某高層帶商業用房的住宅建筑錯層剪力墻結構抗震設計

【摘 要】帶商業用房的住宅建筑意思就是要把住宅的一部分劃為商業用房，而商業用房與住宅的層高要求差異較大，從而造成住宅主體建筑內部，在底部3 層形成錯層結構。這給抗震設計的結構分析帶來了一定復雜性。本文針對主樓內部帶商業用房的局部錯層剪力墻結構，做出了一些可靠的理論分析。

【關鍵詞】剪力墻結構；錯層結構；抗震設計

1 結構分析

1.1 計算模型

錯層結構示例簡圖見圖1。其住宅部分、商業部分、錯層部分抗震分析簡圖分別見圖2、圖3、圖4。

1.2 概念分析

樓蓋在豎向分析時，起著層間隔板的作用；在水平分析時，應保證抗側力構件的協同工作。

但由于有錯層結構的存在，使得樓板局部不連續，造成水平傳力的不連續，形成高墻和矮墻混合的抗側力體系，錯層處的剪力墻應力集中。

1.3 計算分析

鑒于錯層結構的平面不規則而導致的豎向不規則的復雜性，在整體分析時，應采取有效的技術措施。由于樓板的局部連續，為更真實考慮錯層結構的樓板面內變形對抗側力構件的影響，在整體計算時，采用局部彈性樓板模型，用彈性膜單元模擬彈性樓板。彈性膜可真實反映樓板的平面內剛度，同時又忽略了樓板的平面外剛度。在進行抗震分析時，應采用“總剛計算方法”?！翱倓傆嬎惴椒ā敝苯硬捎媒Y構的總剛和與之對應的質量矩陣進行地震反應分析，它可準確分析出每層每根構件的空間反應，通過計算分析計算結構，可發現結構的剛度突變的部位，連接薄弱的構件。

中國建筑科學研究院抗震所等單位，做了兩個錯層剪力墻住宅結構模型，進行了振動臺的試驗。其中一個模型模擬32層98m高的住宅，該工程除錯層外，平面布置也不規則；另一個模型35層98m高的錯層剪力墻住宅，其平面布置規則，此模型的破壞程度比平面不規則模型要輕。試驗說明，錯層結構對扭轉效應較敏感，破壞比較嚴重。因此，為充分考慮地震作用下的扭轉影響，筆者建議，錯層結構按雙向地震作用考慮扭轉影響。

錯層結構屬豎向布置不規則結構，錯層附近的豎向抗側力構件受力復雜，難免應力集中。

考慮到錯層結構是局部的，僅限于底部3層，其上部為標準層高的住宅，造成豎向剛度的不均勻變化，筆者建議，對錯層結構的底部3 層人為指定為薄弱層，按照現行規范要求進行內力調整。

2 構造措施

2.1 剪力墻厚度

根據目前的工程經驗，筆者建議，住宅部分的墻厚可同住宅的底部加強部位的墻厚，250mm或200mm；商業部分的墻厚可采用300mm；錯層處的剪力墻厚不應小于250mm。需要特別指出的是，在模型輸入時，是以樓板為界劃分結構層的。由于SATWE計算程序本身的局部缺陷，墻身的穩定性驗算，程序只以輸入的結構層高進行計算，無法按真實的住宅部分或商業用房部分的層高進行穩定性驗算，容易造成設計疏漏。這對普通層高住宅影響不大，但對層高較高的商業用房的剪力墻墻厚的確定帶來了隱患。這時，務必要手算或上機復核商業用房部分墻體穩定性。否則，易造成商業用房的剪力墻厚度偏薄，從而使薄弱部位更薄弱。

2.2 抗震等級

由于錯層處的剪力墻受力復雜，現行規范要求錯層出處的剪力墻提高一個抗震等級，以免該類構件先于其它構件破壞。規范的要求是經濟合理的，應嚴格遵守。如工程剪力墻抗震等級已為一級，則錯層處的剪力墻抗震等級則提高至特一級，其相關構造措施詳見現行規范，在此不再詳述。

3 工程實例

3.1 工程概況

某工程地上33層，地下1層，帶2層商業用房，建筑高度96m；結構類型采用剪力墻結構，基礎采用混凝土灌注樁；建筑抗震設防類別為標準設防類，結構抗震設防烈度8度（0.2g），場地類別為Ⅱ類場地，設計地震分組為第一組；除錯層處的剪力墻抗震等級為特一級外，其余均為一級。

3.2 結構平面

錯層結構的平面示意圖見圖5。

3.3 計算結果

計算結果，結構自震周期見表1。結構側向位移見表2。地震作用下的最大樓層剪力圖見圖6。

4 結語

現行規范已對錯層剪力墻結構的適用高度有明確的規定，即7度和8度抗震設計時，剪力墻結構錯層高層建筑的房屋高度分別不宜大于80m和60m。對于局部錯層剪力墻結構，宜另行規定，但規范并沒有明文規定。筆者認為，在采取精確細致的計算，并適當提高結構構造措施后，錯層結構的局部效應可有效控制。因此，局部錯層剪力墻結構的適用高度應比通高的錯層剪力墻結構適用高度有所放寬，可按現行規范的剪力墻適用高度取用。