某一高位偏心收进结构的超限判定的讨论

张 明 华

(中国中元国际工程有限公司，北京 100089)

某一高位偏心收进结构的超限判定的讨论

张 明 华

(中国中元国际工程有限公司，北京 100089)

对某一高位偏心收进结构进行了分析，通过与一般塔楼偏置结构的比较，提出了此高位偏心收进结构的超限判定和加强措施，为同类问题的研究积累了经验。

偏心收进，塔楼偏置，超限判定

0 引言

国家技术经济条件迅速提高对建筑结构的多样、艺术、美观、宜住提出了更新更高的要求，建筑师设计理念的调整和更新也为结构工程师提出了崭新的课题和严峻的挑战[1]。在医院建筑的设计中，门诊医技楼一般都是五、六层的多层建筑，而病房楼往往都是十几层甚至二十几层的高层建筑。由于医疗建筑使用功能的要求，有时不允许结构在多高层之间设置防震缝，从而形成了塔楼带裙房结构，甚至是塔楼偏置结构。

国家住房和城乡建设部于2010年发布新的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2010]109号)，“附录一：超限高层建筑工程主要范围的参照简表”的“表二、同时具有下列三项及以上不规则的高层建筑工程(不论高度是否大于表一)”中，“序号1b，偏心布置，偏心率大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15%”，“序号4b，尺寸突变，竖向构件位置缩进大于25%,或外挑大于10%和4 m,多塔”；“表三、具有下列某一项不规则的高层建筑工程(不论高度是否大于表一)”中，“序号6，塔楼偏置，单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长20%”，这三项对竖向收进结构的超限判定提供了量化指标。

1 工程概况

本工程为北京某新建病房医技楼，由于建筑使用功能和周围建筑日照条件的限制，建筑平面在7层开始进行收进。首层到6层平面尺寸约为92 m×57 m，7层～10层平面尺寸约为50 m×25 m，如图1，图2所示。

由于建筑医疗功能的要求，在平面收进部位不能设置结构防震缝，因此需要对结构的“偏心布置”“尺寸突变”和“塔楼偏置”进行定量校核。

2 结构分析

上述病房医技楼模型在SATWE[2]中计算得到的各层质心平面坐标和质量见表1。

表1 各层质心位置和质量

层号质心X/m质心Y/m恒载质量/t活载质量/t总质量/t11140．14898．724349．420369．410159．793104．0252105．9149．32255．29159．943104．0151953．2162．62115．88159．943104．0151953．2162．62115．87159．943104．0151953．2162．62115．86141．057119．3187231．3521．37752．65140．578119．5926931．2950．67881．84141．25119．5647001．9576．175783141．483120．2397675．3962．786382141．612119．0336631．6697．97329．51141．994118．7867713．7524．98238．6

“偏心布置”检验：X方向7层与6层之间质心偏差与相应边长之比：(159.943-141.057)/91.60=20.6%>15%；Y方向7层与6层之间质心偏差与相应边长之比：(119.318-104.015)/56.55=27.1%>15%。可见，在竖向收进部位，两个方向的7层与6层之间的质心相差均大于相应边长的15%。

“尺寸突变”检验：X方向7层相对于6层竖向构件位置缩进与相应边长之比：41.50/91.60=45.3%>25%；Y方向7层相对于6层竖向构件位置缩进与相应边长之比：31.45/56.55=55.6%>25%。可见，在竖向收进部位，两个方向的7层与6层之间的竖向构件位置缩进均大于相应边长的25%。

“塔楼偏置”检验(初步检验，最后结论见下文)：

“塔楼”X方向的质心：(369.4×140.148+2 255.2×159.793+2 115.8×159.943+2 115.8×159.943+2 115.8×159.943)/(369.4+2 255.2+2 115.8+2 115.8+2 115.8)=159.090 m。

“塔楼”Y方向的质心：(369.4×98.724+2 255.2×104.025+2 115.8×104.015+2 115.8×104.015+2 115.8×104.015)/(369.4+2 255.2+2 115.8+2 115.8+2 115.8)=103.800 m。

“底盘”X方向的质心：(7 752.6×141.057+7 881.8×140.578+7 578×141.25+8 638×141.483+7 329.5×141.612+8 238.6×141.994)/(7 752.6+7 881.8+7 578+8 638+7 329.5+8 238.6)=141.334 m。

“底盘”Y方向的质心：(7 752.6×119.318+7 881.8×119.592+7 578×119.564+8 638×120.239+7 329.5×119.033+8 238.6×118.786)/(7 752.6+7 881.8+7 578+8 638+7 329.5+8 238.6)=119.434 m。

X方向“塔楼”与“底盘”的质心偏心距与底盘相应边长之比：

(159.090-141.334)/91.60=19.4%<20%。

Y方向“塔楼”与“底盘”的质心偏心距与底盘相应边长之比：

(119.434-103.800)/56.55=27.6%>20%。

可见，Y方向“塔楼”与“底盘”的质心偏心距大于底盘相应边长的20%。另外，本楼结构的最大扭转位移比:X方向1.07，Y方向1.19，均不大于1.20。

3 超限判定

通过前面计算，有两项超过“表二”的规定，分别为“尺寸突变”和“偏心布置”；有一项超过“表三”的规定，为“塔楼偏置”(初步结果)。但是，本项目“塔楼”的层数和质量相对下部“底盘”都比较小。4层“塔楼”的层高之和与6层“底盘”的层高之和的比：15.25/25.35=60.2%；另外4层“塔楼”的质量之和也几乎仅为下部“底盘”一层的质量多一点。因此，本项目的高位偏心收进结构应该与层数高、质量大的一般偏置塔楼结构的情况区别对待。

最终，经与有关专家的讨论，本项目可以不按照一般的“塔楼大底盘”结构考虑，而是应该定义为“高位偏心收进结构”，即可以不按照“表三”的“塔楼偏置”要求去判断超限。所以本项目最终只有“表二”两项不规则，不属于特别不规则结构，但应按照《高层建筑混凝土结构技术规程》[3]中的“偏心收进结构”采取加强措施，并进行弹性时程分析验算各层层剪力。

4 加强措施

本项目的高位偏心收进结构最终采取的加强措施主要包括：

竖向体型突变部位楼板(6层顶板)厚度取150 mm，双层双向配筋，每层每方向钢筋网的配筋率不小于0.25%；控制上部收进结构的底部楼层层间位移角不大于相邻下部区段最大层间位移角的1.15倍；收进部位上下各2层塔楼周边竖向构件的抗震等级提高一级采用；加强收进部位以下2层结构周边竖向构件的配筋构造措施。弹性时程分析补充计算，验算各层层剪力：地震波与反应谱层剪力比较见图3。

表2 时程分析与反应谱分析基底剪力比较

X向基底剪力/kN时程分析TH1TG045TH3TG045RH2TG045平均值58696．876987．968994．168226．3反应谱分析80121．03比值/%73968685Y向基底剪力/kN时程分析TH1TG045TH3TG045RH2TG045平均值66784．078751．874797．473444．4反应谱分析86950．15比值/%77918684

由表2对比结果可知，每条时程曲线计算所得结构底部剪力均不小于振型分解反应谱法计算结果的65%，三条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%。

5 结语

通过对本项目高位偏心收进结构的分析，并与一般塔楼偏置结构的比较，本项目可以不按照一般的“偏置塔楼大底盘”的要求去判断超限，但应按照偏心收进结构的要求采取一定的加强措施，并进行弹性时程分析验算各层层剪力。

声明：本项目最终的判定结论，得到了全国超限高层建筑工程抗震设防审查委员会办公室几位专家的肯定，但是不作为一般项目结构是否超限的判定标准，仅作参考。

[1] 侯希明，徐小云.超限高层审查中的塔楼布置[J].湖南城市学院学报，2012，21(1)：7-8.

[2] 中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司.SATWE[Z].

[3] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[4] 陈才堡.对《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中偏心布置和塔楼偏置的讨论[J].建筑结构，2007(1)：79-81.

Discussion on transfinite judgment of the high eccentric inning structure

Zhang Minghua

(ChinaZhongyuanInternationalEngineeringCo.,Ltd,Beijing100089,China)

The thesis analyzes the high eccentric inning structure, compares it with common tower polarization structure, and puts fwoard transfinite judgment and strengthening measures of the high eccentric inning structure, which has accumulated some experience for similar issue research.

eccentric inning, tower polarization, transfinite judgment

1009-6825(2015)16-0020-02

2015-03-28

张明华(1982- )，男，工程师

TU311

A