王京輝， 沈小璞

（1.廣州市住宅建筑設計院有限公司，廣州 ；2.安徽建筑大學土木工程學院，安徽 合肥 ）

1 工程概況

本工程是海南澄邁富力紅樹灣C－01區(qū)希爾頓逸林酒店，位于海南澄邁縣北部，美浪瀉湖南側，分為南塔和北塔2棟塔樓，各棟之間通過防震縫分開，均為半地下室1層，地上12層的高層獨棟塔樓，總高度為43.5m。以南塔為例，半地下室層高為6.0m，首層層高為7.0m，二層層高為4.1m，其余層高為3.6m。轉換層位于二層樓面。

2 設計參數(shù)

2.1 主要設計參數(shù)

本工程的設計使用年限為50年，建筑結構的安全等級為二級?？拐鹪O防類別為丙類，抗震設防烈度為8度，設計地震基本加速度為0.2g，設計地震分組為第一組。建筑場地類別為Ⅱ類?；撅L壓按50年重現(xiàn)期的風壓值 W0＝0.80KN／m2，地面粗糙度類別為 A 類［1］。

2.2 抗震等級

抗震等級詳表1［2］，［3］。

表1 主要結構構件的抗震等級

3 結構設計

3.1 結構布置和選型

本工程南塔高度為43.5m，半地下室，地面以上12層。塔樓標準層層高為3.6m，屋面構架層高2.9m，框支層層高為7.0m，半地下室層高為6.0m。采用部分框支剪力墻結構體系，根據(jù)建筑使用功能的要求，在二層做轉換層。剪力墻截面沿高度變化，厚度為200mm～700mm；框支柱截面為1200mm×1200mm；轉換梁截面為1200mm×2200mm、1200mm ×2000mm、1000mm ×2200mm、800mm×2000mm、800mm×1800mm。豎向構件混凝土強度等級為C30～C50；梁、板混凝土強度等級為C30、C40、C50［4］。

樓蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結構，塔樓標準層的板厚為100mm、120mm。將與轉換層相鄰樓層的樓板加強，首層板厚為180mm，二層（轉換層）板厚為180mm，三層板厚為120mm，有利于傳遞水平力及提高轉換層的整體性。圖1、圖2、圖3分別為結構整體模型及轉換層平面圖和標準層平面圖。

圖1 結構整體模型

圖2 轉換層結構平面圖

3.2 結構整體彈性分析

在MIDAS分析程序中，梁和框支柱（框架柱）采用梁單元，板采用板單元，剪力墻采用墻單元。

圖3 標準層結構平面圖

本工程采用SATWE和MIDAS程序進行多遇地震作用下的整體內力和位移計算，結構計算的嵌固端在基礎面，分析結果見表2。

表2 SATWE和MIDAS分析結果對比

3.3 彈性時程分析

按規(guī)范要求，8度抗震設防的帶轉換層高層建筑結構應采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算［2］。本文采用SATWE程序進行多遇地震下的彈性動力時程分析。按地震波三要素（頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時間）［3］，SATWE選取Ⅱ類場地上兩組實際地震記錄天然波1（TH2TG035）和天然波2（TH4TG035）和一組人工波（RH1TG035）進行彈性時程分析。圖4和圖5分別是彈性時程分析得到的層間位移角和樓層剪力圖。反應譜與時程分析基底剪力結果比較見表3。

圖4 地震波作用下層間位移角

圖5 地震波作用下樓層剪力

由圖4可看出，結構在天然波1（TH2TG035）作用下的X向層間位移角最大值為0.001，與規(guī)范的限值1／1000相等，在天然波2（TH4TG035）、人工波（RH1TG035）和規(guī)范反應譜作用下，不論X向和Y向的層間位移角均小于規(guī)范限值，說明天然波1（TH2TG035）對結構起主要控制作用。由表3可以看出，在地震作用下的時程計算結果平均值與振型分解反應譜結果較接近，但根據(jù)規(guī)范要求，當取三組時程曲線進行計算時，結構地震作用效應宜取時程法計算結果的包絡值與振型分解反應譜法計算結果的較大值，故在施工圖設計中將反應譜放大1.19倍進行設計。

3.4 轉換層樓板應力分析

部分框支剪力墻結構中，框支轉換層樓板是重要的傳力構件，不落地剪力墻的剪力需要通過轉換層樓板傳遞到落地剪力墻，為保證樓板能可靠傳遞面內相當大的剪力（彎矩）［2］，按規(guī)范要求，取板厚為180mm，混凝土強度等級按C50（ft＝1.89MPa［5］），配筋為雙層雙向 φ12＠200。用MIDAS程序對轉換層樓板進行應力分析，分析時采用彈性膜（僅考慮樓板平面內剛度和不考慮平面外剛度）來模擬彈性樓板［6］，用以驗算設計是否滿足要求。查看以下荷載組合下的樓板應力：1）1.2恒荷載＋1.4活荷載；2）1.35恒荷載＋0.98活荷載；3）1.2恒荷載＋0.6活荷載＋1.3地震荷載；4）1.2恒荷載＋0.6活荷載－1.3地震荷載。圖6和圖7分別為轉換層樓板X向和Y向最大應力云圖。

圖6 轉換層樓板X向應力云圖

圖7 轉換層樓板Y向應力云圖

由圖6和圖7可知，轉換層樓板由于開洞少，整體性好，在多遇地震作用下，絕大部分區(qū)域樓板面內拉應力均小于C50混凝土抗拉強度設計值（ft＝1.89MPa），且應力集中部位多出現(xiàn)在轉換梁區(qū)域附近。

3.5 轉換梁應力分析

由圖2可以看出，本工程為框支梁承托剪力墻并承托轉換次梁及其上剪力墻，應進行應力分析，按應力校核配筋，并加強構造措施［7－8］。用MIDAS程序對轉換梁進行應力分析［9－10］，查看以下荷載組合下的轉換梁的應力：1）1.2恒荷載＋1.4活荷載；2）1.35恒荷載＋0.98活荷載；3）1.2恒荷載＋0.6活荷載＋1.3地震荷載；4）1.2恒荷載＋0.6活荷載－1.3地震荷載。以（Bc～Bg）軸×（B10～B13）軸的轉換梁為例，圖8和圖9分別為轉換梁X向和Y向局部最大應力云圖。

圖8 轉換梁X向局部應力云圖

圖9 轉換梁Y向局部應力云圖

由圖8和圖9可知，轉換梁截面受拉區(qū)域較大，在多遇地震作用下，大多數(shù)拉應力均大于C50混凝土抗拉強度設計值（ft＝1.89MPa［3］），需要由鋼筋來承受，在施工圖設計中按MIDAS程序分析出的應力和計算結果來校核SATWE的計算結果，以滿足設計要求。

4 結束語

本工程采用SATWE，MIDAS兩種程序進行整體彈性對比分析并補充多遇地震作用下彈性時程分析及轉換梁、樓板的應力有限元分析，計算分析結果表明，通過彈性時程補充計算，在施工圖設計中需要對振型分解反應譜放大1.19倍進行設計；轉換層樓板應力分析表明設計中取的樓板厚度和配筋滿足設計要求；轉換梁應力分析表明轉換梁截面受拉區(qū)域較大，拉力需要由受力鋼筋來承受，且需要按MIDAS程序分析出的應力和計算結果來校核設計。

1 GB 50009－2012建筑結構荷載規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

2 JGJ 3－2010高層建筑混凝土結構技術規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

3 GB 50011－2010建筑抗震設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

4 呂 鵬.深某帶轉換層的高層建筑結構設計.建筑結構［J］，2013（42）：66－69.

5 GB 50010－2010混凝土結構設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

6 陳 虎.深圳某框支剪力墻結構的抗震分析.建筑結構［J］，2012（43）：84－89.

7 韓小雷，季 靜.基于性能的超限高層建筑結構抗震設計－理論研究與工程應用結構 ［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

8 朱丙寅.建筑結構設計問答及分析（第2版）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

9 北京邁達斯技術有限公司.結構大師非線性分析［M］.2009.

10 北京邁達斯技術有限公司.midas building工程實例分析與疑問解答［M］.2013.