標。

5 結(jié)論

該工程為協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體變形，控制扭轉(zhuǎn)效應，連接體采用剛性連接。通過增大連接體樓板厚度，提高局部樓板混凝土等級及加強配筋的方式，使得連接體及周邊部位樓板應力處于合理可控的范圍。連接體樓板滿足性能目標，在多遇地震及設防地震作用下，樓板能保證水平力傳遞與協(xié)調(diào)變形能力，保證了剛性連接的有效性,在罕遇地震作用下，避免了樓板的削弱部位受剪破壞。工程于2019年12月通過了超限審查[4]。