高位框支转换结构的抗震动力计算研究分析

摘要 本文对高位框支转换结构的抗震动力计算研究进行了分析,并对设计经验进行了总结。

关键词 高位框;支转换结构;抗震动力计算

中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0053-02

1 工程概况

项目位于杭州市经济技术开发区(下沙区)金沙湖畔,是开发商在下沙区倾力打造开发的高档居住区。该项目由9幢高层及大地盘的地下车库组成,总建筑面积达到15万多平方米;

位于该居住区主入口的8#楼是33层的近百米高层建筑,总建筑面积达到2.3万多m2,该建筑物总长69.400m,宽19.800m,总高98.000m。地下1层,地上33层,层高2.9m。其中地上5层为中部开空的迎宾大堂,6~33层为高层住宅。

2 结构布置分析

本工程所处场地类别为Ⅲ类,属抗震丙类建筑,抗震设防烈度为六度,设计基本地震力加速度值0.05g。设计地震分组为第一组。结构体系:1)上部结构:采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,六层以下为框支转换结构;2)楼盖结构:采用现浇梁板式钢筋混凝土楼盖。框架抗震等级八层(含八层)以下为二级,八层以上为三级;剪力墙抗震等级八层(含八层)以下为二级,八层以上为三级。场地特征周期为0.45,结构阻尼比为0.05,地震影响系数为0.04,建筑结构安全等级为二级,结构设计使用年限50年,结构平面布置见下图。

3计算模型

工程计算采用中国建筑科学研究院-PKPM CAD工程部开发的多层及高层建筑结构有限元分析与设计软件SATWE(2007.3版)和复杂多高层建筑结构分析与设计软件(广义协调墙元模型)PMSAP(2007.3版),计算模型嵌固部位为地下室顶板,计算模型见下图。

从整体计算结果(见下表)可以看出,结构周期.位移.位移比及有效质量系数都满足现行规范的要求。

4 结构计算分析

由于本建筑物的高宽比为98/19.8=4.95,已接近高规A类高层建筑高宽比不大于5的限值要求。建筑物总长69.400m,建筑功能上要求不设伸缩缝,在结构计算上属于超长结构。再加上六层的高位框支转换,对结构计算造成极大的困难。在对计算模型的调整过程中,对X,Y两个方向的刚度均衡调整及建筑物刚心与形心的逼近调整是最主要的两个手段。

本工程采用的框架-剪力墙结构,计算出的建筑物刚度首选要满足风荷载作用下的刚度要求,一般经验要求层间位移不小于1/1500。出于经济性考虑,要求剪力墙的数量不应太多。另外,剪力墙的数量太多亦会造成本工程建筑计算刚度过大,地震力亦会随之提高许多。基于以上因素,建筑物刚度偏弱是较适宜的;

建筑物刚度偏弱会使其对地震力的反应更加敏感,对计算的调整造成进一步的困难;在满足风荷载作用对其刚度要求的情况下,剪力墙的数量少,可调整的地方也随之减少,所以,在本工程中,对剪力墙数量的把握亦显得更加重要。

5 设计经验总结

1)布置剪力墙时,首先应从宏观表面上追求X,Y方向剪力墙数量上的均衡;

2)在风荷载作用下,当X,Y方向的位移角已在1/1500左右时,当第二周期T2为明显的扭转周期时,已说明水平X方向的剪力墙数量严重缺失,必须增加该方向的剪力墙数量,并不是一味地减少Y方向的剪力墙数量或刚度;

3)位移比的调整是通过刚心与形心的逼近原理进行;

4)周期比的调整是通过协调X,Y方向的墙刚度实现;

5)加大建筑物四周剪力墙的长度和数量是解决抗扭问题的最有效手段。