主―裙楼建筑结构设计相关问题探讨与思考

摘 要：主裙楼结构在当今的建筑行业发展中是一种非常普遍的建筑结构形式。在建设和设计和施工的过程中，主楼和裙楼的高度存在着十分显著的差异，这样也就使得整个结构的复杂性显著的提升，刚度分布也不是非常的均匀，这样一来就使得整个结构的性能大大下降，本文结合某个工程对主-裙楼建筑结构设计相关问题，以供参考和借鉴。

关键词：高层建筑；主-裙楼结构；抗震设计

1 引言

当前我国城市化发展水平不断的提高，建筑行业在这一过程中也有了很大的变化，建筑在功能上体现出了十分明显的多样化和复杂化的趋势，在工程设计的过程中，高层建筑主楼和多层裙楼是十分常见的结构形式，因为建筑在功能性上有了更加严格的要求，同时高层建筑的主楼和多层裙楼，地下车库等地方都是不能设置分隔缝的，这样也就使得建筑的整体性得到了保证，这个时候，主楼和裙楼之间的高度有着十分明显的差异，这样也就使得结构整体的综合性能受到了较为不利的影响，所以在设计中必须要加以重视。

2 工程概况

该工程由2层地下室、4层裙楼及31层主楼组成，地下室、裙楼及主楼连为一体，是一栋商住两用的综合楼，建筑物总高度为96.6m，总面积为70540m2。地下二层为抗力6级的人防地下室，战时为物资库，平时作为停车库及设备机房，面积为11260m2；地下一层布置双层停车库、自行车库（设在夹层）、超市及设备机房，总面积为11190m2，地下室平面尺寸约为150m×75m；裙楼第一至三层为商场，设各式商铺、超级市场、酒楼、高级餐厅等设施，平面尺寸约为136m×45m：第四层为办公区和住宅、会所用房及露天绿化园林：主楼第四层与第五层之间为设备层。第五至三十一层为住宅层，三十一层以上为两层机电用房。本工程抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.29，设计地震分组为第一组。建筑场地类别为III类。

主楼在设计的过程中主要采用的是灌注桩+筏板基础的形式，裙房和地下车库采用的是独立柱状和墙下条形基础，主楼结构在设计的过程中通常是按照建筑自身在设计和使用方面的要求进行处理，在实际的工作中，使用的是现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，在主楼的平面设计工作中，剪力墙通常是设置在楼梯和电梯的位置上，这样也就使其形成了一个完整的墙体结构体系，同时在核心筒的南侧设置了一面剪力墙，楼盖施工的过程中采用的是宽扁梁的形式，裙楼的楼盖通常要采用的是主次梁楼盖的形式。

在对地下室进行平面设计的过程中，设计了钢筋混凝土外墙，此外停车场的柱网长度通常为8.4m，同时，它和高层建筑结构在不设置沉降缝的情况下就可以形成一个整体。为了更好的确保高层建筑的侧向和水平方向的地震力可以顺利的传递到地基结构当中，在设计和施工中要做好主楼剪力墙的设置，同时还要在车库的内部设置适量的剪力墙结构，在这一过程中要将其设置在楼梯、电梯或者是通风处，此外在这一过程中还要使用人防隔墙当充当剪力墙。

3 结构抗震计算分析

本工程计算抗震计算分析采用了PKPM的SATWE软件，考虑扭转耦联进行整体结构的抗震升析计算。

结构的前6个振型结构基本自振周期可以看出结构扭转为主的第一周期为2.0s，平动为主的第一周期为2.43s.两者之比为0.82，满足《高层建筑掘凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）的4.3.5条规定要求：A级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。

从能量的观点计算出了每个振型的侧振成份和扭振成份（二者之和等于1.0），如果某个振型的侧振成份大于扭振成份，那么这个描型就是侧振振型，反之则是扭振振型。可以看出均为侧振振型的第一周期、第二周期数值（2.4s，2.3s）比较接近，运说明结构在两个主轴（X、Y）方向上刚度相差不大。对于常规的钢筋混凝土框架-剪力墙结构。其自振周期Tl一般为（0.06～0.12）n，n为建筑物层数。即结构的自振周期T1应在2.22s～4.44s之间。本结构的周期反映出本工程属于常规的钢筋混凝土框架-剪力墙结构。

该工程的前两个计算振型周期差异并不是很大，这主要是因为结构在垂直方向和水平方向上的刚度差异并不是非常大。通过对计算模型的观察，前三个振型当中主要是以扭转为核心，而出现这种情况的主要原因是结构平面的长度和宽度差异并不是很大，结构整体的刚度出现了比较明显的不对称性，在31层以上是比屋面更高的机房，其质量和刚度突然变小，此外顶层的转角明显增大。

在对其振型曲线进行分析之后，我们就可以看到裙楼高度之内，结构的变形并不是很大，四层以上的位移在这一过程中有了十分显著的变化，通过最大层间位移曲线我们也可以看到，由于受到了地震力的作用，水平方向最大位移角在顶层的位置上，而垂直方向上最大位移角在15层的位置。

此外，在对该工程进行弹性时程分析的时候，可以很好的对反应谱法很好的计算准确性予以检验，同时在这一过程中也可以有效的改进反应谱法应用过程中出现的不足。时程分析法和底部建立与振型分解反应谱法之间最大的不同就是其能够对构件和结构任何时候的地震反应予以计算。

该工程按照建筑的场地类别和设计地震分组选择了两组实际地震记录和一组人工模拟加速时程曲线，同时在此基础上还进行了弹性时程分析，地震波在这一过程中所持续的时间是比建筑结构的基本振动周期高出三倍左右的，但是在这一过程中一定要将其控制在12s之上、地震波的时间距离通常要按照相关的标准和要求对其予以设定。经过弹性时程分析，每条时程曲线计算出来的结构底部剪力都必须要是振型分解反应谱法所取得的底部剪力65%左右，三条曲线计算所得到的平均值都一定要在底部剪力的80%以上。地震作用力之下的内力和变形情况和规范反应谱法所得到的结果基本上是一致的。

4 结构抗震措施

4.1 主楼6层以下的框架柱中设置了由附加纵向钢筋形成的芯柱，且附加纵向钢筋的截面面积不小于柱截面面积的0.8%。

4.2 裙楼的抗震等级与主楼相同，按一级设计。

4.3 加大一层、四层及主楼核心筒（楼、电梯）部位楼板的厚度，并采用双层双向配筋。

4.4 在跨高比不大于2的剪力墙连梁内配置了交叉暗撑。

4.5 从严控制主楼4层以下剪力墙的轴压比、剪压比。

4.6 加强3l层以上两层设备层的剪力墙配筋。

4.7 考虑扭转耦联作抗震、抗风计算分析和重力荷载下施工模拟分析。

结束语

裙楼的刚度对结构的振型影响是十分明显的，裙楼实际上对主楼结构的振动起到了非常重要的限制作用，所以在设计工作中，为了更好的保证裙楼地震力的正常传递，应该适当的加大裙楼顶面板的厚度，增大结构的抗扭刚度，这样也就可以十分有效的对扭转产生的负面影响予以控制。

参考文献

[1]黎虹，康慨.高层建筑主楼与裙楼间基础整体设计方法[J].低温建筑技术，2008，30（3）.

[2]钟声华，胡小宁.主裙楼一体结构地基承载力深度修正的探讨[J].山西建筑，2010，36（28）.