某高層住宅層間位移角計(jì)算分析

何 鑫 劉嘉慧

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430000)

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某高層住宅層間位移角計(jì)算分析

何 鑫 劉嘉慧

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430000)

對(duì)風(fēng)荷載較大的海南地區(qū)某高層住宅進(jìn)行了彈性層間位移角計(jì)算，提出了風(fēng)荷載作用下，層間位移角的具體控制措施，對(duì)比分析了不同措施下，結(jié)構(gòu)剛度提高幅度以及對(duì)建筑功能的影響程度，供類似設(shè)計(jì)參考。

風(fēng)荷載，層間位移角，剪力墻，PKPM

0 引言

在正常使用條件下，高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度，避免產(chǎn)生過(guò)大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。目前，我國(guó)規(guī)范[1]是以層間位移角即層間最大位移與層高之比Δu/h作為控制層間變形的主要參數(shù)。

本文針對(duì)風(fēng)荷載較大的海南地區(qū)某高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，進(jìn)行了彈性層間位移角(下文中位移角均為彈性位移角)計(jì)算分析，提出了風(fēng)荷載作用下，層間位移角的具體控制措施，供類似設(shè)計(jì)參考。

1 工程概況

海南地區(qū)某高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，層高3.1 m,總高度95.1 m，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)；基本風(fēng)壓0.85 kN/m2(50年一遇)，地面粗糙度類為A類，房屋高寬比為8.5，風(fēng)荷載體型系數(shù)取1.36，結(jié)構(gòu)初步平面布置如圖1所示。結(jié)構(gòu)分析采用三維空間模型，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制的PKPM系列SATWE(V2.2版)，內(nèi)部剪力墻厚度均為200 mm，外圍剪力墻厚度根據(jù)建筑需要取240 mm；連梁跨度均較小，故截面高度統(tǒng)一取為400 mm。

2 層間位移角計(jì)算

利用PKPM軟件對(duì)圖1所示結(jié)構(gòu)平面進(jìn)行建模計(jì)算分析，結(jié)果顯示，地震作用下的最大層間位移角為1/3 219，風(fēng)荷載作用下的最大層間位移角為1/780,Y向風(fēng)荷載在位移角的控制上起決定性作用，因風(fēng)荷載作用下的層間位移角超過(guò)了JGJ 3—2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定的限值1/1 000[1]，故需對(duì)結(jié)構(gòu)初步平面布置進(jìn)行調(diào)整。

因建筑功能限制無(wú)法增加剪力墻長(zhǎng)度以及內(nèi)部剪力墻厚度，故擬采取以下措施降低結(jié)構(gòu)層間位移角：

1)將連梁高度由400 mm增加為800 mm，局部采取連梁上翻措施以避免影響建筑外立面，并采取剪力墻開(kāi)洞的建模方式輸入連梁，增加結(jié)構(gòu)整體剛度。

3)將⑤軸、⑥軸、⑨軸處框架梁KL1截面尺寸由300×500增加為500×650以增強(qiáng)核心筒與其他部分剪力墻之間的連接。

5)將房屋寬度由11.175 m增加到12.175 m，即房屋高寬比由8.5降低為7.8，該措施對(duì)建筑功能影響較大，一般需在建筑方案階段與相關(guān)專業(yè)人員溝通協(xié)調(diào)。

按以上措施分別調(diào)整計(jì)算模型，又因Y向風(fēng)荷載在位移角的控制上起決定性作用，故在后續(xù)調(diào)整計(jì)算時(shí)，只需關(guān)注Y向風(fēng)荷載作用下的層間位移角，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 風(fēng)荷載作用下的層間位移角

由表1計(jì)算結(jié)果可知，措施一的剛度提高比例最大，調(diào)整效果最為顯著，措施五剛度提高比例次之，但對(duì)建筑功能影響較大，措施三剛度提高比例為第三，對(duì)建筑功能影響較小且較為經(jīng)濟(jì)，措施二和措施四剛度提高比例較低，可輔助使用，同時(shí)采取前四項(xiàng)措施后的剛度提高比例大于單獨(dú)采取各項(xiàng)措施后剛度提高比例之和。

3 結(jié)語(yǔ)

1)利用PKPM軟件，對(duì)風(fēng)荷載較大的海南地區(qū)某高層住宅，進(jìn)行了彈性層間位移角計(jì)算分析，提出了風(fēng)荷載作用下，層間位移角的具體控制措施，對(duì)比分析了不同措施下結(jié)構(gòu)剛度的提高幅度以及對(duì)建筑功能的影響程度。

2)計(jì)算結(jié)果表明：高層建筑高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度影響較大，應(yīng)在方案階段加以控制。當(dāng)建筑功能限制無(wú)法增加剪力墻長(zhǎng)度時(shí)，可以通過(guò)增加連梁以及核心筒與其他部分剪力墻之間框架梁的截面尺寸，加厚端部剪力墻厚度，增強(qiáng)角部結(jié)構(gòu)薄弱部位剛度的措施來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)局部和整體剛度，從而降低結(jié)構(gòu)層間位移角，并且，同時(shí)采取多項(xiàng)措施的結(jié)構(gòu)剛度提高比例大于單獨(dú)采取各項(xiàng)措施后剛度提高比例之和。

[1] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

Displacement calculation and analysis of a high-rise building

He Xin Liu Jiahui

(CITICGeneralInstituteofArchitecturalDesignandResearchCo.,Ltd,Wuhan430000,China)

Based on the structural design of a high-rise building with large wind load in Hainan area, the calculation and analysis of the elastic inter-story drift ratio is carried out. Specific control measures of the inter-story drift ratio under the action of wind load was proposed. The increase of stiffness and influence on architectural function under different measures were compared. Results can be used as

for similar engineering.

wind load, inter-story drift ratio, shear wall， PKPM

1009-6825(2016)13-0042-02

2016-02-28

何 鑫(1983- )，男，工程師; 劉嘉慧(1985- )，男，工程師

TU973

A