论文部分内容阅读
【摘 要】随着我国经济高速发展，高层建筑已成为城市建设中的重要组成部分，超限高层在设计中也是越来越常见。本文就某超限高层建筑结构设计的特点进行了分析，并根据结构超限情况提出了结构设计方法和措施，并加以总结，以供类似工程设计参考。
【关键词】高层建筑；结构超限；设计体会
本工程的结构二层平面开洞比较大，导致楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，该楼层有效楼板宽度为该层楼板典型宽度的37%左右小于50%，而且该层开洞面积为该层面积的32%也超过30%，属于平面不规则的类型。结构十三层平面开洞也比较大，导致楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，该楼层有效楼板宽度为该层楼板典型宽度的36%左右小于50%，属于平面不规则的类型。结构五层平面局部收进的水平方向尺寸为相邻下一层的49%大于25%，属于竖向不规则的类型。根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2001），该办公楼属于超限高层。
3、措施及对策：
1）、设计中洞口周边楼板按弹性板考虑，相应楼层楼板加厚为150mm，配筋率控制在0.35%以上，并采取楼板双层双向通长配筋的加强措施。
2）、增加框架部分外圈边梁的截面，以有效提高结构整体抗扭的能力。而且使质心与刚心的位置尽量接近，以减小地震作用时的扭转反映。
3）、严格控制框架柱的轴压比，加强框架柱的配筋，确保符合强柱弱梁的设计原则。
4)、对超限高层采用了两个不同的适合于结构实际受力情况的有限元分析计算程序，采用了振型分析反应谱法对结构进行了多遇地震作用下的整体分析和多遇地震作用下的弹性时程分析及时程分析。
4、计算分析：
分别采用SATWE和PMSAP进行了整体分析计算，取前24个振型，考虑双向地震作用及扭转藕联作用，采用CQC法计算扭转与平动振动的藕联反应，以反映扭转效应的动力增大作用。在抗震计算时，按规范进行活荷载折减，地震作用方向分别取沿各抗侧力构件方向，最大地震作用方向与X轴的夹角为25度。计算结果详见附录。主要计算结果整理分析如下：
1）振型分析
前3个振型的结构自振特性基本参数列于表1。二个程序都表明了第一、第二振型都是以平动分量为主，第三振型則以扭转分量为主。并且以扭转为主的第三周期与以平动为主的第一周期的比值小于0.90，满足规范要求。
到抗侧力构件分布均匀对称，使结构刚心和质心尽量一致，并满足刚度要求。
2）针对建筑局部楼层的楼板不连续的情况，对上下贯通的竖向结构予以加强，结构竖向刚度无突变。在结构整体计算分析时建立弹性楼板模型，加强对楼板的应力分析，并双层双向配筋，并通过加大楼板厚度等措施来提高平面刚度。
3）本结构存在局部错层，通过加高梁截面(梁高涵盖板错开的差)、柱箍筋全高加密等措施，保证水平力的有效传递，按照错层建立模型进行计算，错层柱箍筋全高加密。
4）本结构五层平面局部收进的水平方向尺寸为大于相邻下一层结构尺寸的25%，虽然结构主抗侧力构件布置竖向连续，主抗侧力构件无外挑、无承载力突变，结构没有刚度突变，但六层存在承载力突变的特殊情况，故采取加强措施，部分楼层强制指定为薄弱层进行设计加强。
结语：
本文通过对体型不规则的超限高层框架结构进行计算分析，介绍了针对体型不规则结构的构造措施和结构布置等设计方法，并采用了弹性动力时程分析方法进行验证，分析结果表明本工程虽然为体型不规则的超限高层建筑，但由于在结构设计中采取了较为合理结构布置，并对结构的薄弱部位采取了有效的加强措施，减小了体型不规则对整体抗震性能的不利影响，结构具有较好的抗震性能，计算结果满足现行规范和规程的要求，本工程的结构设计方案以及分析方法可为同类工程的设计提供了参考借鉴。
【关键词】高层建筑；结构超限；设计体会
本工程的结构二层平面开洞比较大，导致楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，该楼层有效楼板宽度为该层楼板典型宽度的37%左右小于50%，而且该层开洞面积为该层面积的32%也超过30%，属于平面不规则的类型。结构十三层平面开洞也比较大，导致楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，该楼层有效楼板宽度为该层楼板典型宽度的36%左右小于50%，属于平面不规则的类型。结构五层平面局部收进的水平方向尺寸为相邻下一层的49%大于25%，属于竖向不规则的类型。根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2001），该办公楼属于超限高层。
3、措施及对策：
1）、设计中洞口周边楼板按弹性板考虑，相应楼层楼板加厚为150mm，配筋率控制在0.35%以上，并采取楼板双层双向通长配筋的加强措施。
2）、增加框架部分外圈边梁的截面，以有效提高结构整体抗扭的能力。而且使质心与刚心的位置尽量接近，以减小地震作用时的扭转反映。
3）、严格控制框架柱的轴压比，加强框架柱的配筋，确保符合强柱弱梁的设计原则。
4)、对超限高层采用了两个不同的适合于结构实际受力情况的有限元分析计算程序，采用了振型分析反应谱法对结构进行了多遇地震作用下的整体分析和多遇地震作用下的弹性时程分析及时程分析。
4、计算分析：
分别采用SATWE和PMSAP进行了整体分析计算，取前24个振型，考虑双向地震作用及扭转藕联作用，采用CQC法计算扭转与平动振动的藕联反应，以反映扭转效应的动力增大作用。在抗震计算时，按规范进行活荷载折减，地震作用方向分别取沿各抗侧力构件方向，最大地震作用方向与X轴的夹角为25度。计算结果详见附录。主要计算结果整理分析如下：
1）振型分析
前3个振型的结构自振特性基本参数列于表1。二个程序都表明了第一、第二振型都是以平动分量为主，第三振型則以扭转分量为主。并且以扭转为主的第三周期与以平动为主的第一周期的比值小于0.90，满足规范要求。
到抗侧力构件分布均匀对称，使结构刚心和质心尽量一致，并满足刚度要求。
2）针对建筑局部楼层的楼板不连续的情况，对上下贯通的竖向结构予以加强，结构竖向刚度无突变。在结构整体计算分析时建立弹性楼板模型，加强对楼板的应力分析，并双层双向配筋，并通过加大楼板厚度等措施来提高平面刚度。
3）本结构存在局部错层，通过加高梁截面(梁高涵盖板错开的差)、柱箍筋全高加密等措施，保证水平力的有效传递，按照错层建立模型进行计算，错层柱箍筋全高加密。
4）本结构五层平面局部收进的水平方向尺寸为大于相邻下一层结构尺寸的25%，虽然结构主抗侧力构件布置竖向连续，主抗侧力构件无外挑、无承载力突变，结构没有刚度突变，但六层存在承载力突变的特殊情况，故采取加强措施，部分楼层强制指定为薄弱层进行设计加强。
结语：
本文通过对体型不规则的超限高层框架结构进行计算分析，介绍了针对体型不规则结构的构造措施和结构布置等设计方法，并采用了弹性动力时程分析方法进行验证，分析结果表明本工程虽然为体型不规则的超限高层建筑，但由于在结构设计中采取了较为合理结构布置，并对结构的薄弱部位采取了有效的加强措施，减小了体型不规则对整体抗震性能的不利影响，结构具有较好的抗震性能，计算结果满足现行规范和规程的要求，本工程的结构设计方案以及分析方法可为同类工程的设计提供了参考借鉴。