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带转换层的高层建筑抗震设计 　　摘 要：近年来，越来越多的高层建筑采用了转换层以满足不同建筑功能的需求。带转换层的高层建筑抗震设计也引起工程界的普遍关注。本文以某带转换层的高层建筑为例，结合建筑结构抗震性能目标，进行不同地震作用下的分析计算，判断出薄弱构件的位置，并采取必要的抗震措施，为今后带转换层的高层建筑抗震结构设计提供了借鉴。 　　关键词：转换层；高层建筑；抗震性能设计；弹塑性分析；抗震措施 　　随着高层建筑向体型复杂、功能多样、造型新颖的方向发展，转换层的应用也越来越广泛。高层建筑转换层的设计造成建筑物的刚度发生突变，在水平地震荷载作用下，转换层上下容易形成薄弱环节。建筑转换层结构的抗震设计一直以来是建筑结构设计的重点，要使工程建设真正能够减轻甚至避免地震带来的危害，把握好抗震设计是关键。因此，高层建筑转换层的抗震设计必须合理科学。下面结合工程实际，对带转换层高层建筑抗震设计中的若干问题进行探讨。 　　1 工程概况 　　某住宅小区5#，8#楼地上均为32层，房屋高度均为99.95m，主要建筑功能：地下室用作人防和库房，1～4层为商业，5～32层为住宅，通过在层4设转换层实现建筑功能的变化，层1～3高4.2m，层4高5.3m，层5高3.15m，标准层层高2.9m；地基基础的设计等级为甲级，4 层及4 层以下建筑抗震设防类别为乙类，5 层以上为丙类，抗震设防烈度为8 度（ 0.2g） ，设计地震分组为三组，场地类别为Ⅱ类，设计特征周期： 小震为0.45s，中震为0. 45s，大震为0.50s。风荷载取值： 基本风压为0.35kN /m2 ，地面粗糙度为C类。小区转换层结构平面见图1A，标准层结构平面见图1B。 　　图1 　　2 地基基础设计 　　基础选用平板式筏形基础，5#楼持力层为卵石层，8#楼持力层为卵石层和砂岩层，筏板厚度为1.5m（部分筏板厚度为1.8m）。5#楼和8#楼的基础有效埋置深度分别为14.35m和14.15m。砂岩层为强风化状态，岩性呈散体状-短柱状，遇水、遇扰动、暴露于空气中均易风化，施工中严格采取三防措施（防水、防扰动、防风化）确保地基可靠性。强风化砂岩的地基承载力特征值在经现场载荷试验测定后的结论为：在降水后、未扰动的状态下为457kPa，满足承载力要求。 　　3 结构体系及布置 　　3.1 结构选型 　　8#楼选用全现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构，框支层位于4层，框支梁、柱均采用型钢混凝土构件，楼板采用钢筋混凝土现浇楼板。 　　3.2 结构布置 　　周边剪力墙和核心筒剪力墙尽量落地，落地剪力墙均匀布置并加大厚度，保证框支层剪力墙具有足够的抗侧刚度和抗扭刚度。框支柱、框支梁及框支梁上部剪力墙三者中心线对齐，避免产生偏心扭矩。 　　4 结构抗震性能目标 　　为保证本工程结构抗震设计超过规范三水准设防的要求，采用抗震性能设计方法，根据本工程的超限情况，拟定抗震性能目标为D级，可表述为“小震无损、中震中损、大震较重损”，各性能水准结构预期的震后性能状况和层间位移角控制指标见表1。 　　表1 结构抗震性能目标 　　5 结构计算与分析 　　5.1 计算软件 　　由于8#楼属于较复杂的超限高层建筑，因此选用SATWE和MIDAS两种计算软件进行结构计算和对比，结构嵌固端取在地下1层顶板，由于结构平面为Y形，故结构计算时增加沿Y形两翼2组附加地震作用方向进行结构计算。 　　5.2 小震下弹性计算的主要结果 　　小震作用下两种程序整体计算的主要结果汇总见表2。从表中可以看出，两种程序计算的主要指标是基本吻合的，具有可对比性，且均满足规范要求。由于结构平面为Y形，存在较多的凹口，削弱了平面的整体性，采用弹性楼板模式进行内力配筋计算，以充分考虑楼板刚度对结构构件的影响。 　　表2 小震作用下整体计算结果汇总 　　5.3 转换层相邻上下层结构侧向刚度比分析 　　带转换层的结构易产生刚度突变，从而形成软弱层，对抗震不利，按规范的相关要求，对3种刚度比进行了严格控制，避免了薄弱层的出现。 　　（1）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010） （简称高规）附录E.0.2条的要求，按公式3.5.2-1计算转换层与相邻上一楼层的侧向刚度比γ1=（V4Δ5）/（V5Δ4），计算结果见表3。转换层与相邻上一楼层侧向刚度比γ1均大于0.6，满足规范要求。 　　表3 相邻楼层侧向刚度比计算 　　（2）根据高规公式3.5.2-2计算转换层与相邻上一楼层的侧向刚度比γ2=（V4Δ5h4）/（V5Δ4h5），计算结果见表3。转换层与相邻上一楼层侧向刚度比γ2均大于1.1，满足规范要求。 　　（3）根据高规附录E.0.3条的要求，按公式E.0.3计算转换层下部与上部