关于某高层连体结构建筑抗震设计研究

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1、关于某高层连体结构建筑抗震设计研究　　摘要：介绍香港特区某高层连体结构超限情况、抗震计算分析、主要抗震措施及有关结构概念设计等，同时对本工程在设计和措施中遇到问题进行简单的探讨。关键词：超限高层；连体结构；抗震计算分析；抗震构造措施中图分类号：F765文献标识码：A引言：超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，体型特别不规则的高层建筑工程，以及有关政府管理机构文件中规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。在超限高层建筑工程设计中，除应遵守现有技术标准的要求外，还有以下特

2、殊要求：①超限程度控制和结构抗震概念设计；②结构抗震计算分析要求；③结构抗震构造措施要求；④地基基础抗震设计要求；⑤必要时应包括结构抗震试验要求。本文主要介绍该项目地上建筑的抗震计算分析及采用的抗震构造措施。1、工程概况5本工程地上高度117m（27层），总建筑面积11万平米，包括地上东西两个塔楼、二层裙房、地下两层地下室。采用框架-剪力墙结构，东西两个塔楼屋顶通过钢桁架连接，计算中考虑钢桁架楼面与两座塔楼共同协调工作，以满足抗震要求。连体结构采用53～60米跨的单层7米高的钢桁架，钢桁架上为二层钢结构，桁架的一端

3、伸入西塔一跨与剪力墙上升出的柱子刚性连接，另一端伸入东塔一跨与柱刚性连接。如图1图1超限抗震结构设计和分析1）结构超限类别及程度本结构东西两座塔楼的结构体系都为框架－剪力墙结构，其楼面结构为钢筋混凝土现浇梁板体系。在两座塔楼的24层用钢结构连接，其中24层和25层之间用钢桁架连接东西两座塔楼，构成一个复杂的高层连体结构。连体跨度50～60m，属于大跨度结构。由于剪力墙偏置严重，位移比超过1.2，扭转不规则。3）超限抗震设计的计算及分析本结构采用PKPM及ETABS进行整体计算。结构振型周期如表1：表1最大位移角及扭

4、转位移比见表2：5表2结构刚度比见图2图2X方向在连体层刚度突变，形成薄弱层抗剪承载力的比如图3图3该结构由于连体结构的存在导致在连体结构层刚度突变，产生薄弱层。由于没有主要的抗侧力构件转换，抗剪承载力的变化更多受到混凝土等级和竖向构件尺寸的影响，本层与上一层承载力的比值大于65％。超限抗震设计的措施及对策1）加强超限平面措施通过连体与塔楼刚性连接，协同两座塔楼共同运动；增加东塔轴线CF、CG的剪力墙的厚度至1000mm，且贯穿上下；在开洞较大的楼层，楼板按弹性板计算与配筋；2）加强超限竖向措施5在刚度变化的连体层

5、，竖向构件的混凝土等级由C60降至C45；连体层层高为7米，远超出连体下层4.05米的层高；在满足强度及舒适度要求的前提下，减少连体桁架构件尺寸，尤其是斜腹杆尺寸以降低其对层间抗剪能力的贡献；减少柱在连体层以上尺寸，平均缩小100~200mm边长；在连体结构上部层加大框架梁及连梁的尺寸；在西塔部分与桁架相连的剪力墙开洞；提高连体下层剪力墙水平分布钢筋配筋率至1.0%，提高连体下层柱体积配箍率至1.2%。突出屋面的小塔楼，放大地震力至原有地震力的3倍。以上措施目的是削弱楼层刚度的突变和抗剪承载力的突变。3）加强超限连

6、体措施现浇混凝土楼板通过剪力栓钉与楼面的钢梁协同作用；楼板按弹性板计算结果加大厚度至180，并增加局部受拉区配筋率至全截面3%；预留楼板后浇带以部分抵消重力荷载的应力影响；桁架预设起拱，平衡恒载的挠度；楼面加设水平支撑；连体伸入东、西塔楼一跨与塔楼竖向构件刚性连接；在满足强度和舒适性要求的前提下，优化杆件尺寸，弱化刚度，以减少地震的冲击荷载；连体与塔楼相连的竖向杆件内埋设的型钢向上下各延伸一层。4）加强超限多塔措施通过上述对连体结构采取的措施，保证连体结构的可靠性，使两个塔楼始终保持协调工作；解决了由于单个塔楼的剪

7、力墙偏置导致的扭转不规则。结束语5通过对该结构主要抗震性能指标的分析，发现该结构存在的薄弱环节主要为连体结构导致的刚度突变以及质量突变以及连体结构本身的刚度及强度问题。采取了相应的措施之后，结构在技术上达到了设计的抗震性能目标，施工技术可行，结构体系经济合理，同时也满足日常使用的舒适性要求。5