日口四四 建筑结构 超限高层建筑结构设计及转换梁可靠度分析 邓垩 中煤科工集团重庆设计研究院 Ｉ ｌ ４０００１６ 摘要：在超限高层建筑结构设计中．一般包括结构体系、整体分析和超限情况几个部分。在对建筑物进行结构设计时要注意设 计的方法却影响结构的因素，对建筑的转换梁进行设计时，要应用ＡＮＳＹＳ软件和计算方法，来确定转换粱的可靠度，设计出满足工程 要求的框支转换梁．．本文仅就超限高层的结构设计和转换梁的可靠度进行具体分析 关键词：高层；结构设计；转换梁：可靠度；分析 某些建筑１２程的建筑高度和结构类型超出了罔家和地方相应的规定．或 者建筑的结构不规则，还有些建筑已经被管理机构列为抗震专项检查的 项目，这样的高层建筑被称为超限高层建筑工程 从含义中可以看出，确定建 筑丁程为超限高层建筑Ｔ程的主要依据有三点：一是建筑的高度；二是建筑 的规则性；。 是建筑的跨度。在建筑物的规则性中又・叮以分为平面超限和竖 向超限。结构的可靠度是指在规定的时间和条件下，完成预定功能的概率。在 工程中影响一¨呈的议计施丁还有使用的设计称为可靠度设计，它是对工程的 反应较 】ｉ常，结构的自振周期，位移和地震作用的值均住规定的范围内，这就 可以看出，超限高层建筑的结构体系具有一定的可行性，采取一定的抗震措 施可以取得～一定的效果。 （四）风荷载情况分析。该超限高层建筑受到一定的风荷载作用，由于该 项目处于沿海地带，其风压值为０．７０ＫＮ／ｒ￣，地表粗糙度为Ｂ类，根据相关的规 定，建筑物的高度大于２００ｍ时，应该通过风洞试验来确定建筑物的风荷载。 风洞试验的测试结果是对舒适度和风反映的主要依据。在运用ｓＡＴｗＥ列横 纵向的风荷载进行计算后，应该选取试验中代表性较明显的个角度下的块体 型系数，主要的角度包括：０。、１８Ｏ。、４０。、９０。、１３０。、２２０。、２７０。３１０ｏ 安全性、耐久性等因素的认识基础匕发展起来的 一、工程概况 由：于南方的高层建筑物多于北方，而且超限高建筑较多，所以本文以重 利用ＥＴＡＢＳＸ￣风荷载情况进行分析 通过对风荷载结果的计算，选取ＥＴＡＢＳ 巾较大的数值做分析，可以得出在０。和９（）ｏ下的风荷载剪力最大，而３１０。 的结构层位移角最大，纵向的层位移角起到了主要的控制作用。通过ＳＡＴＷＥ 得到的层位移角要ｌｔＥ ＦＡＢＳ中的结果大。通过以 的分析可以得出，２２８ｍ的 结构所得到的结构层位移角的最大值为１／５６２，通过这两种软件汁算所得的 结果满足相关规范的要求。 庆的某工程为例，对一】．程的建筑结构设计和转换梁的可靠度进行具体的分 析。该 程的建筑的楼层为４２层，其中地ｋ３ｏ层，地下ｉ层，地下面积的设计 主要为车库和基础设施使用。整栋建筑的总体高度是１２８ｍ 、建筑的占地面积 约为４２００ ，建筑面积约为５９１００ 。整个在该项ｒ｛鼙中，其没汁的基准期和 使用年限是均为５０年．建筑的安全等级为二级，防火等级为一级，抗震烈度为 七度，地震分组为二组，抗震设防类别为丙类，地基设计等级为甲级 三、转换梁可靠度分析 ｆ一）超限高层建筑的结构可靠主要是指在一定的时问和条件下，该结构 能够完成预定功能的能力，以及其具有的安全性、耐久性和适用性等方面。就 此可以得出，结构的可靠度是指结构存规定一定的时问和条件下，能够完成 预定功能的概率。所以说建筑结构的可靠度是其可靠性的概率度量。依据这 两个含义就可以判定超限高层建筑结构转换梁的可靠性。 （二）我国关于建筑结构可靠度没计的有关规定中指｝｛｛，建筑的结构构件 应采片』可靠指标度量来进行设计 当建筑结构的安全等级为二级时．其破坏 类型为脆弱破坏时，各构件的承压能力可靠指标应该小于３ ７，所以该１：程转 换梁的指标不能小于３．７。 二、超限高层建筑结构设计 （一）该建筑中的地下室顶板为梁板结构，该梁板的厚度为１９０ｍ￣ｎ左右， 地下室抗震墙的厚度为６００ｒａｍ，楼的厚度和电梯问的厚度均为２００ｒａｍ。塔楼 的首层抗震墙厚度为６００ｒａｍ．楼和电梯问的厚度电为２００ｍｍ。在塔楼中除了 首层外，其他层的剪力墙在２００～４００ｒａｍ之间。楼休的框架使用的是钢筋混凝 支柱，建筑的转换梁使用的足混凝士梁， 超前高层建筑剪力墙和结构框架 巾使用的混凝土等级趋于Ｃ６０一Ｃ３０之间，建筑梁板中使用的混凝土等级在 （ ３０～Ｃ２５之 在该建筑结构设计中使用的是剪力墙结构设计，建筑功能要求 其结构需要进行竖向构件的转换。根据该Ｔ程的实际情况分析，在不影响建 筑正常使用的情况下要对建筑转换梁的竖向构件进行合理的转换。 （二）在对超限高层建筑结构进行设计时，应该应用专业的ＳＡＴＷＥ软件， 这一软件是由中同建筑科学研究院编制的。在设汁中还直该充分考虑到偏心 提振和双向地震的作用以及扭转欧联和施 模拟等问题，进而对建筑的结构 进行汁算的分析。超限高层建筑结构自振周期为３ ９ｓ、３．５ｓ、３ ｌｓ，第一扭转周 期和平动周期的比小于０．８５。 强大的风荷载作用下结构层问的最大位移角 为１／５６２．而在偶然偏心地震中的最大位移比为１．３３．经过以上的数值可以得 （ ）可靠度的计算力‘法有很多，适用于建筑方面的主要有・次二阶矩法， 响应面法和蒙特卡洛法等 存超限高层建筑结构设计中应该使用ＡＮＳＹＳ软件， 并利用可靠度模块，采用响应面法来确定转换梁的可靠度。对转换粱的可靠度 进行计算的具体流程为：１俐用软件中的ＡＰＤＬ语言，创建宏文件，建立超限高 层建筑的分析模型，并对网络进行划分和求解。在建市模型时，要对单元进行 合理的挑选，在科学的选择后对其进行分析；２ 在进入系统后处理模块，计算 转换梁的托力和弯矩的具体值，在此基础上定义超限高层建筑结构的功能函 数。其中受压纵筋面积是受拉面积的０ ３倍；３－干ＩＪ用响应面法执行循环，拟合出 相应的响应同函数；４．结合ＡＮＳＹＳ软件和响应面法进行计算，利用最小二乘法 出．该建筑中俘在着扭转、凹凸和局部剪力墙不规则的问题，这就可以判定出 该超限高层建筑属于Ｂ级高度。 （－二）地震弹性分析。该丁程的地震分组为第二组，地震的烈度为６度，建 筑的抗震类别为丙类，该建筑的安全等缄为二级。所以在做抗震计算时，要选 计算出结构的响应面函数值；５．进行蒙特长洛模拟试验，通过试验结果来估算 结构的可靠度指标。通过以上的检测过程，运用响应面法对工程的可靠度进行 分析，得出转换两大饿可靠指标为４．２５，这一数值符合 程设计的基本要求。 取相应的振型数，经过计算可以得 ＳＡＴＷＥ两个方向的振型质量的系数分 别为９５．２４％和９４．４】％，ＥＴＡＢＳ在两个方向的振型质量系数分别为９９．２２％和 ９８ ９８％。这几个数值均符合村］关的规定要求。经过对地震作用的计算可以得 总结： 本文通过对具体］ 程情况的分析，以及对超限高层建筑进行结构设计。 通过利用ＡＹＳＹＳ软件和响应面法，对超限高层建筑的转换梁的可靠度进行分 析，得出了在超限高层建筑设计中应该使用的设计方法和检测转换梁可靠度 的方法。 出，两种计算软件得出的地震位移角结果均在规定的之内，并同．位移角 小于风荷载下的层问角。在转换层中，其上部结构的平面形状为Ｌ形，所以与 双向地震作用相比较，建筑结构在地震的作用下位移较大，但值小于１．４，所 以其地震弹性符合规范要求。超限高层建筑具有一定的复杂性和不规则，所 以在对其轴 比进行训算，对转换层的构件进行设计时．要将地震作用提高 到７度。地震作用与风荷载相比，横向的剪力大于风荷载的剪力，纵向的剪力 小于风荷载的剪力。ｆ｛１＿此町见，对建筑的结构做变形分析时，风荷载起到了一 参考文献： 【１１粱伟盛，肖祖辉，黄炎生，蔡健偏心受拉转换梁的“强剪弱弯”设计可靠度 分析＿Ｉｌｌ广西大学学报，２（）１２（１） ＿２廖小辉某超限高层建筑结构设计及转换梁可靠度分析Ⅱ】建材发展导向，２ｌ２０１ ２（３） ［３】季静，韩小雷，杨坤，郑宜带主 匙梁转换层的超限高层建筑结构设计｜『Ｉ结 枸工程师 ２００５（２） 定的控制作用。在横向建筑构件受地震控制作用较大，在纵向建筑构件主要 受风荷载的控制作Ｊ｛＿＝Ｉ１＇从ｊ 述分析可以看 ．在风荷载和地震作用Ｆ，结构的 ・８６
