某超限框架剪力墻結構概念設計

王玲玲

上海市楊浦區建筑業管理署，上海 200090

某超限框架剪力墻結構概念設計

王玲玲

上海市楊浦區建筑業管理署，上海 200090

某超限框架剪力墻結構豎向不規則，并存在局部錯層結構，結構設計時重點從概念設計出發，針對薄弱環節采取加強措施，保證結構安全合理，文中著重介紹針對其結構特點采取的抗震加強措施。

豎向不規則；錯層；構造措施；概念設計

一、工程概況

本工程位于上海市閔行區。地下一層連為一個整體，作為汽車庫兼做人防工程，地上部分由主樓和裙房組成，設置100mm寬抗震縫。主樓地上12層及局部屋頂2層，大屋面標高46.150m，總高度53.400m，主要作為社區事務受理中心。裙房地上2層，總高度14.1m，主要作為社區文化體育中心，首層為游泳館，二層為籃球場。

本工程屬于丙類建筑，設計使用年限為50年，安全等級二級。基本風壓按50年一遇取值ω 0＝0.55kN/m2，地面粗糙度為C類。抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組，場地類別為上海IV類場地，設計特征周期Tg=0.9s，結構阻尼比取0.05。地下室防水等級為一級。地基基礎安全等級為二級。

主樓為框架剪力墻結構，根據《建筑抗震設計規范》6.1.2條，小于60m，7度抗震設防，抗震等級框架為三級，剪力墻為二級。裙房為框架結構，抗震等級為三級。

二、基礎設計

基礎采用樁基筏板形式。地下室南北向寬42米，東西向長約70米。東西向長度超出《混凝土結構設計規范》9.1.1條鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距要求。考慮調節差異沉降及減小混凝土收縮應力需要，在地下室底板和頂板上設置一條南北向的后澆帶，并要求在地下室混凝土中摻加高性能型抗裂防水劑。主樓用直徑500mm管樁，樁長27m，以⑦1層砂質粉土為樁基持力層；裙房用直徑400mm管樁，樁長22m，以⑥層黏土為樁基持力層，以此盡量減少兩建筑物的沉降差。為防止多節樁接頭時樁尖停滯在堅硬土層，導致施工時出現沉樁困難的情況，在確定設計樁長后，根據地勘報告提供的土層分布情況，合理選擇了各節樁的長度。

三 、上部結構設計

由于地下室相連，為避免出現大底盤多塔計算，設計時考慮整體建筑物嵌固在±0. 000。相應的構造措施為：±0.000板厚至少180mm，人防區域250mm，非人防區室外地下室頂板和泳池底板厚200mm；在不妨礙建筑正常使用并結合人防墻的情況下，在地下室的適當部位均勻增加一些混凝土剪力墻，用來增加地下室的剛度，滿足規范地下室剛度為首層的1.5倍的要求；框架柱在地下室的配筋是首層的1.1倍，并把多配置的鋼筋錨入±0.000的梁板中。

首層裙房部分為游泳館，還有局部室外地下室頂板。因此首層結構板標高復雜，產生很多錯層，形成很多短柱。為此，對錯層處的框架柱抗震等級提高一級采用，箍筋全柱段加密。

裙房首層為5.1m，二樓層高為9m，均為大空間結構。采用井字梁布置，頂層采用網架結構。首層為游泳館，屬于潮濕環境，地面和頂板的混凝土環境類別應為二(a)類。梁板柱墻等構件的保護層厚度滿足規范所對應的要求。

主樓首層為5.1m，二層以上標準層為3. 6m。根據主樓建筑布置特點，在建筑物三個角部（兩個樓梯間和一個電梯井）布置剪力墻，類似形成三個筒，但不利的是此三個部位樓板不連續，因此對樓梯間的休息平臺和樓梯斜板進行加強，使之最大程度與剪力墻有效連接，傳遞水平力。休息平臺板板厚采用120mm，鋼筋雙層雙向拉通，增大樓梯斜板分布鋼筋，錨入剪力墻內錨固長度滿足LaE。

主樓在12層頂（即大屋面）立面上收進一半，上面還有2層建筑，下面一層是辦公用房，上面一層是設備用房。因為出屋面的兩層結構有一層作為辦公用房，所以此兩層結構不能作為局部出屋面輔助用房，此建筑屬于嚴重豎向不規則結構。針對此超限情況，采取的抗震措施如下：加厚收進層及附近樓層樓板，大屋面樓板厚度取150mm，配筋雙層雙向拉通；大屋面上下兩層樓板厚度取120mm，配筋雙層雙向拉通；上下層柱抗震等級提高一級采用，箍筋全柱段加密。

主樓在11層抽一柱，在12層再抽一柱，其中12層層高5.1m，形成大空間結構，支撐設備用房頂板需在原有抽取的柱的位置加上柱。對于此柱在哪層加，曾有兩種方案考慮：一是在設備用房地面起柱，這種情況受力明確，托梁柱僅承擔一層的荷載，屬于正常的梁上起柱，因為托柱梁截面較高，而辦公用房層高3.3m，考慮設備管線高度后，導致辦公用房的實際使用層高只有2.2m；二是在辦公用房地面起柱，上一層的梁高也做大，相當于兩層的梁共同托柱，可以減小這兩層托柱梁的截面高度，但這種做法屬于局部高位轉換。最后經過綜合考慮，實際設計中選擇了第一種方案，即從設備用房地面起柱，并增大托柱梁的配筋，加厚托柱梁附近樓板，雙層雙向拉通配筋，梁上柱傳遞給水平構件的地震內力乘以1.25的增大系數。

此外，針對結構特點并結合經濟性及施工方便的考慮，在設計中還采取了如下一些措施：均勻放大主樓首層的柱墻斷面，并適當加大二層地面的梁高，使首層位移滿足1/2000的要求；剪力墻之間的連梁與剪力墻中的暗梁和與之形成框架梁體系的框架梁，在設計中盡可能采用同一直徑的鋼筋貫通，受力較好，還可減少搭接和人工費用。

四、結語

對于不規則結構，為實現三個水準的抗震設防目標，在結構布置、結構設計中應做好抗震概念設計，以結構性能為目標，采用具有多道抗震防線的結構體系，從整體到局部，把握好結構的承載力、抗側剛度、延性及協調，重點是對結構薄弱環節判別，并采取相應的加強處理措施，保證結構傳力明確、不中斷以及整個結構體系的安全、合理。

[1]高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）[S].北京：中國建筑工業出版社. 2002年

[2]建筑抗震設計規范（GB 50011-2001 ）[S].北京：中國建筑工業出版社.2 0 0 1年

[3]超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點（建質[2003]46號）.中華人民共和國建設部.2003年

[4]呂西林. 超限高層建筑工程抗震設計指南[M]. 上海：同濟大學出版社.2005年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.14.031