部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅設(shè)計(jì).pdf

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1、2012年5月■啊目麓揸規(guī)劃與設(shè)計(jì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅設(shè)計(jì)黃造勇(惠州市建筑設(shè)計(jì)院有限公司)摘要：轉(zhuǎn)換層樓板按照彈性膜假定，采用SATWE和PMSAP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了內(nèi)力的對比分析。按照甲方及施工單位的要求轉(zhuǎn)換大梁仍采用鋼筋混凝土粱．通過加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層樓板的配筋和抗扭腰筋的方法解決轉(zhuǎn)換粱的受扭問題，構(gòu)造措施滿足相關(guān)規(guī)范的要求。關(guān)鍵詞：框支剪力墻結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)換層：剛度比；住宅1工程概況惠州某住宅小區(qū)規(guī)劃用地位于惠州市惠城區(qū)，總規(guī)劃用地面積107047．42m2。其中A棟地上部分共31層，為一梯四戶住宅；頂部局部為水箱和機(jī)房層；地下1層，主要為車庫

2、和設(shè)備用房。本文只就其A棟進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。這個(gè)工程在設(shè)計(jì)上存在兩個(gè)難點(diǎn)，一是考慮轉(zhuǎn)換層設(shè)在三層的不利影響，另一個(gè)就是轉(zhuǎn)換大粱的設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)防烈度為Ⅵ度，建筑場地類別為二類，場地土的特征周期為O．35s,對應(yīng)于設(shè)計(jì)基本加速度值為0．059，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。根據(jù)建筑使用功能的重要性分類，工程建筑抗震設(shè)防類別為丙類。2設(shè)計(jì)特點(diǎn)2．1建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)本工程建筑平面為典型的一梯四戶，平面為品字形，單軸對稱。這樣的平面對于結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)來說是不利的。標(biāo)準(zhǔn)層單層建筑面積約為510多平方米。樓電梯集中設(shè)置在品形中部，盡可能的減少公共面積．提高建筑使用率。這樣的平面

3、特點(diǎn)使樓電梯處成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的薄弱部位。2．2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于建筑平面的特點(diǎn)，形成三塊聯(lián)系相對薄弱的大樓板，造成了事實(shí)上的平面布置不均勻，不對稱，屬于平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)(如圖1)。由于上下功能的不同和立面的需要，豎向構(gòu)件不連續(xù)，在三層設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(如圖2)。雖不屬于嚴(yán)格意義上的高位轉(zhuǎn)換，但在設(shè)計(jì)上還是考慮了轉(zhuǎn)換層設(shè)在三層對結(jié)構(gòu)整體的影響。結(jié)構(gòu)整體剛度較差，扭轉(zhuǎn)剛度較弱。計(jì)算出來的位移比各工況下均大于1．2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。綜合分析此結(jié)構(gòu)屬于嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。計(jì)算時(shí)采用了兩種計(jì)算軟件進(jìn)行對比分析。圖l3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3．1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)圉2的變更而忽略該問題

4、，導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。4．6嵌固端的設(shè)置問題由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板。也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問題上。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)雹、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題．而忽略其中任何一個(gè)方面都有計(jì)算分析采用了殼元理論為基礎(chǔ)的構(gòu)

5、造墻元模型的SATWE多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件，采用廣義協(xié)調(diào)墻元模型的PMSAP特殊多、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行較核。結(jié)構(gòu)平面布置力求簡化，傳力合理。剪力墻在建筑平面周邊均勻布置，在樓電梯處形成芯筒，在建筑飄窗處形成反梁，加大梁的高度，力求減少結(jié)構(gòu)在水平力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并使結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向具有相當(dāng)、合理的抗扭剛度，使計(jì)算位移比在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。對樓板也采取了加強(qiáng)措施。在三層轉(zhuǎn)換層處樓板厚度采用180nun，配筋率為0．25％，配筋雙向雙層拉通：二層樓板采用150mm，板筋也采用雙向雙層拉通；四層樓板按普通樓板配筋

6、，只是適當(dāng)加厚了板厚，均為120mm。在標(biāo)準(zhǔn)層樓電梯處的樓板加厚至150mm，配筋也是按0．25％的配筋率雙向雙層拉通，有效的提高了此處樓板平面內(nèi)外的剛度．計(jì)算時(shí)按彈性樓板計(jì)算。適當(dāng)提高了關(guān)鍵構(gòu)件的抗震等級。由框支柱和轉(zhuǎn)換梁組成的框支框架的抗震等級按高規(guī)表提高一級采用，實(shí)際抗震等級為一級。底部加強(qiáng)部位框架為三級，剪力培為三級；其他部位框架采用四級。剪力墻采用四級。嚴(yán)格控制豎向構(gòu)件的軸壓比。底部剪力墻軸壓比均不超過0．6，樓電梯間芯筒剪力墻軸壓比控制在O．35以內(nèi)。依容柏生院士有關(guān)論文，芯簡剪力墻軸壓比小于0．35可以大大提高整體結(jié)構(gòu)在罕遇地震下

7、的抗倒塌性能，結(jié)構(gòu)三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)可以有效的保證。3．2結(jié)構(gòu)整體電算結(jié)果工程采用SATWE軟件進(jìn)行主要設(shè)計(jì)。采用進(jìn)行PMSAP軟件進(jìn)行校核，將兩種軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，根據(jù)分析優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)電算過程中，注意選用合理的計(jì)算簡圖和計(jì)算參數(shù)。結(jié)構(gòu)阻尼比采用0．05，多遇水平地震作用影響系數(shù)最大值為0．04．罕遇水平地震作用影響系數(shù)最大值為O．28，基本風(fēng)壓為0．45(50年)、0．5(100年)，由于建筑高度大于60m，構(gòu)件截面承載力設(shè)計(jì)時(shí)按100年一遇采用，地面粗糙度為B類。在計(jì)算小震作用下結(jié)構(gòu)的彈性水平位移(位移比)時(shí)，采用了全樓剛性樓板假

8、定，并分別計(jì)算了偶然偏心和雙向地震作用兩種情況，按兩者最不利采用。由于樓電梯的集中布置，造成了中部樓板的大面積開洞，設(shè)計(jì)時(shí)補(bǔ)充了彈性樓板的計(jì)算模型，并