談某高層框剪公寓的設計心得

成 高 峰

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

談某高層框剪公寓的設計心得

成 高 峰

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

以某一高層公寓為例，根據相關規范，探討了混凝土框架剪力墻結構設計中應注意的技術要點，并詳細介紹了框剪結構設計中遇到的問題及其處理方法，以供類似工程參考借鑒。

框剪結構，抗震設計，樁基，構造措施

1 工程概況

本工程為山西體育中心訓練基地運動員公寓，位于山西省太原市濱河南路西側，機場大道南3 km處，場地西側為西寨村，南面為木頭場村，東南面為古寨村。本工程地下1層，地上15層，地下室層高5 m,1層～2層層高5.5 m,標準層層高3.4 m。建筑風壓0.40 kN/m2,8度抗震設防，建筑場地類別Ⅲ類,地基基礎設計等級甲級，建筑抗震設防類別丙類，剪力墻抗震等級一級，框架抗震等級二級。

2 基礎與樁基設計

因主要液化土③層為粉土、粉細砂，為了穿透液化層故選用預制管樁。樁徑500 mm,樁端持力層置于粉、細砂層頂面。基礎采用柱下及墻下承臺加防水板。

3 結構布置

1)設計基本原則。根據業主建筑使用功能的需要，考慮到本工程1層，2層為餐廳和健身中心、房屋開間較大及結構高度的需要，主體結構采用鋼筋混凝土框架—剪力墻體系。

2)剪力墻的布置與設計。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》的要求，剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間平面、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大。剪力墻墻肢越長剛度越大吸收的荷載和地震力也越大，所以剪力墻不宜過長，實際設計中通過剪力墻上開結構洞來減小剪力墻的剛度，且剪力墻宜貫通建筑物全高，避免剛度突變；結構洞口宜上下對齊。電梯間、樓梯間及豎井通高開洞且樓梯間一般不考慮樓梯板的支承作用，該部位樓板的剛度被嚴重削弱，進而不能通過樓板傳遞剛度，所以在樓梯、電梯間等豎井位置布置剪力墻來加強且最好用剪力墻圍成筒狀增強開洞部位的整體剛度。同時為了保證結構有足夠的剛度來抵抗扭轉，并且使建筑剛心與平面形心盡量相吻合，應在建筑物周邊對稱位置均勻布置剪力墻。依據上述原則及考慮到本工程1層，2層為餐廳和健身房，②軸～⑦軸間不能布置剪力墻，同時①軸～②軸交?軸處有通高玻璃幕

墻也不能設置剪力墻，上述情況致使剪力墻布置受限，所以本工程柱與剪力墻平面布置見圖1。

3)剪力墻的連梁設計。剪力墻之間的連梁雖然容許其先破壞，但實際設計中，連梁起到的作用為連接剪力墻并通過連梁分配地震力，為了連梁屈服早于墻肢屈服實現強剪弱彎，計算模型調整主要是在考慮整體規則性的前提下，通過調整洞口高度加強連梁抗剪能力。在設計中還要注意當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，剪力墻可按獨立墻肢的計算簡圖進行第二次多遇地震作用下的內力分析。

4)樓屋面板的選型及設計。由于本工程主體結構采用了現澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，為了能提高柱與剪力墻的協調性及整體結構的剛度，樓板也選用現澆鋼筋混凝土梁板式結構。結合建筑平面布局，由于建筑x向較長，為了提高結構的橫向剛度且根據建筑平面布置，樓蓋次梁沿建筑y向布置。樓屋面板根據跨度計算板厚，其中±0.000板厚180 mm，屋面板厚120 mm，標準層板厚100 mm。

5)整體計算結果。經PKPM計算，在規定的水平力作用下結構底層剪力墻承擔抗傾覆力矩均在50%以上，因此按典型的框架剪力墻來決定抗震等級，同時整體結構能夠滿足結構側向位移、扭轉、位移比等計算指標。在整體計算滿足要求的同時通過調整柱墻及連梁截面來杜絕超筋的情況，通過改變構件截面及混凝土等級來調整框架柱及剪力墻軸壓比，通過改變樓板厚度及梁截面高度來滿足撓度的要求。

4 本工程設計中所遇到的問題及處理方法

1)方案選型與概念設計。根據建筑功能的要求選用經濟性好和安全可靠性強的結構形式。結構體系受力明確，傳力簡潔，設置多道安全防線，增加結構整體和內部的冗余度，引進超靜定結構和抗連續倒塌的設計理念同時兼顧經濟性要求。

2)抗震等級的確定。框架剪力墻結構在規定水平力作用下，因框架柱截面及剪力墻布置的不同從而導致柱與剪力墻所承受的地震傾覆力矩百分比的不同，直接導致結構抗震等級的選取和建筑高度適用范圍的改變。在實際設計中需要多次改變柱截面及剪力墻布置來調整地震傾覆力矩百分比，而地震傾覆力矩百分比的變化又導致結構抗震等級的改變。設計時尤其要注意地震傾覆力矩百分比的變化會產生4種不同結果。

3)剪力墻的布置。框架剪力墻結構中剪力墻的布置不像純剪結構中相對容易。

框架剪力墻結構中剪力墻的布置需要滿足許多抗震及構造要求。在實際設計當中需要平衡框架柱與剪力墻在整體計算中所承擔的作用，在整體計算滿足要求的情況下又會出現超筋及超軸壓比的問題，整個設計過程需要反復計算設計難度較大。在具體設計當中會遇到剪力墻不能貫通建筑物全高從而導致剛度會發生突變的情況，當不能避免時，為使部分剪力墻截止位置層樓板有足夠的剛度保證剪力的可靠傳遞，該層樓板應現澆且厚度不宜小于160 mm,該層相鄰上層的柱應采取有效的加強措施，提高其變形能力和避免柱根部過早出現塑性鉸。

4)計算結果及構造措施。框架剪力墻結構的PKPM計算除需滿足純剪結構的計算要求外還要查看地震傾覆力矩百分比，框架總剪力等要求。在主要計算指標中水平位移限值與舒適度相關聯，水平位移儲備大有利于防止主體結構開裂、損壞。框架剪力墻中剪力墻是第一道防線，當遭遇設防烈度地震作用時，剪力墻會出現裂縫，這時的邊框柱與樓層處的暗梁對剪力墻起到約束作用，同時也能起支承豎向荷載的作用，防止結構倒塌，對于比較重要的建筑，底部加強區及以上1層～2層的暗梁宜滿足承受本層豎向荷載的要求。因上述緣故框架剪力墻中的剪力墻有端柱時，宜在樓蓋處設置暗梁。樓面梁與剪力墻平面外連接時，若樓面梁所支承的荷載面積較大，應在支承梁的位置設置附壁柱，樓面梁不宜支承在連梁上。

5 結語

鋼筋混凝土框架剪力墻結構因能滿足建筑大空間和建筑高度的要求是大家所常用的結構形式，同時是由延性較好的框架、抗側力剛度較大、帶有邊框的剪力墻和耗能性能較好的連梁共同組成的一種結構體系，抗震性能較好。結構工程師在設計中要保證結構有必要的承載能力和延性同時應避免剛度和承載力突變，整體設計要設置多道防線，對可能出現的薄弱部位應采取有效的加強措施。

[1] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

[3] JGJ 94—2008,建筑樁基技術規范[S].

On design for some high-rise frame-shear apartment building

Cheng Gaofeng

(ShanxiArchitecturalDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

Taking some high-rise apartment building as the example, the paper explores the attentive technical points in the concrete frame-shear wall structural design according to related regulations, and mainly introduces problems and treatment methods in the frame-shear structural design, so as to provide some reference for similar projects.

frame-shear structure, anti-seismic design, pile foundation, structural measure

2015-03-09

成高峰(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)14-0041-02

TU973.16

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