淺談高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、淺談高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)　　【摘要】隨著建筑高度的不斷提升，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)整體性和剛度好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用，本文根據(jù)某高實(shí)例分析對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討，僅供同行指導(dǎo)交流。【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)　　1項(xiàng)目實(shí)例　　某高層建筑項(xiàng)目位于石家莊市，總建筑面積萬m2，由6棟超高層住宅、3棟多層住宅、裙樓、及2層地下停車場組成。本文針對3#為案例分析高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?！　?#樓建筑高度為，地上30層，其中一層高為，二層層高6m，三層層高為，四層以上層高為3m，該建筑采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層設(shè)在第三層，采用梁式轉(zhuǎn)換。　　

2、　　2設(shè)計(jì)依據(jù)及主要計(jì)算參數(shù)取值　　本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以國家和廣東地區(qū)的相關(guān)規(guī)范和規(guī)程為依據(jù)。本工程主要計(jì)算參數(shù)取值如下：本工程為丙類建筑，結(jié)構(gòu)安全等級為二級；抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為；場地類別為Ⅱ類，地震影響系數(shù)最大值為，特征周期為，彈性時程分析所取的地面運(yùn)動最大加速度為55cm/s2；位移計(jì)算時采用50年一遇的基本風(fēng)壓/m2，構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)時采用100年一遇的基本風(fēng)壓/m2，風(fēng)荷載體型系數(shù)取，地面粗糙度為A類?！　?建筑結(jié)構(gòu)布置　　本工程為綜合建筑，1～3層為商業(yè)及住宅大堂，建筑對底下3層的柱墻的布置有嚴(yán)格

3、的要求，而上部住宅則要求室內(nèi)方正適用。為滿足上述要求，結(jié)構(gòu)采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。上部住宅結(jié)構(gòu)布置時利用外墻、樓梯間和電梯間圍護(hù)墻、分戶墻、部分不妨礙建筑使用功能的戶內(nèi)隔墻，布置鋼筋混凝土剪力墻。針對1～3層建筑需要大開間的要求，結(jié)構(gòu)在建筑4層樓面標(biāo)高處采取梁式轉(zhuǎn)換的形式來實(shí)現(xiàn)?！　　　?超限情況和超限應(yīng)對措施　　本工程結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜并采用高位梁式轉(zhuǎn)換，存在高寬比及長寬比超限等問題，進(jìn)行了超限高層建筑工程抗震專項(xiàng)審查。針對超限情況，設(shè)計(jì)中采取了一系列措施，總結(jié)如下：　　在計(jì)算上采用兩種符合實(shí)際情況的空間分析程序進(jìn)行分析比較?！　〔捎脧椥詴r程分析

4、方法進(jìn)行多遇地震的補(bǔ)充計(jì)算?！　〔捎渺o力彈塑性分析方法補(bǔ)充分析結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的變形反應(yīng)?！　　　?結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要結(jié)果匯總及對比分析　　結(jié)構(gòu)計(jì)算程序　　本工程結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用SATWE和PMSAP程序進(jìn)行計(jì)算分析。　　程序使用的注意事項(xiàng)　　程序平面輸入時應(yīng)注意人工指定框支柱、框支梁。在平面輸入時應(yīng)正確指定轉(zhuǎn)換構(gòu)件，確保程序計(jì)算時能按相關(guān)規(guī)范規(guī)定，對轉(zhuǎn)換梁、框支柱在水平地震作用下的計(jì)算內(nèi)力進(jìn)行放大?！　τ谝蛔中螇χ霈F(xiàn)與其平面外方向的樓面梁連接時，為抵抗梁端彎矩對墻的不利影響，在程序計(jì)算中將梁與墻相交處作鉸接處理，減少梁對墻產(chǎn)生的平面外彎矩。

5、此時，在墻與梁相交處設(shè)置暗柱，并按計(jì)算確定其配筋?！　≈饕?jì)算結(jié)果及對比分析　　建模計(jì)算時上部結(jié)構(gòu)的嵌固端設(shè)在地下室頂板，分析中考慮了偶然偏心和雙向地震作用，振型組合方法采用考慮扭轉(zhuǎn)耦連的CQC方法。　　通過計(jì)算最后得到前6階模態(tài)振型的振動周期結(jié)果。兩個程序計(jì)算得到的第一、第二周期T1、T2分別為x、y方向的平動周期，第三周期T3為扭轉(zhuǎn)第一周期，T3/T1小于規(guī)范的限值，表明該結(jié)構(gòu)具有良好的抗扭轉(zhuǎn)能力，符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求。根據(jù)計(jì)算，扭轉(zhuǎn)周期比滿足要求，有效質(zhì)量系數(shù)滿足要求?！　⊥ㄟ^計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)位移、最大層間位移角及最大位移比均滿

6、足要求，地震作用下的剪重比在正常范圍內(nèi)?！　∞D(zhuǎn)換層上、下層側(cè)向剛度比：本工程在結(jié)構(gòu)三層位置設(shè)梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)剛度比應(yīng)滿足JGJ3-XX附錄E第條的規(guī)定。由計(jì)算結(jié)果知轉(zhuǎn)換層與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γex=、γey=均小于，滿足規(guī)范要求。轉(zhuǎn)換層與相鄰上部樓層側(cè)向剛度比為X向72%、Y向62%均大于60%，滿足規(guī)范要求?！　椥詴r程分析主要計(jì)算結(jié)果及對比分析：時程分析采用廈門地震勘測研究中心提供的7條小震的地震波，其中2條人工波，5條天然波，結(jié)果顯示見圖3、圖4。①每條時程曲線計(jì)算所得的底部剪力結(jié)果大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%。②

7、多條時程曲線計(jì)算所得的底部剪力平均值大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%?！　”竟こ倘∑呓M時程曲線進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)取時程法計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值，由圖3、4知振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果較大，故本工程采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算?！　　　?結(jié)構(gòu)抗震性能綜合評價　　本工程屬于不規(guī)則超限高層建筑。由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取了較為合理的結(jié)構(gòu)布置，并對結(jié)構(gòu)的薄弱處采取了有效的構(gòu)造措施，同時對局部重要的構(gòu)件采用中震彈性設(shè)計(jì)及中震不屈服設(shè)計(jì)，從而減小了結(jié)構(gòu)不規(guī)則性帶來的不利影響，使結(jié)構(gòu)仍然具有較好抗震性能?！　蓚€程序計(jì)算結(jié)果基本

8、一致，只是由于在單元模型上、剛域處理上的差異，使計(jì)算結(jié)果在數(shù)值上存在一定的差異，但均在工程可接受的范圍內(nèi)?！　?結(jié)論　　本文結(jié)合工程案例，闡述了高層住宅項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)