導(dǎo)語：部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：某項目位于廣東省深圳市福田區(qū)，地面以上結(jié)構(gòu)屋面高度為242.15m，最大高寬比為11.1。采用帶部分框支轉(zhuǎn)換的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，地面以上5層主要功能為商業(yè)，5層以上主要功能為辦公。轉(zhuǎn)換構(gòu)件采用型鋼混凝土構(gòu)件，轉(zhuǎn)換層位于5層樓面，屬于高位轉(zhuǎn)換。通過罕遇地震作用下的彈塑性時程分析，以及對轉(zhuǎn)換層樓板進行應(yīng)力分析，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)滿足抗震性能目標(biāo)，并針對關(guān)鍵部位補充了加強措施。

關(guān)鍵詞：高位轉(zhuǎn)換；超高層；超限工程；抗震性能；SAUSAGE

1工程概況

某項目位于廣東省深圳市福田區(qū)，開發(fā)建設(shè)用地面積約29000m2。計容積率建筑面積376000m2，目前分兩期開發(fā)，其中一期為重點開放項目，建設(shè)用地面積20966.58m2，其中商業(yè)24000m2，辦公152000m2、商業(yè)公寓93900m2，公交首末站3000m2、社區(qū)管理用房300m2，包括辦公樓2棟、商務(wù)公寓2棟、商業(yè)裙房、地下商業(yè)、地下室車庫部分；二期包括商務(wù)公寓、裙房、地下商業(yè)、地下車庫部分。本工程抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度0.10g，設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，場地特征周期為0.35s。上部由裙房以及，4棟塔樓組成，4棟塔樓在地面以上均為分開的建筑，塔樓同裙房在地面以上通過結(jié)構(gòu)縫分開。地下室為5層，埋深25m，主要功能為停車、商業(yè)、設(shè)備用房及人防等。本文對其中1棟塔樓轉(zhuǎn)換層進行分析，塔樓地面以上53層，結(jié)構(gòu)高度為242.15m，最大高寬比為11.1。采用帶部分框支轉(zhuǎn)換的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，建筑立面如圖1所示（虛線圈出為本次分析的塔樓）。

2結(jié)構(gòu)體系及轉(zhuǎn)換層布置

由于底部樓層有建筑商業(yè)功能的要求，不允許塔樓上部剪力墻落下，于是在裙房頂部位置（即5層樓面位置）設(shè)置轉(zhuǎn)換層。為了達到減少轉(zhuǎn)換、傳力直接、強化下部且弱化上部的目的［1］，本項目采用梁式轉(zhuǎn)換［2-3］，通過框支轉(zhuǎn)換梁承托塔樓部分不能落下的上部剪力墻，框支轉(zhuǎn)換梁再通過框支轉(zhuǎn)換柱將塔樓上部剪力墻傳來的重力荷載傳遞到基礎(chǔ)；且整個框支轉(zhuǎn)換框架需要承擔(dān)及抵抗上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的側(cè)向力?？蛑мD(zhuǎn)換柱采用矩形截面的型鋼混凝土柱，尺寸為1900mm×（1900mm~2200mm）×2300mm，含鋼率為4%左右?？蛑мD(zhuǎn)換梁采用型鋼混凝土梁，尺寸為（1600mm~1800mm）×2200mm。轉(zhuǎn)換層布置如圖2、圖3所示。由于受力較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)換層樓板在地震作用下，需要承受部分拉力，需單獨分析。由于本項目結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ15-92—2013》［4］第3.11節(jié)的要求進行結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計。整體結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為C。在各地震水準(zhǔn)條件下的抗震性能水準(zhǔn)及關(guān)鍵構(gòu)件的性能設(shè)計控制目標(biāo)如表1所示。

3轉(zhuǎn)換層動力彈塑性分析

為達到在罕遇地震作用下防倒塌的抗震設(shè)計目標(biāo)［5-6］，采用以抗震性能化為基準(zhǔn)的設(shè)計思想和以位移為基準(zhǔn)的抗震設(shè)計方法，對結(jié)構(gòu)整體進行分析，并相應(yīng)提取轉(zhuǎn)換層部分的計算內(nèi)容。對于整體來說，根據(jù)文獻［4］C級性能目標(biāo)的要求，在罕遇地震作用下，按以下條件控制結(jié)構(gòu)位移：⑴結(jié)構(gòu)是否滿足“大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)要求；⑵鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的層間位移角≤1/150。轉(zhuǎn)換層的相應(yīng)構(gòu)件均為關(guān)鍵構(gòu)件，根據(jù)C級性能目標(biāo)的要求，需達到性能水準(zhǔn)4（輕度損壞）。通過SAUSAGE軟件進行動力彈塑性時程分析，與YJK計算模型進行對比校核，在確保計算模型的正確性的同時，得出結(jié)構(gòu)的位移情況及轉(zhuǎn)換層構(gòu)件在罕遇地震作用下的損傷情況。分析過程中，質(zhì)量、周期和振型是模型校核的基本內(nèi)容之一［7］。不同軟件計算得到的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和前3階周期如表2所示。結(jié)構(gòu)的最大彈塑性層間位移角X向為1/228，Y向為1/171，滿足文獻［4］C級性能目標(biāo)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系1/150的限值要求。由上述結(jié)果可知，模型總體指標(biāo)滿足文獻［4］對位移、周期等指標(biāo)的控制。根據(jù)SAUSAGE的計算結(jié)果，相應(yīng)輸出轉(zhuǎn)換層部分性能水平結(jié)果如圖4所示。由結(jié)果可知：①剪力墻連梁大部分已進入屈服階段，大部分輕度損壞，部分中度損壞；②樓面梁大部分均已屈服，構(gòu)件輕度損壞，部分中度損壞；③剪力墻墻肢受彎和受剪均未屈服，構(gòu)件基本上無損壞；④轉(zhuǎn)換梁和轉(zhuǎn)換柱均未屈服，構(gòu)件基本上無損壞。滿足文獻［4］C級性能目標(biāo)中，各類構(gòu)件的性能設(shè)計控制目標(biāo)［8］。

4轉(zhuǎn)換層樓板應(yīng)力分析

利用YJK對樓板應(yīng)力進行了分析［9］，框支轉(zhuǎn)換層樓板典型厚度采用180mm，混凝土等級C40，鋼筋等級HRB400。樓板的設(shè)計需滿足以下目標(biāo)：在頻遇地震（小震）荷載工況下，鋼筋混凝土樓板處于彈性。在設(shè)防烈度地震（中震）荷載工況下，樓板允許開裂，但抗拉鋼筋應(yīng)保持彈性，最大拉應(yīng)力小于鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值；最大壓應(yīng)力小于鋼筋混凝土樓板抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)計算結(jié)果可得：⑴框支轉(zhuǎn)換層樓板小震作用下的拉應(yīng)力水平均較小，框支層樓板一般拉應(yīng)力水平均小于0.5MPa，遠小于2.39MPa，即小于C40混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，混凝土保持良好。局部節(jié)點應(yīng)力集中區(qū)域（豎向構(gòu)件與樓板的節(jié)點區(qū)域）樓板拉應(yīng)力較大，最大應(yīng)力為1.07MPa，但仍不超過2.39MPa。⑵樓板小震作用下的壓應(yīng)力水平也較小，最大為1.01MPa，混凝土仍處于彈性工作狀態(tài)下。⑶框支轉(zhuǎn)換層樓板中震作用下的拉應(yīng)力水平，框支層樓板大部分區(qū)域拉應(yīng)力約為0.5~1.0MPa，局部節(jié)點應(yīng)力集中區(qū)域（豎向構(gòu)件與樓板的節(jié)點區(qū)域）樓板拉應(yīng)力較大，最大峰值應(yīng)力為2.07MPa。根據(jù)計算結(jié)果，相應(yīng)加強板配筋筋，采用雙層雙向拉通鋼筋，配筋率大于0.5%，局部應(yīng)力集中部位相應(yīng)增加附加鋼筋。⑷依據(jù)樓板中震壓應(yīng)力水平，框支層樓板壓應(yīng)力水平整體較低，遠低于鋼筋混凝土樓板抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值。

5結(jié)論

綜上所述，本項目轉(zhuǎn)換層通過合理設(shè)置轉(zhuǎn)換柱、轉(zhuǎn)換梁組成梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，并通過加強轉(zhuǎn)換層樓板來平衡轉(zhuǎn)換層的變形協(xié)調(diào)，具有合理的傳力路徑和變形協(xié)調(diào)能力。通過彈塑性分析可得出，本結(jié)構(gòu)體系屈服機制合理，且具有良好的彈塑性耗能能力，可以達到預(yù)設(shè)的抗震性能目標(biāo)［10］。彈塑性耗能基本集中在剪力墻連梁、樓面梁等耗能構(gòu)件，轉(zhuǎn)換構(gòu)件在罕遇地震作用下基本處于彈性狀態(tài)，無損壞，滿足關(guān)鍵構(gòu)件的性能設(shè)計控制目標(biāo)，具有較好的彈性變形能力以及充足的承載能力。結(jié)合上述分析的基礎(chǔ)上，對轉(zhuǎn)換構(gòu)件及轉(zhuǎn)換樓板補充了加強措施，目前本項目主體結(jié)構(gòu)已完工。

作者：李希鍇 單位：廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司