廣州某高層部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討與研究

1、<p>　　廣州某高層部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討與研究</p><p>　　摘要：文章主要通過工程實(shí)例，針對(duì)某高層住宅樓剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中注意要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討，主要從住宅樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置、結(jié)構(gòu)計(jì)算與結(jié)果分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)件等設(shè)計(jì)要素進(jìn)行了詳細(xì)地論述，以供大家參考與借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算抗震設(shè)計(jì) </p><p>　

2、　中圖分類號(hào)： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 工程概述 </b></p><p>　　廣州某高層住宅樓，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)；地上32層（95.9m），首層二層為商業(yè)，首層層高為 4.8m，二層層高4.1m，二層以上為住宅，層高為2.9m； 2層地下室，為車庫及設(shè)備用房，負(fù)一層層高5.6m，負(fù)二層層高3.8m。三層樓面設(shè)置了

3、梁板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，設(shè)計(jì)使用年限為50年，安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防（丙）；地震分組第一組，抗震設(shè)防烈度7度；基本加速度為0.10g，場(chǎng)地類別為二類。 </p><p>　　2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置 </p><p>　　2.1 抗震等級(jí)的確定 </p><p>　　本工程考慮地下室頂板作為嵌固部位，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 ( JGJ3－201

4、0)第3.9.3條規(guī)定確定抗震等級(jí)；框支框架抗震等級(jí)為一級(jí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位抗震等級(jí)為一級(jí)，非底部加強(qiáng)部位的剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)；地下一層抗震等級(jí)一級(jí)，地下二層抗震等級(jí)二級(jí)；整體結(jié)構(gòu)仍按一般剪力墻結(jié)構(gòu)采取抗震構(gòu)造措施。 </p><p>　　2.2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置 </p><p>　　構(gòu)件選擇轉(zhuǎn)換層可供選擇的構(gòu)件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形結(jié)構(gòu)，斜撐、厚板等。在工程實(shí)踐中，以轉(zhuǎn)換梁的

5、型式最常見，它設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)單，受力明確，廣泛應(yīng)用于底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中，本工程經(jīng)比較后采用了巨型梁轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。 </p><p>　　2.3 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)層墻柱布置時(shí)盡量使結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心重合，以減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因此把剪力墻均勻布置在建筑物的周邊。平面形狀變化尤其凹凸較大時(shí)，在凸出部分的端部附近布置剪力墻，同時(shí)增強(qiáng)邊角部位剪力墻的剛度，

6、加大平面遠(yuǎn)端剛度 結(jié)合樓梯間及電梯間布置筒形剪力墻，用來結(jié)構(gòu)控制位移，提高抗震性能。并且在布置剪力墻時(shí)縱橫剪力墻盡量組成 L 形、T 形，在縱橫兩個(gè)主軸方向上使剪力墻剛度基本上一致。在設(shè)計(jì)過程中，與建筑專業(yè)緊密配合，盡量使上部墻體直接落在框支柱或框架轉(zhuǎn)換梁上，而不隨便采用次梁轉(zhuǎn)換 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)的豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度自下而上逐漸減小，混凝土強(qiáng)度等級(jí)由C50 漸變至C30 ，剪力墻厚度由300mm漸變至200mm。 </p

7、><p>　　標(biāo)準(zhǔn)層住宅在外圍剪力墻局部開設(shè)角窗，削弱了剪力墻結(jié)構(gòu)體系的整體性，針對(duì)這一不利因素，在角窗處設(shè)置了200mmX1200mm的梁(上翻600mm)，以提高在地震作用下的結(jié)構(gòu)的整體抗扭能力；除此之外標(biāo)準(zhǔn)層外圍框架梁截面設(shè)計(jì)為200mmX550mm，內(nèi)部梁根據(jù)使用凈高和受荷情況而定，最高不能高于600mm。標(biāo)準(zhǔn)層的核心筒位于平面中心，電梯間開洞使樓面有較大的削弱，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將核心筒內(nèi)樓板板厚加厚至150mm，

8、并采取雙層雙向配筋，以加強(qiáng)其剛度；邊角板厚120mm且不小于板計(jì)算跨度的1/35，其余板厚不小于100mm且不小于1/35。 </p><p>　　3 結(jié)構(gòu)計(jì)算及結(jié)果分析 </p><p>　　住宅采用中國建筑科學(xué)研究院 PKPM 系列 SATWE 軟件計(jì)算分析，以 SATWE的計(jì)算結(jié)構(gòu)為施工圖的主要設(shè)計(jì)依據(jù)。 </p><p>　　3.1 振型及周期 </p

9、><p>　　住宅計(jì)算振型數(shù)為24個(gè)，計(jì)算結(jié)果顯示抗震計(jì)算時(shí)的振型參與質(zhì)量與總質(zhì)量之比為: X向?yàn)?6. 05%，Y向?yàn)?6. 01%；可見計(jì)算時(shí)采用的振型數(shù)是足夠的計(jì)算基本周期及扭轉(zhuǎn)因子，空間振型的周期: T1=2.82( Y 方向平動(dòng)系數(shù)1.0；T2=2. 49；X 向平動(dòng)系數(shù)0.98)；T3=2.18（扭轉(zhuǎn)系數(shù)0.98）根據(jù)大量工程實(shí)例的統(tǒng)計(jì)，正常情況下框架剪力墻結(jié)構(gòu)的第一自振周期大概范圍為：T1=（0.08～

10、0.12)n（n為建筑物的層數(shù)），本工程第一振型的周期約為0.09n 屬于在正常范圍之內(nèi)按剛性樓板假定進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期 T1 之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9。本工程扭轉(zhuǎn)周期比Tt1/T1= 0.773，滿足規(guī)范要求結(jié)構(gòu)的水平位移在規(guī)范的允許范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)的剛度合理。 </p><p>　　住宅存在著一定的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，即

11、在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與樓層平均值之比超過 1.2倍，但是其比值較?。ǎ?.31），特別是塔樓部分普遍都小于1.25，最大值都在裙樓。這是由于裙樓處的水平剛度較大，其平均層位移很小，但是由于裙樓質(zhì)心到端部尺寸很大，盡管扭轉(zhuǎn)角很小也容易造成扭轉(zhuǎn)不規(guī)則指標(biāo)超限 考慮到裙樓的層間位移絕對(duì)值都很小，層間位移角值比規(guī)范限基本小一倍以上，因此，對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的影響是比較小的。 </p>&l

12、t;p>　　3.2 轉(zhuǎn)換層剛度比 </p><p>　　剛度比計(jì)算選用剪切剛度參數(shù)計(jì)算，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比為: X 方向γ=1.198，Y方向γ=1.182，轉(zhuǎn)換層上下層側(cè)向剛度比較小；轉(zhuǎn)換層上下層的層間位移角比較接近，在轉(zhuǎn)換層處還是實(shí)現(xiàn)了側(cè)向剛度漸變的要求的。 </p><p>　　3.3 動(dòng)力時(shí)程分析 </p><p>　　住宅采用SAT

13、WE 程序進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了補(bǔ)充設(shè)計(jì)。波形采用mmw－3、lan3－3，lan5－3 以層間剪力和層間變形為主要控制指標(biāo)。與振型分解法結(jié)果相比，大部分樓層墻。梁配筋基本一致，說明整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)合理。設(shè)計(jì)中對(duì)薄弱樓層的配筋采取了加強(qiáng)措施。 </p><p><b>　　4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　4.1框支柱 <

14、;/b></p><p>　　框支柱抗震等級(jí)為一級(jí)，軸壓比不得大于0.6，對(duì)于部分因截面尺寸較大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性還與配箍率有密切關(guān)系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全長(zhǎng)加密，且箍筋體積配箍率不得小于1.5%?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)范規(guī)定了剪力墻底部加強(qiáng)部位（從地下室底板算起至轉(zhuǎn)換層以上兩層且不宜小于房屋高度的1/10），其目的是在此范圍內(nèi)采取增加邊緣構(gòu)件

15、箍筋和墻體縱橫向鋼筋等抗震加強(qiáng)措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。 </p><p><b>　　4.2轉(zhuǎn)換層樓板 </b></p><p>　　框支剪力墻結(jié)構(gòu)以轉(zhuǎn)換層為分界，上下兩部分的內(nèi)力分布規(guī)律是不同的。在上部樓層，外荷載產(chǎn)生的水平力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配；而在下部樓層，由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異，水平剪力主要集中在落地剪力墻

16、上，即在轉(zhuǎn)換層處荷載分配產(chǎn)生突變。由于轉(zhuǎn)換層樓板承擔(dān)著完成上下部分剪力重分配的任務(wù)，且轉(zhuǎn)換層樓板自身必須有足夠的剛度保證，故轉(zhuǎn)換層樓板采用C45混凝土，厚度200MM，￠10@150鋼筋雙層雙向整板拉通（采用三級(jí)鋼）。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上分析，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了滿足建筑的使用功能的要求之外，還要使結(jié)構(gòu)體系更

17、加合理，應(yīng)從建筑功能、結(jié)構(gòu)受力、設(shè)備使用、經(jīng)濟(jì)合理等多方面入手進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型和柱網(wǎng)布置，從而滿足建筑結(jié)構(gòu)合理的使用要求。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 ( JGJ3－2010)修訂版 </p><p>　　[2]趙西安.現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社，2