淺談高層建筑中帶轉(zhuǎn)換層框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、淺談高層建筑中帶轉(zhuǎn)換層框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要：為了使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能更好地把握高層建筑帶轉(zhuǎn)換層的框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法,以某高層大樓為例,針對在設(shè)計過程中考慮的諸多因素:如何進行概念設(shè)計,梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計怎樣做到安全經(jīng)濟等方面進行分析。關(guān)鍵詞:高層建筑；框支剪力墻；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計近年來,高層住宅大量涌現(xiàn),如何在設(shè)計過程中使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、合理已成當務(wù)之急。由于目前的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計大多數(shù)是根據(jù)已經(jīng)確定好的平面和豎向布置,先設(shè)定好構(gòu)件尺寸,通過電算,在電算過程中對個別超限構(gòu)件進行調(diào)整形成最終結(jié)果。至于整個方案是否完善,構(gòu)件尺寸假定是否合理,則心中無數(shù),很多時候往往會產(chǎn)生不必要的浪費。

2、另外,有時也因建筑設(shè)計中對平面布置和立面處理的要求,往往造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很多難于合理處理之處?，F(xiàn)以某高層大樓工程為例,對高層建筑帶轉(zhuǎn)換層的框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行探討。一、工程概況某高層建筑大樓，由裙樓及1幢高層塔樓組成。由于城市規(guī)劃及場地限制，8塔樓偏向地盤西側(cè)。該工程地下3層，地上26層。其中地下室層高4.8m，布置設(shè)備用房及公共機動車泊位，地下2層、3層設(shè)六級人防。地上1～3層為商業(yè)用房，層高4.5m，安裝有集中空調(diào)及消防系統(tǒng)；第4層為轉(zhuǎn)換層，層高5.7m；4層以上為剪墻結(jié)構(gòu)住宅。住宅除第24層層高為4.2m外，均為3.0m層高。31層以上為機房，室外地坪以上主體高度為98.70m，建筑

3、總高度（至機房頂）為103.20m。該工程擬建場地為緩坡地形，由西南向東北傾斜，根據(jù)地質(zhì)資料，場地及其附近未有活動斷裂帶或深大的活動斷裂帶通過，場地地層構(gòu)造及地形穩(wěn)定，屬抗震有利地段。該工程采用中國建筑科學研究院編制的2005版PKPM-SATWE程序進行設(shè)計計算，地震基本加速度值為0.05g，設(shè)計特征周期值為0.35s，屬穩(wěn)定建筑場地。該工程按地震烈度6度設(shè)防?；撅L壓為0.30kN/m2，設(shè)計風壓值0.35kN/m2。二、結(jié)構(gòu)方案及布置該高層住宅樓每層有10戶，每戶戶型及面積均不相同，為充分爭取有效建筑面積，經(jīng)多方論證，決定采用大開間剪力墻結(jié)構(gòu)。底部3層為商業(yè)用房，為滿足大空間建筑功

4、能要求，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系?？蛑Ъ袅w系是一種受力復雜、不利于抗震的結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計時一般應(yīng)遵循以下原則:減少轉(zhuǎn)換次數(shù)，縮短傳力途徑。該工程重點解決兩個方面的問題。第一，為保證結(jié)構(gòu)沿豎向剛度均勻變化，應(yīng)設(shè)法爭取盡可能多的上下貫通構(gòu)件。結(jié)合電梯井道、消防樓梯間及電梯廳，8布置了一個中央核心筒；另外，又根據(jù)塔樓四角剪力墻分布情況，在底部裙樓對應(yīng)部位設(shè)置了落地貫通的L型加厚角墻。第二，合理布置裙樓柱網(wǎng)，使不落地剪力墻直接通過轉(zhuǎn)換層托梁一次轉(zhuǎn)換。三、梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點1抗震等級的確定工程轉(zhuǎn)換層以下為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以上為純剪力墻結(jié)構(gòu)，是多種結(jié)構(gòu)形式共存的復雜高層建筑，因而

5、不能像單純的框架結(jié)構(gòu)或者剪力墻結(jié)構(gòu)那樣籠統(tǒng)地確定抗震等級，而應(yīng)該嚴格按照現(xiàn)行規(guī)范的不同章節(jié)，有針對性地分別確定結(jié)構(gòu)體系各部位不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級。該工程屬“框支剪力墻”，高度98.7m，6度設(shè)防，框支框架等級為二級，剪力墻底部加強部位為二級，非底部加強部位剪力墻為三級;由于工程轉(zhuǎn)換層設(shè)在建筑4層樓面，屬于高位轉(zhuǎn)換，“當轉(zhuǎn)換層位置設(shè)在三層及三層以上時，其框支柱、剪力底部加強部位的抗震等級尚宜按本規(guī)程表4.8.2和表4.8.3的規(guī)定提高一級”，故該工程框支柱應(yīng)定為一級，剪力墻底部加強部位定為一級。2結(jié)構(gòu)豎向布置高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，

6、對該工程而言，屬于高位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于81，不應(yīng)大于1.3。在設(shè)計過程中，應(yīng)把握的原則歸納起來就是要強化下部，弱化上部，盡量避免出現(xiàn)薄弱層?？刹捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N。（1）使盡可能多的剪力墻落地，必要時甚至可以在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。這是增大底部剛度最有效的方法。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地，并且北部還有一大片L型剪力墻也落至基礎(chǔ)。這些都大大增強了底部剛度。（2）加大底部剪力墻厚度，減小上部剪力墻厚度，轉(zhuǎn)換層以下剪力墻厚度區(qū)為400mm厚，上部厚度取為200mm。（3）底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太多。（4）提高

7、底部柱、墻混凝土強度等級，采用C55混凝土。3結(jié)構(gòu)平面布局8工程底部為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，體形復雜，不規(guī)則；轉(zhuǎn)換層上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)，由于建筑布置的不對稱，剪力墻的布置須經(jīng)多次試算，最后結(jié)果是質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過1m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強抗扭效果，查閱計算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.77，各層最大水平位移與層間位移比值不大于1.4，均滿