某高位收进高层结构的分析与设计

黄洋

南宁市建筑设计研究院有限公司 广西 南宁 530002

工程概况

广西体育局危旧房改住房项目位于广西南宁市人民东路11号，总建筑面积46278.52m2，共有3栋楼，地上33层，地下3层，其中3号楼为高层住宅，房屋高度96.4m，采用剪力墙结构，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度7度，地震加速度0.15g，地震分组为第一组，场地类别Ⅱ类，剪力墙抗震等级二级。

1 不规则判定

3号楼在27层体型收进，收进前后的结构平面布置如图1所示，不存在平面凹凸不规则、楼板局部不连续、竖向抗侧力构件不连续；收进部位到室外地面的高度与全楼高度之比为76.1/96.4=0.79>0.2[1]，体型收进尺寸13.32/21.14=63%<75%，属于侧向刚度不规则[2]，由YJK计算结果知在具有偶然偏心的规定水平力作用下扭转位移比为1.4>1.2，属于扭转不规则，楼层最小抗剪承载力之比为1.0>0.8，不存在楼层承载力突变，故本工程存在两项不规则项，属于一般不规则建筑，不属于超限高层建筑，应按规范要求进行分析与设计。

图1 收进前后结构平面布置示意图

2 弹性时程分析

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（简称《高规》）4.3.4条要求，除采用振型分解反应谱法（CQC法）进行地震作用计算外，本工程属于第10章规定的复杂高层结构，应采用弹性时程分析法进行多遇地震补充计算。时程分析法是根据结构基本运动方程，输入与建筑场地对应的几组实际地震记录及人工模拟加速度时程曲线，通过积分运算求得地面加速度随时间变化期间结构内力和变形的变化过程[3]，时程法是有效解决复杂工程问题的方法之一，但受实际强震记录数量所限，目前尚难以直接用时程法结果进行结构设计，采用时程分析重在找出CQC法难以发现的结构薄弱部位和刚度突变部位[4]。

本工程选择七组计算时程曲线，根据《高规》4.3.5条第1款，七组时程曲线中实际地震记录数不应低于总数的2/3，即5组，另选2组人工模拟曲线，每组时程曲线计算得到的底部剪力值及七组时程曲线计算得到的底部剪力平均值应分别位于CQC法计算值的65%～135%及80%～120%之间。经计算，在结构底部及收进部位的相关楼层处时程法算得的楼层剪力平均值大于CQC法计算结果，见图2，这些楼层属于时程分析发现的薄弱部位，应按时程法与CQC法结果比值调整楼层地震作用放大系数，重新进行计算后再进行配筋设计。

图2 楼层剪力计算结果对比图

3 抗震构造措施

高位收进高层除在分析阶段采用弹性时程分析进行补充计算外，在设计阶段尚应考虑抗震构造加强措施，根据计算结果，收进层的层间位移角为相邻下部区段最大层间位移角的1.08倍，满足《高规》10.6.5条第1款要求的1.15倍；另根据《高规》10.6.2条及10.6.5条要求，采用抗震构造加强措施及其部位如下：在竖向突变部位（27层）楼板厚度按150mm，配筋双层双向φ10@200通长，配筋率0.26%>0.25%，体型突变部位的上、下层（28、26层）楼板板厚按130mm适当加强；收进部位上、下二层周边竖向构件抗震等级提高一级，即25层楼面～29层楼面剪力墙抗震等级按一级设计。

4 结束语

在危旧改项目中，由于场地限制，为满足功能和立面需求，转换、竖向收进等复杂高层并不少见，对高位收进高层，应采用时程分析法进行补充计算，并采取本文提到的相关构造措施以满足规范要求。同时在本例中，在存在高位收进及扭转不规则的情况下，建筑专业合理进行平面布置，规避了其他不规则项，避免该楼成为超限高层建筑并进行超限审查，缩短了工期，节省了造价，可见除结构设计外，重视建筑方案设计对提高复杂高层建筑的安全性和经济性也具有重要作用。