超長(zhǎng)框架剪力墻高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳 剛

(鹽城市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 鹽城 224002)

超長(zhǎng)框架剪力墻高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳 剛

(鹽城市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 鹽城 224002)

結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)目前超長(zhǎng)框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)體系選擇、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、地下室及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了探討，提出了超長(zhǎng)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的處理方法和思路，以供其他設(shè)計(jì)參考。

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，框架—剪力墻，設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)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(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)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(jí)為二級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)。

2 結(jié)構(gòu)體系

在框架結(jié)構(gòu)平面的適當(dāng)部位設(shè)置剪力墻，形成框架剪力墻結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖布置如圖2所示。震害表明，框架剪力墻結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)在減輕框架及非結(jié)構(gòu)部件的震害方面有明顯的優(yōu)越性，剪力墻可以控制層間位移，降低了對(duì)框架的延性要求，簡(jiǎn)化了抗震措施。同純框架結(jié)構(gòu)相比，加上剪力墻后結(jié)構(gòu)的耗能能力為同高度框架結(jié)構(gòu)的20倍左右，剪力墻還有在強(qiáng)震作用下裂而不倒和震后易于修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

3.1 0.2Q0的調(diào)整

以地上9層作為1段進(jìn)行框架部分承擔(dān)的地震剪力復(fù)核，結(jié)果顯示僅1層Y向框架達(dá)不到20%，為滿足框架作為結(jié)構(gòu)抗震第2道防線的要求，對(duì)1層框架地震剪力放大1.230從而滿足規(guī)范0.2Q0調(diào)整的要求。

3.2 剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，取底部?jī)蓪雍蛪w總高度的1/10二者的較大值作為底部加強(qiáng)部位，初步計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)約束邊緣構(gòu)件的縱筋配筋率超規(guī)范，后在計(jì)算時(shí)提高了剪力墻的豎向分布筋的配筋率，約束邊緣構(gòu)件的縱筋配筋率就在規(guī)范的允許范圍內(nèi)了。

3.3 超長(zhǎng)現(xiàn)澆板計(jì)算與設(shè)計(jì)

本工程X方向現(xiàn)澆板長(zhǎng)為84 m，Y方向現(xiàn)澆板長(zhǎng)為72 m，均比混凝土構(gòu)件的建議長(zhǎng)度長(zhǎng)很多。而建筑平面不允許分縫，最終確定采用無(wú)縫的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)采用PMSAP軟件對(duì)樓板的溫度應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示2層、3層及頂層的溫度應(yīng)力較大。超長(zhǎng)溫度應(yīng)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(gè)方向上均設(shè)置溫度后澆帶。2)2層、3層及頂層結(jié)合現(xiàn)澆空心板，沿板肋方向每個(gè)肋中設(shè)置3UΦS15.2(9)(60,60,60)溫度預(yù)應(yīng)力鋼筋。3)樓板采用雙層雙向配筋，實(shí)配鋼筋比計(jì)算值有所加強(qiáng)。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

4.1 結(jié)構(gòu)選型

本工程為適應(yīng)使用功能的要求，保證結(jié)構(gòu)的抗震性能，考慮水平地震作用時(shí)，采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算，不考慮豎向地震作用的影響。

4.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算主要參數(shù)

計(jì)算振型個(gè)數(shù):18;周期折減系數(shù):0.85;連梁折減系數(shù):0.5;中梁剛度放大系數(shù):2;梁扭矩折減系數(shù):0.4。

4.3 結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果分析

1)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt=1.241 8 s，結(jié)構(gòu)平動(dòng)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(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH2>1.4，能夠通過(guò)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的整體穩(wěn)定驗(yàn)算；該工程結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH2>2.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)。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(zhì)量及剪重比為99.45%,2.71%>1.6%，Y方向的有效質(zhì)量及剪重比為99.58%,2.83%>1.6%。

5 地下室及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

5.1 地下室

本工程設(shè)1層地下室，主要為汽車停車庫(kù)以及消防水池、消防泵房等設(shè)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(shè)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(shè)計(jì)，在這些挑出部分設(shè)置抗拔樁用來(lái)抗浮。

5.2 基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)值為5 800 kN。但該場(chǎng)地原有建筑下已有樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用異形承臺(tái)，避開(kāi)原有樁基礎(chǔ)。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工程特點(diǎn)選用經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)過(guò)程中與建筑師密切協(xié)調(diào)，使結(jié)構(gòu)方案既要滿足結(jié)構(gòu)要求，又要為業(yè)主提供較好的經(jīng)濟(jì)性。在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用溫度應(yīng)力設(shè)計(jì)，從總體上把握結(jié)構(gòu)的性能，為類似的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 霍 達(dá)，何益斌.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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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