關(guān)于高層建筑底層穿層柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

文/彭志奇 廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司 廣東佛山 528312

對(duì)首層局部有穿層柱高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),是否作為超限審查局部不規(guī)則的一項(xiàng)以及如何對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在不同的看法?，F(xiàn)筆者結(jié)合工程實(shí)際例子，簡(jiǎn)述實(shí)際工作中如何設(shè)計(jì)穿層柱結(jié)構(gòu)。

首先我們來(lái)判斷穿層柱是否屬于超限高層不規(guī)則的一項(xiàng)，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建質(zhì)[2015]67 號(hào)文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》[1]文中，對(duì)穿層柱是否屬于不規(guī)則一項(xiàng)有明確定義，附件1 表2：第7 項(xiàng)局部不規(guī)則類型簡(jiǎn)要涵義：如局部的穿層柱、斜柱、夾層、個(gè)別構(gòu)件錯(cuò)層或轉(zhuǎn)換，或個(gè)別樓層扭轉(zhuǎn)位移比略大于1.2 等，即穿層柱屬于不規(guī)則一項(xiàng)。注中明確：局部的不規(guī)則，視其位置、數(shù)量等對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)影響的大小判斷是否計(jì)入不規(guī)則的一項(xiàng)。說(shuō)明應(yīng)視其數(shù)量等對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)有多大的影響來(lái)判斷是否為不規(guī)則一項(xiàng)，并不是說(shuō)只要出現(xiàn)穿層柱，就認(rèn)為是不規(guī)則項(xiàng)，這樣對(duì)于高層建筑容易出現(xiàn)三項(xiàng)不規(guī)則，要按超限高層審查要點(diǎn)進(jìn)行超限審查。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析，看設(shè)置穿層柱和不設(shè)置穿層柱對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)有多大的影響，來(lái)判斷是否計(jì)入不規(guī)則的一項(xiàng)。

現(xiàn)以實(shí)際例子簡(jiǎn)要說(shuō)明有穿層柱設(shè)計(jì)思路，與大家一起探討。某項(xiàng)目場(chǎng)地設(shè)防烈度7度 0.1g，場(chǎng)地類別Ⅲ類，對(duì)抗震校不利，房屋30層房屋高度87.30m，建筑物北面兩單元二層未設(shè)結(jié)構(gòu)板，首層局部存在穿層柱，符合《超限高層審查技術(shù)要求》[1]表2第7 項(xiàng)，屬于局部不規(guī)則。受建筑平面布置影響，經(jīng)盈建科軟件分析，在規(guī)定水平力作用下考慮偶然偏心作用下，扭轉(zhuǎn)位移比超1.2，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]表3.4.3-1，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]表3.4.3-1，L/Bmax=12.6/33.06=0.38＞0.35，平面凹進(jìn)尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸30%，屬于凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)。經(jīng)分析可知，該棟樓具有《超限高層審查要求》[1]中兩條，加上局部穿層柱不規(guī)則，有三條超限，要進(jìn)行超限審查。根據(jù)《超限高層審查要求》[1]表2注說(shuō)明，現(xiàn)就本項(xiàng)目穿層柱對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)影響大小進(jìn)行分析，判斷穿層柱對(duì)房屋結(jié)構(gòu)影響到底有多大，從而來(lái)判斷穿層柱是否屬于局部不規(guī)則項(xiàng)。如能判定穿層柱對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)影響不大，就不屬于局部不規(guī)則項(xiàng)，從而可以判定該建筑只有二項(xiàng)超限，可以免去不必要的超限審查。現(xiàn)用二個(gè)不同的模型來(lái)對(duì)比，分析穿層柱的影響大小，按沒(méi)有穿層柱與有穿層柱兩個(gè)模型來(lái)進(jìn)行各種參數(shù)對(duì)比，先對(duì)二者側(cè)向剛度、層剪力對(duì)比如下表所示：

表1 側(cè)向剛度和層剪力對(duì)比

表2 位移角和扭轉(zhuǎn)位移比對(duì)比

由表1、表2可知，側(cè)向剛度、層剪力、位移角、扭轉(zhuǎn)位移比等參數(shù)二者差別不大，對(duì)房屋整體結(jié)構(gòu)影響不大，也就是說(shuō)設(shè)置穿層柱沒(méi)有形成薄弱層，沒(méi)有造成建筑物扭轉(zhuǎn)特別不規(guī)則，因此可以按《超限高層審查要求》[1]表2注說(shuō)明判斷，不屬于局部不規(guī)則。則該棟樓只有二項(xiàng)不規(guī)則，不需要超限審查。

為了加強(qiáng)措施，對(duì)底部加強(qiáng)部位補(bǔ)充按性能目標(biāo)C 級(jí)，性能水準(zhǔn)為3 水準(zhǔn)進(jìn)行抗震性能設(shè)計(jì)，即中震不屈服對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算?！陡咭?guī)》[3]第3性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，保證關(guān)鍵構(gòu)件及普通豎向構(gòu)件的正截面承載力應(yīng)符合中震承載力不屈服，滿足中震可修，大震不到三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)原理。對(duì)穿層柱構(gòu)件按性能設(shè)計(jì)，通過(guò)軟件分析，墻柱配筋僅有部分增大，樓層梁的配筋普遍有增加，對(duì)整個(gè)造價(jià)增加不多，但結(jié)構(gòu)確經(jīng)濟(jì)，安全。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)以上分析，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，受剪承載力變化不大，沒(méi)有形成薄弱層，本工程穿層柱不屬于結(jié)構(gòu)不規(guī)則項(xiàng)，可以不用超限審查。同時(shí)對(duì)底部加強(qiáng)部位補(bǔ)充中震情況下第3 性能設(shè)計(jì)（中震不屈服）驗(yàn)算，使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。