高位轉(zhuǎn)換剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計實例探析

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1、高位轉(zhuǎn)換剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計實例探析　　摘要：本文結(jié)合某框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計實例，針對高位轉(zhuǎn)換剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中相關(guān)要點進行了詳細的分析，主要從結(jié)構(gòu)布置、豎向不規(guī)則及結(jié)構(gòu)設(shè)計等幾個方面進行了論述，提出了設(shè)計中應注意的問題，旨在為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參考借鑒。關(guān)鍵詞：高位轉(zhuǎn)換剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號：1工程概況某高層住宅樓，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上28層，基礎(chǔ)采用樁筏結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層位于層4，轉(zhuǎn)換層頂面標高為28.4m，轉(zhuǎn)換層層高2.3m；轉(zhuǎn)換層以上為住宅，層高3m；轉(zhuǎn)換層以下為辦公專用，結(jié)構(gòu)高度為86m，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用

2、年限為50年，抗震設(shè)防烈度為6度。2結(jié)構(gòu)布置2.1轉(zhuǎn)換層層高確定本工程轉(zhuǎn)換層層高的確定主要提出2種方案：方案1：設(shè)備轉(zhuǎn)換層兼作結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層,層高為2.3m，頂面標高為28.4m；8方案2：設(shè)備轉(zhuǎn)換層獨立設(shè)置，層高為2.3m，而結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層位于下一層，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層層高3m，轉(zhuǎn)換層頂面標高為28.4m。方案2與方案1相比，轉(zhuǎn)換層是剛度軟弱層，如果要做到轉(zhuǎn)換層與其上一層側(cè)向剛度比為60%以上，需要將落地剪力墻加厚2.4倍，即使做到60%，轉(zhuǎn)換層仍然是剛度軟弱層，因此排除方案2。而方案1可以避免轉(zhuǎn)換層為剛度軟弱層，經(jīng)計算落地墻加厚1.4倍即可滿足轉(zhuǎn)換層與其上一層剛

3、度比為1的要求，節(jié)約了結(jié)構(gòu)造價。2.2剪力墻布置利用平面中的樓梯間、電梯井及設(shè)備管井做成落地剪力墻，并在框支層組合成筒體布置形式。同時利用建筑四個角部房間，做成落地剪力墻筒。在滿足軸壓比及其他計算指標的的條件下，盡量縮短不落地墻墻肢的長度，以弱化轉(zhuǎn)換層以上結(jié)構(gòu)剛度、剪力墻主要截面及采用材料見表1。表12.3框支框架框支柱采用型鋼混凝土構(gòu)件，框支梁主梁采用寬梁，梁寬同框支柱寬，L形T形剪力墻盡量落在框支主梁上，盡量避免次梁轉(zhuǎn)換。框支梁截面一般為受剪控制，為滿足建筑設(shè)備轉(zhuǎn)換的空間要求，選擇了型鋼混凝土構(gòu)件。3豎向不規(guī)則分析83.1樓層側(cè)向剛度比現(xiàn)行規(guī)范、

4、規(guī)程中存在多種側(cè)向剛度比算法，建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)采用層剪力與層位移比值，廣東省高規(guī)補充規(guī)定，采用層間位移角比值，從因?qū)痈咦兓鸬膭偠缺炔町悂砜矗捎每拐鹨?guī)范算法得到的結(jié)果更為不利，突出了層高變化可能引起結(jié)構(gòu)薄弱層。為滿足轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比要求，落地墻加厚100mm，經(jīng)SATWE計算，剛度比滿足高規(guī)附錄E要求，見表2。圖1為X向側(cè)向剛度分布圖。結(jié)合表2和圖1可看出：（1）轉(zhuǎn)換層層高為2.3m時，僅轉(zhuǎn)換層側(cè)向剛度較大，其他層層剛度相對一致。（2）轉(zhuǎn)換層上一層(層高及結(jié)構(gòu)構(gòu)件與標準層均相同)層剛度相對略大，主要因

5、為：1)采用層剪力與層位移比值算法，相同層剪力條件下，與層位移相關(guān)；2)轉(zhuǎn)換層處框支框架的剪切變形制約了落地剪力墻的彎曲變形，減小了轉(zhuǎn)換層上一層層間位移角(彎曲變形引起)。（3）依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010第3.4.1條文說明，當本層側(cè)向剛度小于相鄰上層的50%時，為特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，僅這一項就需進行超限審查。表2剛度比計算8圖1轉(zhuǎn)換層層高2.3m時X向側(cè)向剛度分布3.3樓層受剪承載力圖2為X向樓層抗剪承載力分布，可以看出，轉(zhuǎn)換層下部樓層抗剪承載力明顯高于轉(zhuǎn)換層以上樓層。其主要原因：1)落地墻加厚至300mm，轉(zhuǎn)換層以上基本為200

6、mm；2)框支柱采用型鋼混凝土；3)提高底部加強部分剪力墻抗震等級。圖2轉(zhuǎn)換層層高2.3m時X向抗剪承載力分布綜合圖1和圖2可知：轉(zhuǎn)換層既不是剛度軟弱層，也不是承載力薄弱層；3.4框支柱、剪力墻傳力途徑分析框支柱、剪力墻剪力分布見圖3，由圖可見，在轉(zhuǎn)換層處，框支柱、剪力墻存在剪力突變，主要因為：高位轉(zhuǎn)換時，落地墻已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的彎曲變形，框支框架為剪切變形，框支框架制約剪力墻的彎曲變形，從而引起了轉(zhuǎn)換層處框支柱、剪力墻剪力分配突變，當轉(zhuǎn)換層層高較低時，加劇了這一現(xiàn)象。圖3框支柱、剪力墻剪力分布4結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1抗震措施分析8（1）框支框架。為了提高框支

7、框架的抗震性能，框支框架采用型鋼混凝土構(gòu)件?？蛑е?、框支梁按照中震彈性設(shè)計，并對框支柱、框支梁進行大震作用下抗剪截面驗算。將其抗震等級調(diào)整為一級。（2）落地剪力墻?？刂坡涞丶袅Τ袚牡卣饍A覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%底部加強部位剪力墻抗震等級為一級。（3）轉(zhuǎn)換層處樓板。轉(zhuǎn)換層及其下一層樓板板厚200mm，轉(zhuǎn)換層上一層板厚150mm?？刂瓢遄钚∨浣盥什恍∮?.25%，且不小于計算要求。4.2轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計4.2.1樓板應力分析表3為各級地震及風荷載作用下轉(zhuǎn)換層及上下層樓板最大主應力1(采用PMSAP軟件計算)，由表可見，轉(zhuǎn)換層及其下一層樓板應力較

8、大，與圖3分析結(jié)果吻合。表3樓板應力/MPa4.2.3樓板配筋計算現(xiàn)行規(guī)范沒有具體的樓板抗震配筋計算方法為了