超長框架剪力墻高層結構設計

吳 剛

(鹽城市建筑設計研究院有限公司，江蘇 鹽城 224002)

超長框架剪力墻高層結構設計

吳 剛

(鹽城市建筑設計研究院有限公司，江蘇 鹽城 224002)

結合工程實例，針對目前超長框架剪力墻結構設計特點，從結構體系選擇、結構構件的設計、地下室及基礎設計等方面進行了探討，提出了超長高層結構設計的處理方法和思路，以供其他設計參考。

超長結構，框架—剪力墻，設計

1 工程概況

本工程建筑面積約51 000 m2，地上9層，地下1層，總高度47.5 m，1層～3層層高5.4 m，4層～9層層高4.5 m，夾層層高4.0 m,采用框架剪力墻結構，標準層建筑平面圖如圖1所示。本工程建筑功能：1層～3層為超市，4層～8層為餐飲，9層及夾層為電影院。本工程抗震設防類別為重點設防，基本地震加速度為0.1g，地震分組為第一組，特征周期為0.65 s，框架抗震等級為二級，剪力墻抗震等級為一級。

2 結構體系

在框架結構平面的適當部位設置剪力墻，形成框架剪力墻結構，標準層結構平面圖布置如圖2所示。震害表明，框架剪力墻結構比框架結構在減輕框架及非結構部件的震害方面有明顯的優越性，剪力墻可以控制層間位移，降低了對框架的延性要求，簡化了抗震措施。同純框架結構相比，加上剪力墻后結構的耗能能力為同高度框架結構的20倍左右，剪力墻還有在強震作用下裂而不倒和震后易于修復的優點。

3 結構構件設計

3.1 0.2Q0的調整

以地上9層作為1段進行框架部分承擔的地震剪力復核，結果顯示僅1層Y向框架達不到20%，為滿足框架作為結構抗震第2道防線的要求，對1層框架地震剪力放大1.230從而滿足規范0.2Q0調整的要求。

3.2 剪力墻約束邊緣構件的設置

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》，取底部兩層和墻體總高度的1/10二者的較大值作為底部加強部位，初步計算時發現約束邊緣構件的縱筋配筋率超規范，后在計算時提高了剪力墻的豎向分布筋的配筋率，約束邊緣構件的縱筋配筋率就在規范的允許范圍內了。

3.3 超長現澆板計算與設計

本工程X方向現澆板長為84 m，Y方向現澆板長為72 m，均比混凝土構件的建議長度長很多。而建筑平面不允許分縫，最終確定采用無縫的超長結構。超長結構采用PMSAP軟件對樓板的溫度應力進行計算，計算結果顯示2層、3層及頂層的溫度應力較大。超長溫度應力控制具體到施工圖中為以下三方面措施：1)所有樓層在兩個方向上均設置溫度后澆帶。2)2層、3層及頂層結合現澆空心板，沿板肋方向每個肋中設置3UΦS15.2(9)(60,60,60)溫度預應力鋼筋。3)樓板采用雙層雙向配筋，實配鋼筋比計算值有所加強。

4 結構設計分析

4.1 結構選型

本工程為適應使用功能的要求，保證結構的抗震性能，考慮水平地震作用時，采用振型分解反應譜法計算，不考慮豎向地震作用的影響。

4.2 結構計算主要參數

計算振型個數:18;周期折減系數:0.85;連梁折減系數:0.5;中梁剛度放大系數:2;梁扭矩折減系數:0.4。

4.3 結構的計算結果分析

1)結構扭轉為主的第一自振周期Tt=1.241 8 s，結構平動為主的第一自振周期T1=1.561 7 s，Tt/T1=0.795 2。2)X向剛重比EJd/GH2=6.26，Y向剛重比EJd/GH2=6.48，該結構剛重比EJd/GH2>1.4，能夠通過《高層建筑混凝土結構技術規程》的整體穩定驗算；該工程結構剛重比EJd/GH2>2.7，可以不考慮重力二階效應。3)X方向最大層間位移角1/918<1/800，Y方向最大層間位移角1/1 013<1/800。4)X方向的位移比為1.29，Y方向的位移比為1.34。5)X方向的有效質量及剪重比為99.45%,2.71%>1.6%，Y方向的有效質量及剪重比為99.58%,2.83%>1.6%。

5 地下室及基礎設計

5.1 地下室

本工程設1層地下室，主要為汽車停車庫以及消防水池、消防泵房等設備和輔助用房，層高5.300 m，外墻為350 mm厚混凝土墻，底板厚400 mm，頂板厚180 mm。X及Y方向均設置兩道溫度后澆帶，貫穿底板外墻及頂板。地下室占地面積較1層面積大，局部挑出主樓，為滿足抗浮設計，在這些挑出部分設置抗拔樁用來抗浮。

5.2 基礎方案

本工程主樓樁基的持力層為粘土，單樁豎向極限承載力標準值為5 800 kN。但該場地原有建筑下已有樁基礎，設計時盡量采用異形承臺，避開原有樁基礎。

6 結語

根據工程特點選用經濟合理的結構體系，設計過程中與建筑師密切協調，使結構方案既要滿足結構要求，又要為業主提供較好的經濟性。在超長結構設計中，采用溫度應力設計，從總體上把握結構的性能，為類似的建筑結構設計提供參考。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

[2] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[3] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[4] JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范[S].

[5] 霍 達，何益斌.高層建筑結構設計[M].第2版.北京：高等教育出版社，2011.

[6] 顏朝暉.高層建筑中框支剪力墻結構的設計與分析[J].山西建筑，2013，39(19)：29-30.

Super-long frame-shear wall high-rise structure design

WU Gang

(Yancheng Architecture Design & Research Institute Co., Ltd, Yancheng 224002, China)

The paper combines with the engineering example and discusses the present frame-shear wall structure design features, the structural system selection, structural components, the basement and foundation design. This paper gives the treatment method and thought of super-long high-rise structure design, in order to provide the reference for the other design.

super-long structure, frame-shear wall, design

1009-6825(2014)31-0064-02

2014-08-29

吳 剛(1980- )，男，工程師

TU398.2

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