■謝智勇 ■福建西海岸建筑設(shè)計(jì)院，福建 福州 350000

1 工程概況

該高層酒店，占地約26323平方米，是由裙房和一棟塔樓組成的五星級(jí)酒店，地下1層，局部2層(塔樓范圍)，地上39層。功能包括酒店、服務(wù)式公寓、餐飲及地下車庫(kù)、設(shè)備房等，工程總建筑面積94593m2。工程主樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，裙樓采用框架結(jié)構(gòu)體系，塔樓地下室至21層設(shè)置鋼骨柱。根據(jù)工程場(chǎng)地的地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告，場(chǎng)地地震基本烈度為VII度，根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》工程屬丙類建筑，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》丙類建筑按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算地震作用和采取抗震措施，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，工程框架及剪力墻抗震等級(jí)均為一級(jí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位為地下二層～四層。

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

下表為工程長(zhǎng)度的地質(zhì)條件，根據(jù)不同工程位置柱腳內(nèi)力大小不同以及巖石面分布，利用人工挖空灌注樁的方式進(jìn)行施工，在塔樓范圍內(nèi)，樁端持力層主要以微風(fēng)化巖為主，微風(fēng)化巖的厚度為0．5米;在裙樓范圍樁持力層主要以中風(fēng)化巖為主，樁端深入到風(fēng)化巖的深度為0．5米;在純地下室樁端持力層主要以強(qiáng)風(fēng)化巖為主，樁端深入到強(qiáng)風(fēng)化巖中的深入為兩倍樁徑。

表1 地質(zhì)參數(shù)

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3．1 標(biāo)準(zhǔn)層平面

該工程地面建筑以上一共有39層，其中裙樓屋面高度為16．5米，共3層;塔樓高度一共148．15米，供34層，出屋小塔樓高度為7．4米。建筑結(jié)構(gòu)寬度比為4．26(146．9/34．5)。工程主樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，裙樓采用框架結(jié)構(gòu)體系。左下圖為塔樓標(biāo)準(zhǔn)層平面。

3．2 結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)

從建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面圖中可以看出，該工程結(jié)構(gòu)上比較對(duì)稱但是在尺度上Y結(jié)構(gòu)相對(duì)X結(jié)構(gòu)要小，加上建筑具體的要求，核心筒Y向的寬度僅有10．0米，比筒體總高度的十二分之一要小。除了剪力墻結(jié)構(gòu)外，純框架計(jì)算過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)向Y向抗傾覆能力比較弱，在把底部核心筒外墻增至700厚且外框柱截面增至1200x2000的條件下，結(jié)構(gòu)的Y向剛重比才達(dá)到1．6勉強(qiáng)滿足規(guī)范的抗傾覆要求，且與其X向剛重比相差較大。所以，結(jié)合建筑平面結(jié)構(gòu)布置以及使用功能，在建筑外框四個(gè)角增設(shè)剪力墻，剪力墻長(zhǎng)度為6．2米，工程結(jié)構(gòu)向Y的傾覆能力逐漸提升，同時(shí)也不會(huì)對(duì)建筑使用要求以及建筑外觀造成影響，使得建筑結(jié)構(gòu)Y向的剛重比上升到3．0，與X向的剛重比(3．4)較為接近，這樣的平布布置具有合理性。

Y向核心筒距離外框柱距離超過(guò)10米，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在從地下室到第二十一層，由南向北進(jìn)行鋼骨設(shè)置，保證控制住與結(jié)構(gòu)延性軸壓比控制在最大軸壓比范圍下。右上圖為鋼骨柱大樣。

3．3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，利用 PKPM-SATWE(2005．08版)、ETABS(9．05版)三維空間分析軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)整體位移、內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，這兩個(gè)三維空間分析軟件具有不同的力學(xué)模型兩個(gè)不同力學(xué)模型。由于在工程的低三十九層以及第七層中具有設(shè)備層，因此在采用ETABS計(jì)算模型過(guò)程中，同時(shí)對(duì)設(shè)備層彈性變形進(jìn)行了充分的考慮。另外，由于室外地面較首層高度較低1．5米，不能當(dāng)做工程的嵌固層，將下一層結(jié)構(gòu)定位嵌固層。

(1)下面為整體分析的主要計(jì)算結(jié)果。

表2 SATWE主要計(jì)算結(jié)果

表3 ETABS 主要計(jì)算結(jié)果

方 向 X向 Y向風(fēng)荷載下總風(fēng)力Qo(kN)9503．18 12804．34基底總彎矩Mo(kN·m)8．8172E5 1．327E6最大層間角位移△u/h 1/3351 1/1340最大層間角位移所在樓層18 27

通過(guò)兩個(gè)程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果比較接近，在原則上沒(méi)有發(fā)生矛盾與沖突，在結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算中兩者的結(jié)果稍有差別。通過(guò)ETABS、ATWE計(jì)算結(jié)果分析可知，在地震作用下建筑結(jié)構(gòu)滿足抗震設(shè)計(jì)規(guī)格要求;在百年一遇風(fēng)力荷載情況下，在地面粗糙情況較為嚴(yán)重的條件下，保證結(jié)構(gòu)層之間最大位移角度與設(shè)計(jì)規(guī)范相符;根據(jù)SATEWE和ETABS的計(jì)算結(jié)果，表明裙樓結(jié)構(gòu)中存在不規(guī)則扭轉(zhuǎn)，但扭轉(zhuǎn)在1．40以下，屬于調(diào)價(jià)允許范圍內(nèi)。SATEWE和ETABS計(jì)算結(jié)果Tt/T1的比值均小于 0．85。

(2)選用三組加速度時(shí)程曲線，對(duì)彈性動(dòng)力時(shí)程在地震作用下進(jìn)行分析，將時(shí)程分析得出的層間位移角度、樓層剪力、樓層彎矩、頂點(diǎn)位移等統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在考慮扭轉(zhuǎn)偶聯(lián)作用下，采用振型分解分析法，得出結(jié)論:結(jié)構(gòu)Y、X向變形曲線特征具有一致性。

(3)利用PMSAP，通過(guò)有限元分析方法，對(duì)裙樓、標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行分析，計(jì)算顯示在地震作用力下(水平)，標(biāo)準(zhǔn)層樓板的應(yīng)力比混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度要小;在X向上，地震作用力下裙樓局部位置抗拉強(qiáng)度應(yīng)該對(duì)混凝土抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度;由于塔樓四角以及核心筒樓板具有較大的應(yīng)力，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中需要加厚樓板，增加配筋率，以雙層鋼筋網(wǎng)為宜。

(4)由于該工程中，塔樓第三十九層以及七層中，都有機(jī)電設(shè)備層，并且機(jī)電設(shè)備層樓板相對(duì)較少，利用SATWE，對(duì)不帶設(shè)備層結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型計(jì)算，同時(shí)與帶機(jī)電設(shè)備層的計(jì)算模型進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)結(jié)果中位移比、剛重比、周期、地震力等都較為相似，如果僅忽視設(shè)備層，那么上一層層高計(jì)算就會(huì)過(guò)大，進(jìn)而影響建筑樓層的位移、剪力以及抗剪能力，同時(shí)，不帶設(shè)備層柱、墻配筋率相對(duì)較多，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合帶設(shè)備或不帶設(shè)備層兩種計(jì)算中進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程為B級(jí)高度的單塔高層建筑，有2項(xiàng)體形的規(guī)則性指標(biāo)超限。主要是裙樓平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和局部樓板不連續(xù)。設(shè)計(jì)中通過(guò)結(jié)構(gòu)布置的調(diào)整，工程在多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)層間位移角(＜1/800)、結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)規(guī)則性(≤1．4)、豎向構(gòu)件的軸壓比(普通框架柱最大軸壓比0．69;鋼骨柱最大軸壓比0．69;墻肢最大軸壓比0．50)均能滿足規(guī)范要求。

設(shè)計(jì)中還采用不同的整體分析軟件進(jìn)行計(jì)算分析比較，并且在設(shè)計(jì)中綜合考慮了對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震等級(jí)、內(nèi)力調(diào)整、剪壓比、結(jié)構(gòu)材料等方面的加強(qiáng)措施，來(lái)保證結(jié)構(gòu)達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，同時(shí)也期望能最大限度地滿足建筑功能的要求。

［1］王程．連接體對(duì)雙塔高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的影響［D］．西南交通大學(xué)，2013．

［2］徐光興．高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的研究［J］．福建建材，2013(5):35-37．