紫麟山花园复杂高层建筑抗震设计

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摘要：本文结和某平面扭转不规则、竖向抗侧力构件不连续复杂高层建筑结构设计实例，论述了复杂高层建筑结构抗震设计过程中遇到的问题及解决办法，经验可供同类钢筋混凝土高层建筑结构设计借鉴和参考。

关键词：复杂高层，抗震设计，周期比

一、工程概况

紫麟山花园由6栋高层住宅（26～28层）、10栋小高层住宅(9层)及1栋三层水会所组成，建筑面积共169691m2。建筑设两层大底盘地下室，裙房为商业及架空层，上部均为住宅，局部出屋面层为水箱间。地下室做设备用房及停车库,地下二层局部为人防地下室。

本工程设计使用年限50年，建筑抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度（第一组），设计基本地震加速度为0.10g；场地类型为II类。50年重现期风荷载基本风压值W0=0.75 kN /m²，用于变形验算；100年重现期风荷载基本风压值W0=0.90 kN /m²，用于强度计算，地面粗糙度为C类。人防抗力等级6级(局部为5级)。

二、设缝问题

本工程地下室长度超过300m，宽度超过150m，远超钢筋混凝土结构伸缩缝规定间距。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，高层建筑结构伸缩缝最大间距剪力墙结构为45米，框架结构为55米。本工程地下室未设缝，出地面后塔楼之间采用防震缝分开。这样处理的理由如下：

1，地下室设缝使地下部分容易渗漏，防水困难。地下室设缝使地下室被分割成几块，地下室顶板无法作为上部结构的嵌固端。高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室应有足够的侧向约束，地下室侧向刚度不应小于地上一层的2倍，地下室顶板应避免开设大洞口。假如不以地下室顶板作为上部结构的嵌固端，有可能属于高位转换，这样抗震计算受力和构造措施都将提高。

2，本工程采用大直径钻(冲)孔扩底灌注桩基础，以坚硬的基岩作为持力层，可以避免显著的沉降差，塔楼与裙房之间不必设置沉降缝。

3，采取措施减少温度和混凝土收缩对地下室结构的影响：地下室设置后浇带，间距为40m左右；混凝土采用补偿收缩混凝土，并加强构造配筋；材料上混凝土减少水灰比，减少塌落度，降低砂率增加骨料粒径，降低杂质含量，选用减少收缩裂缝的外加剂和掺合料；施工上采用保温保湿的养护技术。

三、上部结构的嵌固端及抗震等级

嵌固端的选取是高层建筑结构计算模型中的一个重要假定，它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性，以及结构局部的经济性。

由于场地高差较大，地下一层H3栋处一侧无地下室外墙，没有侧限，所以地下一层顶板不能作为嵌固端，只能以地下二层顶板作为嵌固端。H3栋裙房以上由三座塔楼组成，采用钢筋混凝土部分框支剪力墙结构，转换层位于二层顶，根据高层建筑混凝土结构技术规程规定，当转换层位于三层及三层以上时，其框支柱及剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级采用。三座塔楼之中，H3-1、H3-3塔高度77.50m，H3-2塔高度83.8m。框支框架一级，提高一级后为特一级；剪力墙底部加强部位二级，提高一级后为一级；非底部加强部位：H3-1、H3-3塔剪力墙三级, H3-2塔剪力墙二级。地下二层顶板混凝土强度等级C35，采用现浇梁板结构，厚度180，采用双层双向配筋，且每层每向的配筋率不小于0.25%。地下二层柱截面每侧的纵向钢筋面积不应少于地下一层的1.1倍。

四、多塔结构计算分析

本工程结构分析软件采用PKPM计算程序。H3栋为大底盘多塔结构，连成整体的两层地下室及一层裙房为底盘，3座塔楼采用防震缝分开。多塔结构受力复杂，设计要点如下：

1，塔楼对底盘尽量对称布置，塔楼结构与底盘结构质心的距离不大于底盘相应边长的20%。为考虑塔楼之间的相互影响，采用整体建模进行分析设计。楼板按真实情况计算，不作强制性刚性楼板假定。选取足够多的振型，以确保振型参与质量达到总质量的90%，本工程计算振型数为99个。结构扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期之比不应大于0.85，计算采用单塔模型，分塔计算，并采用强制刚性楼板假定。考虑偶然偏心的位移比计算采用整体模型建模计算，并采用强制刚性楼板假定。

2，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％，本条规定采用地震力与地震层间位移比的计算来判断。本工程有转换层，位于二层顶，底部大空间大于一层，转换层上部与下部结构等效侧向刚度比不应大于1.3，采用剪弯刚度比计算。无论哪种算法，转换层应指定为薄弱层。

3，为加强底盘与塔楼的整体性，保证底盘与塔楼整体工作，裙房屋面板不小于150，并双层双向通长配筋。多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中与裙房连接体相连的柱和剪力墙均加强构造配筋。

五、扭转周期比的控制

按照高层建筑混凝土结构技术规程的规定，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比，复杂高层建筑不应大于0.85。本工程H3栋为复杂高层建筑，必须控制扭转周期比不超过0.85，下面以H3栋H3-1塔楼为例论述结构设计过程中控制扭转周期比的主要技术措施。

H3栋H3-1塔楼原设计结构平面图见图一，调整后的结构平面图见图二。结构调整见图示圆圈位置，主要包括：H3-2轴剪力墙延长，H3-6、H3-7轴剪力墙缩短，H3-F轴剪力墙取消。调整前后的数据对比见表一。

图二H3-1塔楼标准层平面(调整后)

控制周期比的目的主要是为了减少扭转效应对结构产生的不利影响。控制周期比的主要方法为增加周边刚度，减弱中间部位刚度，提高抗扭能力。对于剪力墙结构而言，减少中心部位墙体效果往往更加显著，因为周边部位通常开 窗，墙体难以增加。

六、悬挑转换结构

H3栋由于建筑使用的要求，转换层局部采用悬挑结构转换，见图三。

图三悬挑转换平面图

悬挑结构转换的冗余度很低，没有多道防线，一旦悬挑根部破坏，悬挑部分结构就会发生倒塌，所以，对悬挑转换结构的主要构件应采取加强措施，提高抗震能力。本工程主要采取以下措施：

对悬挑梁支座面筋放大，H3-H轴实际配筋比计算值放大2.2倍，H3-1轴实际配筋比计算值放大2.3倍。对悬挑梁箍筋放大，H3-H、H3-1轴悬挑梁实际箍筋配筋比计算值放大5倍。中震作用的地震影响系数约为小震的2.8倍，考虑到各种放大系数，配筋加强后可以控制在中震弹性。 悬挑梁箍筋及纵向构造钢筋构造上要求符合框支梁构造要求，同时在悬挑梁内设置斜撑，这样可以保证此处具有较好的延性，不发生脆性破坏。加强此处转换层以上3层的墙体配筋，分布筋配筋率0.39%，规范规定的最小配筋率为0.3%。

七、结语

本文介绍了复杂高层建筑结构抗震设计过程中遇到的问题，结合抗震设计理论进行分析，提出解决办法。本文经验可以供同类建筑结构设计参考。

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