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1、第十八届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 4 年广州某高层建筑结构设计孙立德廖余萍( 广州南方建筑设计院，广州，5 1 0 6 6 5 )( 广东省轻纺建筑设计院广州5 1 0 1 0 0 )提要：介绍了广州某高层建筑结构选型、地基基础设计、计算分析和构造措施等。该工程的特点是高位结构转换、体型不规则，提出了一些解决措旅，可供同类高层建筑结构设计参考。关键词：高层建筑，结构转换层。抗侧移刚度，短肢剪力墙1 工程概况该工程位于天河龙口区，东临五山路，北接天河北路，总建筑面积6 5 1 8 2 m 2 ，主塔楼地面以上8 4 米，共2 5 层( 1 - 6 层为裙房) ，其中l 、6 层为商
2、业用房，层高4 2 、5 5 米，7 层为住宅会所；8 至2 5 层为住宅，层高2 9 米。塔楼平面为U 形。地面以下为两层地下室，底板顶面标高为一8 7 米，地下室主要用于设备用房和小汽车库，其中地下二层为平战结合五级人防地下室。本工程各土层( 岩层) 从上至下划分为：人工堆积层：以素填土为主，平均厚度2 5 7米：耕土层：主要成份为粘质粘土或粉土平均厚度1 6 米：冲积层：以粉士为主，局部夹有粉砂和中砂，平均厚度1 7 9 米：残积土：以粉士为主，平均厚度4 3 4 米，顶板埋深4 0 - 6 1 米：全风化岩：岩石已风化成粉土或粉质粘土平均厚度1 4 米，顶板埋深8 。4 、l O 7米
3、：强风化岩：岩芯多呈半岩半土状，平均厚度2 6 7 米，顶板埋深9 1 3 2 米：中风化岩：以褐红色粉砂岩为主，局部夹微风化岩，层厚1 5 9 4 米，平均厚度5 7 3 米，项板埋深1 1 6 - 1 6 0 米：微风化岩：以砾岩为主，部分为粉砂岩，顶板埋深1 3 2 3 。3 米。孙立德，男1 9 6 5 3 出生。工学硕士，高级工程| I | i第十八届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 4 年本工程基本风压值焉o = O 5 l ( N m 2 ，按7 度近震设防，I I 类场地。外墙及分户墙为1 9 0 厚砌块，内隔墙为1 2 0 厚砌块，砌块容重为1 3 k N m 3 。2
4、 结构体系及其设计经综合分析和技术经济比较，本工程主塔楼及裙房均采用框架一剪力墙结构体系，裙楼竖向结构由电梯井筒、落地剪力墙及框架组成；主塔楼竖向结构由电梯井简、剪力墙肢、短肢剪力墙组成。根据使用功能需要，将主塔楼四周框架柱在7 层以上转换为短肢剪力墙，第六层设梁式转换层。抗震等级按高层建筑取为二级。由于转换层高度受限制，为减小转换粱截面尺寸，改善结构的受力性态，经与建筑设计配合，尽量使短肢剪力墙一端支承在框支柱上，使得短肢剪力墙与转换梁协同工作，减小转换梁单独：1 作时的应力集中。表1 墙柱截面取值及其变化层次电梯井电梯并 其它墙塔楼柱截酾裙房柱截面生粱截面 筒内墙筒外墙一2 至5 层2 0
5、 04 5 04 0 01 2 0 0 x 1 2 0 09 0 0 9 0 04 0 0 x 6 0 03 0 01 3 5 0 x 1 3 5 07 0 0 7 0 03 0 0 x 5 0 04 0 01 2 0 0 x 1 2 0 09 0 0 X 9 0 09 0 0 x1 4 0 06 层2 0 04 5 0 3 0 01 3 5 0 x 1 3 5 05 0 0 x 6 0 07 0 0 7 0 07 至1 5 层2 0 04 0 03 0 08 0 0 x 1 2 0 03 0 0 6 5 01 6 至顶层2 0 02 5 02 5 06 0 0 x 1 2 0 03 0 0
6、x 6 5 0表2 硷强度等级取值及其变化层次序号使用部位墙柱砼等级梁扳砼等级备注1地下室底板C 3 5地下室底板、外墙及水池抗渗等级S 82一I 层至6 层C 4 5C 3 5与地下室相连的柱采用C 3 5 砼37 层至1 6 层C 4 0C 3 041 7 至顶层C 4 5C 3 06 3 l 第十八届全国离层建筑结构学术会议论文2 0 0 4 年3 基础型式地下窒底扳处为全风化岩及强风化岩，且岩层埋深起伏较大，故采用人工挖孔桩，一榜一桩，桩基安全等级为一级：持力层为微风化粉砂岩或砾岩。岩石单轴饱和抗压强度标准值为2 3 7 M P a ，岩石桩端承载力标准值q 。= 7 0 0 0 k
7、P a ；桩长约5 1 2 米，入岩深度0 5 m ：桩身砼强度等级C 3 0 。表3 桩径及单桩承载力标准值( k N )藉N 掣2 0I 81 61 41 21 O桩身砼承载力R = O 7 f 。A3 2 9 7 02 6 7 0 52 l o o O1 6 2 2 71 1 8 6 98 2 4 2桩端承载力R = q , A ，3 1 6 5 12 6 6 0 02 1 9 8 01 7 8 0 01 2 3 0 07 9 l O4 结构计算结果及分析采用中国建筑科学研究院编制的基于墙元的空闻组合结构有限元分析软件S A T W E 对本工程的结构进行了计算。本工程计算总层数为2 7
8、 层，其中地下2 层，地上2 5 层。具体结果见表4 、表5 、表6 及图4 、图5 、图6 、图7 。表4 结构周期及扭转情况6 3 2 第十八届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 4 年表5 风和地震作用下位移控制 作用风作用下位移地震作用下位移h ( 层间)构件最大水平位移A 。h ( 层间)构件最大水平位移方向楼层平均位移楼层平均位移 、X 向1 4 0 7 81 1 31 1 5 9 41 3 8Y 向1 6 2 4 91 0 91 1 9 4 21 2 9表6 地震作用下基底剪力、弯矩、剪重比、有效质量系数基底剪力基底弯矩总重量标准层单位剪重比有效质量系数 Q ( k N )|
9、 I ( k N m )W 。( k N )面积重量Q 。W 。X 向1 9 4 4 18 6 8 5 5 01 2 1 5 1 1 01 8k N m 21 6 9 6 8 8 Y 向1 9 4 4 18 5 9 4 3 11 2 1 5 l l O1 8 k N m 。1 6 9 7 6 5 4 1 计算结果分析结构平振第一自振周期T t 在2 0 6 、2 2 8 之间，T - = O 0 7 6 0 0 8 4 n ( n 为计算层数) ，说明结构刚度较大。结构第三周期T 。为扭转振型，其中T s T - 为0 7 2 ，小于高规0 9的限值，说明结构抗侧力构件平面布局合理。结构构件最
10、大水平位移与楼层平均位移之比，最大值为1 3 8 ，大于1 2 而小于l 。5 ，说明结构扭转效应较为明显，但在合理范围之内。6 3 3 第十八届全国离层建筑结构学术会议论文2 0 0 4 年从图五可以看出，地震作用下X 向最大楼层反应力在转换层出现畸变点，结构设计应采用相应的加强措施。X 、Y 方向转换层侧移剐度与上一层相应塔侧移刚度7 0 的比值或上三层平均侧移刚度8 0 的比值中之较小者分别为1 1 2 8 4 、1 0 5 ，说明结构竖向结构布置合理。( 查) S A T W E 计算结果显示，与转换层相连的短肢剪力墙超筋较严重。进一步用T B F E M程序进行计算分析，应力集中在转
11、换梁短肢剪力墙交接处。图8 显示了转换梁短肢剪力墙等应力线，与之相比较，同时给出了将短肢剪力墙改为满跨支承的整片墙等应力线。可以看出，与整片墙相比，短肢剪力墙应力较集中予墙肢。文 1 中的研究结果也说明框支剪力墙在转换层上部的墙体所受内力很大，易破坏。文 2 中也有相同的结果。为此，结构设计时，将第七层墙肢加长、加厚，同时，框支柱尽可能延升至第七层。5 高位转换的加强措施本工程转换层设在第7 层楼面，属高位转换。有关研究表明，高位转换的落地剪力墙及框支柱在地震作用下容易出现裂缝，所以设计高位转换层时，应增加转换层下部剪力墙及框支柱的延性。采取以下工程措施：结构分析采用空间薄壁杆件模型的T B
12、S A 和采用墙元的S A T W E 两套程序进行计算。考虑施工模拟。严格按照抗震设计五准则，即强竖弱平( 强柱弱梁) ，强节弱杆，强剪弱弯，强压弱拉，强竖根来进行结构设计，对结构的底部区域及错层处剪力墙进行加强处理短肢剪力墙的轴压比控制在O 6 以内；框支柱轴压比控制在0 7 以内；框架轴压比控制在0 8 以内。落地井筒砼外墙在转换层以下加厚至4 5 0 r m 。转换层楼板采用2 0 0 m m 厚，设双层双向配筋，配筋率大于0 2 5 ：同时转换层上层即第8 层楼板亦加厚至1 3 0 R 设双层双向配筋。参考文献 1 徐培福，王翠坤等，转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响。建筑结构，2 0 0 0 ，( 1 ) 。 2 魏琏，王森，转换梁上部墙体受力特点及设计计算方法的研究。建筑结构，2 0 0 1 ，( 1 1 ) 。6 3 4 第十八届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 4 年6 3 5
