摘要：本文介紹了帶有高位轉換層的結構計算設計過程，并且對該結構在設計過程中遇到的不平衡土壓力和基礎設計作了一些簡介。

　　關鍵詞：框支剪力墻,復雜高層,轉換層

　　1工程概況

　　該大廈位于市區最繁華的商業地段。用地大致呈矩形，面積約5250m，地勢東北角高，西南角低，最大落差有4m。建筑底層南北長約72m，東西寬約65m，總建筑面積：46070m，其中地上面積：37438m，地下面積：8632m。地上24層，地下2層。總建筑高度：79.85m。

　　新天地大廈地下二層為停車場，地上一層至四層為商場、餐飲、五一二十四層為住宅，建筑類別為一類。

　　2結構概況

　　按照建筑功能，本建筑地下二層～四層為停車場、商場、餐飲，因此要求跨度較大的大空間，而上部建筑為住宅，高度為79.85m，為保證房屋的使用功能上部采用剪力墻結構是最為經濟合理的。因此本工程采用部分框支剪力墻結構，框支轉換層位于五層樓面，屬于高位轉換。同時該場地內東北和西南高差達到4m，因此存在較大的不平衡土壓力，也是本工程結構設計必須重點考慮的問題。

　　本工程室外地面存在一定高差，地下一層到±0.00。之間的地下室有一側是露出地面的，±0.00樓面不宜當作本工程的嵌固端，因此本工程的嵌固端選在負一層樓面，結構計算時房屋總共為25層，84.3m高。由于本工程屬于復雜高層建筑，因此根據規范，需要采用兩種不同的模型進行計算，本工程采用PKPM軟件的結構空間有限元分析軟件SATWE模塊和復雜空間結構分析與設計軟件PMSAP模塊進行計算對比分析。

　　本工程設計使用年限為50年，建筑結構安全等級為二級，地基基礎設計等級為甲級，抗震基本烈度為六度，建筑抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度按六度。水平地震影響系數最大值為0.04，場地特征周期0.35秒。混凝土強度轉換層以下墻柱為C45，樓面為C35，轉換層以上為C35和C30。主樓轉換層以下部位剪力墻及框支柱抗震等級按一級，框架梁抗震等級按二級。轉換層以上部位底部加強區剪力墻抗震等級為一級，框架抗震等級為二級，非加強區剪力墻抗震等級為三級(短肢剪力墻抗震等級為二級)。框架抗震等級為二級。

　　3結構計算分析

　　①將負一層樓面當作上部結構的嵌固端，必須滿足負二層的樓層側向剛度不小于負一層的2倍。

　　計算滿足要求。

　　②本工程為部分框支剪力墻結構，轉換層設置在5層樓面，屬于高位轉換。采用剪彎剛度算法時，轉換層上部與下部等效側向剛度比宜接近1，不大于1.3;采用層間剪力比層間位移算法時，轉換層下層側向剛度不小于上層側向剛度的60‰根據計算分析，采用SATWE和PMSAP計算結果;

　　從上面的結果可以看出，分別采用PMSAP和SATWE分別計算，其上下層剛度比結果相差小于10%，而且采用PMSAP計算的剛度較小，但是兩個計算結果都滿足規范的要求，因此本工程轉換層結構的布置是合理的、可行的。

　　③對于本工程結構主體，分別采用不同的計算模型;

　　從上面表格可以看出來，采用兩種計算模型計算出來的結果，它們的周期和轉角都很接近，而且以扭轉為主的第一周期和以平動為主的第一周期之比為，采用SATWE計算時，比值為0.83，采用PMSAP計算時為0.84，都滿足規范要求的復雜高層建筑以扭轉為主的第一周期和以平動為主的第一周期之比不應大于0.85的要求。而且質量參與系數大于90%，證明取15個振型就能夠滿足設計要求。

　　從上面的計算結果可以看出，采用SATWE和PMSAP計算的結果基本上一致的，該結構剛重比EJd/GH2大于2.7，可以不考慮重力二階效應。最大樓層層間位移比小于規范要求的1/800的限值，滿足規范要求。

　　通過上面對該工程分別采用SATWE計算結果和PMSAP計算結果的對比，可以看出本工程采用本結構形式和結構布置能夠滿足規范的要求，因此能夠以本模型進行結構的分析設計。

　　4考慮不平衡土壓力對結構的影響

　　在本工程中，場地內存在較大的高差，最高處達到4m，因此當房屋地下部分施工完畢，進行回填時，不平衡的土壓力會對結構產生不利的影響，因此本工程對這種不平衡土壓力進行了分析。

　　不平衡的土壓力對結構主要會造成結構如下幾個方面的問題：第一：結構整體傾覆;第二：結構的滑移：第三結構的抗側力構件內力的增大;因此本工程從這三個方面出發進行分析。

　　本工程的主樓位于地勢較高的這一側，結構的重心也位于地勢較高的這一側，而且本工程質量比較大，傾覆力臂很長，因此抗傾覆力矩很大，經初步分析不平衡土壓力不會造成該房屋的傾覆。本工程基礎采用的是獨立基礎，基礎截面較大，地基的承載力很高，摩擦系數較大，因此其抗滑移力很大，而且最低處還有一層地下室埋在土里面，這個約束了土的滑移，因此本工程在不平衡土壓力作用下不會產生滑移。對于第三個問題，本工程將不平衡的土壓力簡化為集中作用在樓層處的水平力，由于樓板無較大的洞口，滿足剛性樓板的假定，因此把這個水平力簡化為作用在上下樓層柱頂的水平力，在采用PKPM建立模型的時候就將這個力當作荷載輸入進去，進行整體計算，從而計算出豎向抗側力構件的內力和配筋。通過此方法，既考慮了不平衡土壓力的作用，同時又簡化了計算方法，避免了繁瑣的手工計算，提高了設計效率。

　　5基礎設計

　　本工程場地內土質較好，地下室底板距離中風化灰巖僅2m左右，而中風化灰巖承載力特征值達5000Kpa。承載力很高，若采用樁基礎，則樁長太短，而采用筏板基礎，則持力層為強風化灰巖，承載力特征值不是很高，而且由于結構的重心和底板的形心相差較大，基礎會出現較大的偏心，對上部結構不利，同時造價較高。因此考慮直接采用柱下獨立基礎和條形基礎。這樣就可以利用承載能力很高的中風化層作為持力層，且很方便的調節基礎中心和荷載的形心。由于地基承載力很高>300kPa,根據地基基礎設計規范，必須進行抗剪驗算，本工程中，柱子的最大軸力為N=26663kN，混凝土采用C40，經計算，基底面積為2.3×2.3，混凝土抗剪面積為6.8m，最大剪力為6390，滿足抗剪要求。根據上面的計算結果我們可以看出，當高層建筑位于具有較高承載力的巖石層時，控制其截面高度的是抗剪承載力，而不是抗沖切和抗彎承載力。

　　6結論

　　高層建筑結構的結構選型是一個至關重要的工序，在滿足規范要求和建筑功能的情況下，選用合理的房屋結構形式是做好房屋設計的關鍵。因此在進行設計工作時候我們應該注重房屋結構的概念設計，合理的結構形式，能夠在保證房屋的安全性同時為業主產生較大的經濟效益。