某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

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1、某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析-工程事故分析某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析-工程事故分析某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析-工程事故分析某高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析摘要：本文結(jié)合一棟帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，探討了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的方案選擇、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)造處理。通過工程實(shí)例詳細(xì)介紹了梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)，對(duì)同類工程設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值?！　￡P(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；框支梁；框支柱　　一、工程概況　　常州市

2、某高層商住樓，是集商業(yè)、住宅于一體的綜合性高層建筑。該工程地下一層，層高5.15m，布置設(shè)備用房、地下水池及公共自行車泊位。地上1層為商業(yè)用房，層高4.5m，2層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，層高為3.0m，為實(shí)現(xiàn)這種底部大開間與上部剪力墻之間的轉(zhuǎn)換，在主樓2層設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，以傳遞豎向荷載和水平荷載。21層以上為機(jī)房和屋頂水箱。室外地坪以上主體高度為65m。建筑平面如圖1，2所示?！　《?、結(jié)構(gòu)方案確定　　帶轉(zhuǎn)換層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)已逐漸成為豎向不規(guī)則高層建筑中經(jīng)常采用的一種滿足其建筑功能及美學(xué)要求的結(jié)構(gòu)布置方式。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

3、有其自身的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)，因此《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》都對(duì)其做了嚴(yán)格的規(guī)定，特別是對(duì)高位轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)做了更為嚴(yán)格的規(guī)定，由于總體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳力不連續(xù)性，造成結(jié)構(gòu)上荷載不能傳遞給下部對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而是通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分配，再向下傳遞給下部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件，故轉(zhuǎn)換構(gòu)件相當(dāng)重要而且受力非常復(fù)雜，保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)正常地、可靠地、有效地工作是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文結(jié)合本工程建筑方案的要求，對(duì)轉(zhuǎn)換方案進(jìn)行多方比較?！　∪鐖D1，2所示，由于該建筑功能的特殊要求，導(dǎo)致了上部框支剪力墻軸線與底部框支框架錯(cuò)開較多，

4、初步方案擬采用板式轉(zhuǎn)換層，這樣可以解決眾多軸線錯(cuò)開的問題。厚板的厚度根據(jù)柱網(wǎng)尺寸、上部結(jié)構(gòu)荷載綜合確定。板式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)勢(shì)在于，下部柱網(wǎng)受上部結(jié)構(gòu)布局影響較小，可靈活布置。厚板剛度很大，形成一個(gè)承臺(tái)，整體性較好，而且施工也較為便捷。但厚板轉(zhuǎn)換的傳力途徑不清楚，受力也十分復(fù)雜，同時(shí)為滿足抗剪和抗沖切的要求，初步計(jì)算板厚需要2.2～2.8m左右，厚板的巨大重量勢(shì)必會(huì)增大下部豎向構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，由于厚板的質(zhì)量集中在結(jié)構(gòu)中部，使得結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)性能復(fù)雜，且該厚板轉(zhuǎn)換層剛度遠(yuǎn)大于下層剛度，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，地震反應(yīng)強(qiáng)烈，對(duì)

5、抗震十分不利〔1〕。并且材料耗用多，經(jīng)濟(jì)性也較差。綜上，厚板轉(zhuǎn)換層對(duì)本工程并不適用?！　×菏睫D(zhuǎn)換層具有傳力直接明確，傳力途徑清楚的優(yōu)點(diǎn)，并且轉(zhuǎn)換梁受力性能好，施工也比較方便。經(jīng)與建筑、業(yè)主多次協(xié)商，調(diào)整建筑圖，盡量保證轉(zhuǎn)換梁直接承托上部剪力墻，減少轉(zhuǎn)換次數(shù)，避免主次梁的復(fù)雜轉(zhuǎn)換形式?？蛑е鞔瘟浩矫鎴D如圖2所示（為表達(dá)清楚，圖中忽略轉(zhuǎn)換構(gòu)件以外的平面圖，圖中灰色部分為底部框支結(jié)構(gòu)，黑色部分為上部框支剪力墻）?！　∪⒄w結(jié)構(gòu)計(jì)算分析　　為分析主次梁方案的可行性，采用SATWE、PMSAP對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體對(duì)比計(jì)算.抗震等級(jí)

6、：框支框架、底部加強(qiáng)區(qū)均為一級(jí)；風(fēng)荷載按百年一遇取0.45Kk/m2；地震作用按剪彎剛度計(jì)算并考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，共計(jì)算24個(gè)振型（圖中僅列出前三個(gè)振型數(shù)據(jù)），計(jì)算結(jié)果見表1。　　由表1計(jì)算結(jié)果可以得出以下結(jié)論：　　1）結(jié)構(gòu)第一第二振型均為平動(dòng)振型，第三振型為扭轉(zhuǎn)振型，且結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比均小于0.85，滿足規(guī)范要求；　　2）軟件整體計(jì)算側(cè)向剛度時(shí)給出了三種計(jì)算層側(cè)向剛度的方法：a.剪切剛度；b.剪彎剛度；c.地震剪力與地震層間位移的比。按“剪彎剛度計(jì)算”時(shí)，轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向

7、剛度比γe均小于1.3。滿足規(guī)范要求。　　3）最大層間位移與平均層間位移比均小于1.4，滿足規(guī)范要求?！　∷摹⒄w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)措施　　由于框支剪力墻結(jié)構(gòu)上下剛度突變，豎向構(gòu)件不連續(xù)，傳力復(fù)雜，在地震作用下框支層容易產(chǎn)生很大的內(nèi)力和塑性變形，易造成震害，屬于不利于抗震的結(jié)構(gòu)。但框支剪力墻結(jié)構(gòu)可滿足建筑物上、下不同使用功能的要求。因此，當(dāng)建筑方案確定后，為改善抗震性能，減輕自重并節(jié)省投資，應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)計(jì)算。結(jié)合工程實(shí)踐，本文總結(jié)了以下梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)措施?！　?、合理布置底部大開間柱網(wǎng)，盡量使轉(zhuǎn)換梁直接承

8、托上部剪力墻，減少轉(zhuǎn)換次數(shù)，縮短傳力路徑，避免主次梁的復(fù)雜轉(zhuǎn)換形式；　　2、為保證結(jié)構(gòu)沿豎向剛度均勻變化，應(yīng)設(shè)法爭(zhēng)取盡可能多的上下貫通構(gòu)件。同時(shí)加大落地剪力墻的厚度，提高落地剪力墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，減小洞口尺寸，使縱橫墻盡量連接形成筒體，可以增大底部大空間的剛度；　　4、嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比，保證底部大空間層有足夠的剛