摘要：本文簡述了高位轉(zhuǎn)換復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程及采取的構(gòu)造措施，為高位轉(zhuǎn)換復(fù)雜高層建筑提供了參考。
　　關(guān)鍵詞：高位轉(zhuǎn)換復(fù)雜高層；結(jié)構(gòu)計算及分析；型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)
　　
　　一：工程概況
　　本工程是一座集商場、住宅為一體的復(fù)雜高層建筑。座落在淮南市繁華商業(yè)地段上，占地面積5028.77m2,總建筑面積71340m2。總高度98.3m，地上三十層，地下一層。
　　本工程地震作用按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度（0.10g），場地類別為II類，場地土特征周期為0.35s；設(shè)計地震分組為第一組。房屋安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，地基基礎(chǔ)等級為甲級；基本風(fēng)壓取0.40kN/m2，基本雪壓0.60kN/m2，設(shè)計使用年限為50年。
　　本工程上部分為北區(qū)、南區(qū)及中間商場，（北區(qū)為K～P軸，南區(qū)為A～E軸，中間商場為F～J軸）。南、北區(qū)主塔樓為四棟30層商住樓，且塔樓平面相近，總高度98.300m，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)（五層頂高位轉(zhuǎn)換）；中間商場裙房部分為5層商場，總高度為25.500m，采用框架結(jié)構(gòu)體系。南、北區(qū)及中間商場下均設(shè)一層地下室，地下室層高為5.2m。
　　±0.000以上四個主塔樓和裙房間均設(shè)置抗震縫，避免多塔結(jié)構(gòu)；地下室部分因建筑使用要求，不允許設(shè)縫，故地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，各項參數(shù)均滿足《抗規(guī)》第6.1.14條要求。且地下室為超長結(jié)構(gòu)，則在⑦~⑧設(shè)置一道收縮后澆帶（主塔樓后澆帶至±0.000，裙房至裙房屋面），并在主塔樓與裙房間設(shè)置兩道沉降后澆帶至±0.000。
　　本工程結(jié)構(gòu)材料強度為：豎向構(gòu)件混凝土強度為C45～C25，水平構(gòu)件混凝土強度為C40～C25；梁、柱內(nèi)縱筋采用HRB400，板內(nèi)鋼筋采用HPB235和HRB335組合配筋。梁、柱縱筋采用新三級鋼能節(jié)省鋼材用量。
　　二：結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　1. 結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計
　　本樓主塔樓6~30層的主要功能為住宅樓，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，下部5層為商場，為滿足大空間建筑功能的要求，經(jīng)過多種結(jié)構(gòu)方案的比較，最后決定局部采用框支抗震墻結(jié)構(gòu)體系。在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段，重點考慮了以下的幾個問題。
　　1)結(jié)構(gòu)平面布置的概念設(shè)計
　　由于主塔樓的建筑使用功能的要求，樓、電梯的核心筒設(shè)置在房屋的北側(cè)，這樣就會造成結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心不重合，必然造成結(jié)構(gòu)的抗扭剛度太弱，為了減小質(zhì)量與剛度的偏心，加強結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在每個結(jié)構(gòu)單元的南側(cè)的角落，加長了剪力墻。由計算分析表明，這些角部加強的剪力墻對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)是顯著的。每個單體的最大層間位移與平均層間位移的比值均不大于1.2，避免了扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。
　　2)豎向承重及抗側(cè)力構(gòu)件的概念設(shè)計
　　落地剪力墻和筒體底部墻體應(yīng)加厚，除電梯井為滿足建筑功能要求外，其余落地剪力墻均比轉(zhuǎn)換層上墻體不同程度的加長、加厚；轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比值應(yīng)符合《高規(guī)》附錄E的規(guī)定；轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)架傳力簡單、直接，為達(dá)到這一目標(biāo)，本工程在滿足建筑使用功能的前提下，考慮如何布置1~5層的框支柱柱網(wǎng)。因建筑立面及層高的要求，框支柱截面最大取值1100X1100mm，轉(zhuǎn)換梁高也控制在2m以內(nèi)；經(jīng)反復(fù)試算，普通混凝土框架梁、柱無法滿足設(shè)計要求（如柱軸壓比較難控制在規(guī)范允許范圍），遂采用型鋼混凝土梁及型鋼混凝土柱。
　　3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施要求
　　隨著混凝土強的等級的提高，樓面的梁、板溫度裂縫會隨之加大，因此梁、板混凝土強度等級會比豎向構(gòu)件相應(yīng)低一個等級，當(dāng)水平構(gòu)件混凝土等級比豎向構(gòu)件低時，梁、柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土強度等級同柱、墻混凝土強度等級。
　　因本工程局部框支柱及轉(zhuǎn)換梁為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，所以對型鋼梁、柱的截面要求，節(jié)點構(gòu)造均參照（04SG523）《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造》。
　　2．結(jié)構(gòu)計算及分析
　　本工程結(jié)構(gòu)計算采用中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM程序，按規(guī)范要求應(yīng)至少采用兩個不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力、位移計算，所以結(jié)構(gòu)計算采用了一個是空間桿墻元模型（SATWE程序），作為主要計算程序，另一個是廣義協(xié)調(diào)墻元模型（PMSAP程序）做為輔助計算程序
　　1）周期：本工程抗震計算采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法，取18個振型；SATWE第一扭轉(zhuǎn)周期/第一平動周期=1.2455/2.5105=0.496<0.85
　　PMSAP第一扭轉(zhuǎn)周期/第一平動周期=1.796/2.469=0.727<0.85
　　周期計算結(jié)果說明結(jié)構(gòu)具有較好的抗扭剛度，使得結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)；結(jié)構(gòu)有效質(zhì)量系數(shù)均大于90%，結(jié)構(gòu)計算時取18個振型滿足地震力計算要求。
　　2）位移比：本工程豎向構(gòu)件的最大位移與層平均位移的比值（或最大層間位移與平均層間位移的比值）最大值為1.15<1.20，說明結(jié)構(gòu)的平面布置比較合理。本工程最大層間位移角1/1396<1/1000，滿足規(guī)范要求。
　　3)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算結(jié)構(gòu)：
　　X向剛重比EJd/GH2=8.44
　　Y向剛重比EJd/GH2=6.40
　　該結(jié)構(gòu)剛重比大于1.4，能通過《高規(guī)》5.4.4條的整體穩(wěn)定驗算
　　該結(jié)構(gòu)剛重比大于2.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)
　　4）剪重比：本工程X方向最小剪重比為1.83%，Y方向最小剪重比為1.82%，均大于1.6%，滿足規(guī)范要求；且X向，Y向剪重比相近，說明結(jié)構(gòu)雙向剛度比較接近，較合理。
　　5）彈性膜假定：彈性膜單元由于假定樓板平面外剛度為零，所以既可以真實的反應(yīng)樓板的面內(nèi)剛度，又可以避免造成梁的安全度的降低；為此本工程框支轉(zhuǎn)換層樓板及上部結(jié)構(gòu)樓板平面布置時產(chǎn)生的局部凹槽板帶均采用彈性膜假定計算，其計算結(jié)構(gòu)更趨向于實際情況。
　　6)考慮本工程為五層高位轉(zhuǎn)換，底部幾層為框支抗震墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)；主體塔樓高度為98.300m，接近100m，故采用彈性動力時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補充計算。
　　3．結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計及構(gòu)造措施
　　1）梁、板均按計算及裂縫控制配筋：地下室頂板最小厚度為180mm（人防部分頂板最小厚度250mm）；轉(zhuǎn)換層除懸挑端外最小板厚度為180mm；轉(zhuǎn)換層上下兩層板厚度除懸挑端外最小板厚度為150mm；屋面板（除塔樓部分）最小厚度為130mm；以上樓層板均雙層雙向配置樓板鋼筋
　　2）根據(jù)《高規(guī)》第10.2.4條，底部帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強部位的高度可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度1/8二者的較大值。經(jīng)計算得本工程底部加強區(qū)到框支層以上兩層的高度。根據(jù)《高規(guī)》第10.2.5條，對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在三層及三層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部分的抗震等級尚宜按本規(guī)程表4.8.2和表4.8.3的規(guī)定提高一級采用。所以本工程的框支柱為特一級，框支框架（除框支柱）為一級，底部加強區(qū)剪力墻為一級，非底部加強區(qū)剪力墻為二級。
　　3）本工程因其建筑功能需求，經(jīng)過反復(fù)計算分析，在轉(zhuǎn)換層采用了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是混凝土內(nèi)配置型鋼和鋼筋的結(jié)構(gòu)（我們簡稱SRC）。
　　三．結(jié)束語
　　框支抗震墻結(jié)構(gòu)是抗震不利的結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計時不僅要求整體結(jié)構(gòu)的平面布置合理、豎向布置合理，還應(yīng)重點考慮轉(zhuǎn)換層布置。在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段，應(yīng)對結(jié)構(gòu)體系的特點有清醒的認(rèn)識，有針對性的對結(jié)構(gòu)薄弱層、薄弱部位及建筑設(shè)計方案可能帶來的設(shè)計缺陷有宏觀的把握，然后需進(jìn)行多方案對比試算，最后制定完善的結(jié)構(gòu)方案。