框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

【摘要】結(jié)合一棟框支剪力墻高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，針對項目的超限情況，通過大量的計算分析以及嚴(yán)格的抗震措施，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下具有良好的抗震性能。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；框支剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計

[Abstract] Based on the structure design process of a frame supported shear wall structure，for the conditions of beyond code limits， seismic performance is ensured through a lot of calculation and strict seismic measures.

[Keywords] tall building；frame supported shear wall structure；structure design.

1、工程概況

某高層商住樓位于廣東省英德市，是集底部商業(yè)裙房、住宅塔樓于一體的高層建筑。工程主體高89.10m，地下2層，地上26層；裙房地上三層，建筑高度18.0m。

本商住樓底部三層為商業(yè)裙房，首層層高6.80m，2～3層層高5.60m；4層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層，層高4.0m；5層以上為住宅，層高均為3.05m。為實現(xiàn)底部大開間與上部剪力墻之間的轉(zhuǎn)換，在裙房頂部設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，形成底部大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。裙房結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1所示。

本工程所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度0.05g，設(shè)計地震分組為第一組；場地類別為II類；場地特征周期Tg=0.35s； 按建筑類別及場地調(diào)整后確定抗震等級的地震烈度為6度；建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比取5%；50年一遇的基本風(fēng)壓為0.30kN/m2，地面粗糙度為C類[1][2]。

圖1 裙房結(jié)構(gòu)平面布置圖

2、結(jié)構(gòu)選型

本工程轉(zhuǎn)換層采用了傳力直接明確、傳力途徑清楚的梁式轉(zhuǎn)換方式。樓梯間、電梯間以及設(shè)備管井處布置落地剪力墻，組合成筒體布置形式，其余剪力墻均為框支剪力墻。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面布置圖

3、結(jié)構(gòu)超限情況

通過結(jié)構(gòu)整體計算分析，結(jié)合《廣東省超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查實施細(xì)則》（粵建市函[2011] 580號），對本工程的不規(guī)則情況進(jìn)行判斷分析，結(jié)構(gòu)不規(guī)則情況見表1。

4、結(jié)構(gòu)計算分析

4.1 抗震等級確定

剪力墻底部加強區(qū)高度為轉(zhuǎn)換層以上兩層且不小于房屋高度的1/10。本工程轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層，屬于高位轉(zhuǎn)換，框支柱的抗震等級為一級，框支梁的抗震等級為二級，底部加強區(qū)落地剪力墻抗震等級為一級，非底部加強區(qū)的剪力墻抗震等級為三級。

4.2 主要計算結(jié)果

為分析整體結(jié)構(gòu)的特性，采用SATWE、GSCAD對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體對比計算。結(jié)構(gòu)嵌固端取為地下室頂板，計算中考慮雙向地震作用和偶然偏心的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)影響。計算結(jié)果見表2。

4.3 補充計算分析

4.4. 彈性時程分析

為了校核多遇地震下上述振型分解反應(yīng)譜法的計算結(jié)果，采用SATWE軟件進(jìn)行了彈性時程分析補充計算。RH4TG035為場地地震安全性評價報告提供的人工地震波，TH2TG035、TH4TG035分別為天然波。按照規(guī)范要求進(jìn)行雙向地震波輸入，主、次方向峰值加速度最大值按1：0.85的比例調(diào)整。彈性時程分析得到的結(jié)果如圖3所示。

（a）最大樓層位移角曲線

（b）最大樓層剪力曲線

圖3 彈性時程分析結(jié)果

從以上計算結(jié)果可以看出，三條時程曲線計算得到層間位移角均滿足規(guī)范要求。X、Y 向的最大樓層位移曲線、最大層間位移角曲線、最大樓層剪力的分析結(jié)果與振型分解反應(yīng)譜方法計算結(jié)果趨勢基本是一致的，沒有出現(xiàn)異常情況。

5、抗震措施

經(jīng)過上述計算分析，除計算結(jié)果滿足規(guī)范要求以外，為保證結(jié)構(gòu)安全，還需采取抗震構(gòu)造措施。

（1）轉(zhuǎn)換層樓板承擔(dān)著完成上下部分剪力重分配的任務(wù)；并且由于轉(zhuǎn)換層樓板自身平面內(nèi)受力很大，而變形也很大，所以轉(zhuǎn)換層樓板必須有足夠的剛度作保證。轉(zhuǎn)換層樓板厚度取為180 mm，雙層雙向鋼筋拉通，每層最小配筋率為0.25%。另外，為了協(xié)助轉(zhuǎn)換層樓板完成剪力重分配，將轉(zhuǎn)換層上層樓板也適當(dāng)加強，厚度取150mm。

（2）在核心筒內(nèi)增加底部落地剪力墻的數(shù)量和厚度，調(diào)整裙房結(jié)構(gòu)的剛心，加強裙房部分抗扭剛度，以減小裙房結(jié)構(gòu)的的扭轉(zhuǎn)位移。

（3）嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換柱、落地剪力墻的軸壓比，以提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

（4）通過優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)布置，減小框支梁因偏心荷載產(chǎn)生的扭矩。

6、結(jié) 論

本工程為高位轉(zhuǎn)換的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、豎向構(gòu)件不連續(xù)等不規(guī)則項。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通過大量的計算分析以及嚴(yán)格的抗震措施，確保了結(jié)構(gòu)在地震作用下具有良好的抗震性能。

參考文獻(xiàn)

[1] JGJ 3-2010.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[2] GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010