某框剪结构变形协调设计问题的探讨

某框剪结构变形协调设计问题的探讨

陈仁朝

陈仁朝（福建建工集团总公司福建泉州362000）

【摘要】本文以水岸帝景综合楼主体结构设计为例，论述钢筋混凝土框架剪力墙结构的塔式高层建筑在水平平面和竖向的结构布置，对结构簿弱部位的加强措施，减小X向，Y向的刚度差；对satwe软件输出结果的判断。

【关键词】框架剪力墙结构；楼层平面加强；竖向刚度渐变；周期；楼层水平地震剪重比

Designproblemsofdeformationofaframe-wallstructuresofcoordination

ChenRen-chao

(FujianConstructionEngineeringGroupCorporationQuabnzhouFujian362000)

【Abstract】Inthisarticle,themainstructuraldesignofSUIANDIJINGComprehensiveBuildingasaninstance,discussedinthehorizontalplaneandverticalstructuralarrangementoftheframe-shearwallstructureofreinforcedconcretetowerhigh-risebuildings,Weakpartsofthestructureofthesteppedupmeasures，reducetheXdirectionandYdirectionofthedifferencebetweenthestiffness，makedecisionbaseonSATWEsoftwaretooloutputdata.

【Keywords】Frame-shearwallstructure；Floorsplanestrengthened；Verticalstiffnessgradualchangeperiod；Floorlevelofseismicshearweightratio

1.项目概况

某综合楼位于南安溪美镇，北侧，西侧天然地形比南侧，东侧底6米，为一类高层建筑，建筑地上二十九层，半地下室一层，地下室一层。建筑总高度97.85m。地下室埋深-9.4m。地下室为停车库，消防水池及设备用房，半地下室至三层为公建，四层为北部设有沿溪住宅四套，其余是会所及屋顶花园。五层以上为住宅。总建筑面积为50068m2，地上建筑面积为44042m2，地下建筑面积为6026m2。图1总平面图地质情况：场地为七度抗震设防烈度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组第二组，Tc=0.3sec,场地类别为Ⅰ类土，整座建筑物建于一整块凝灰岩上。

2.结构设计

2.1结构选型：由项目的建筑的功能及高度，结构选型确定为钢筋混凝土框架剪力墙结构。高宽比3.3,为A级高度丙类高层建筑物。建筑物外墙，分户墙，卫生间隔墙，楼梯电梯间隔墙采用水泥空心砖，其余均采用加气混凝土砌块。尽量减轻建筑物重量，也减小地震力。周期折减系数取0.8。

2.2结构布置：现取其中一塔式建筑标准层分析

2.2.1平面楼板设计

(1)由于中部连接部分剪刀梯及电梯开洞，对连接部位的楼板削弱很大，建议建筑师于③，④轴各向外扩2.4m宽的楼板，且于中部连接部分~轴间楼板加强，板厚为120mm，板筋上下双层拉通配筋。

(2)从下到上每层设计于建筑物外围设计梁宽300~400mm宽的框架梁，增强建筑物的抗扭作用。于③，④轴设置贯通南北范围的b×h=400mm×800mm框架梁，加强建筑物的整体性。两者起到平面的桶箍和肋梁作用。

2.2.2竖向设计

(1)竖向构件截面设计布置：建筑物的竖向交通核心位于塔式住宅的中部，北部二套住宅及一套商务套房，南部二套住宅，交通核心筒为二部剪刀梯及二部电电梯，剪力墙亦布置在此。北部于中部③，④轴布置了倒L剪力墙，南部于转角布置了柱带短肢剪刀墙，可以看道由于建筑功能布置,X向很难布置剪力墙，因此于南部，北部设置B大于H的柱。尽量加大X向刚度，减小X，Y向的刚度差。

(2)建筑物竖向设计注意层高渐变，从地下室到三层的酒楼层高依次为4.4m，4.7m，4.5m，4.2m，4.2m。层高均匀。四层到二十七层为3m层高，二十八层，二十九层均为3.45m层高。可以看出只在底部公建三层4.2m过度到住宅楼层四层3m处层高变化较大，平面也有较大收进,通过于四层减小竖向构件柱及剪力墙的截面，使得层刚度变化减小，没有出现结构薄弱层。

(3)六至二十九层住宅结构布置选出以下几层统计：由上可看出竖向构件截面由下至上逐渐减小，且剪力墙构件面积大于柱面积。所以由下至上各层框架柱承受的地震倾覆力距小于各层结构总地震倾覆力距的50%。整栋建筑物框架柱承受的地震倾覆力距小于结构总地震倾覆力距的50%。

3.输出结果判断(采用pkpm的satwe多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件设计)

3.1周期振型：振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联)CQC

计算振型数:NMODE=36

第一平动周期2.6424s即T1=0.0826N，第一扭转周期2.2128s，Tθ/T1=0.837N<0.85，在合理范围内。

平动周期：T5/T1=0.30，T6/T2=0.31

扭转周期：T4/T3=0.40即第二振型/第一振型=0.30~0.40之间。

第二振型的零点在0.73~0.75H高度上，第三振型的零点分别位于0.50~0.51H高度上和0.82~0.84H高度上。可以看出平动振型曲线为连续光滑曲线。在屋顶机房处扭转振型曲线有出现不光滑的崎变点。

第一振型及第二振型》场地特征周期水平向为0.292s，场地特征周期垂直向为0.29s，在合理范围内。

3.2层侧移刚度比。Ratx1，Raty1:X，Y方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者：底部加强区一层至三层1.3957~1.5814，三层/四层为Ratx1=1.3772,Raty1=1.1779未出现薄弱层。标准层之间比值在1.3490~1.6183。二十九层与屋顶机房Ratx1=8.4583,Raty1=7.7050。

3.3楼层抗剪承载力比值。Ratio_Bu:表示本层与上一层的承载力之比：底部加强区一层至三层0.98~1.04，三层/四层为Ratio_/Bux=0.92，Ratio_/Buy=1.0，标准层之间比值大多在1.01~1.22。二十九层与屋顶机房Ratio_/Bux=3.33，Ratio_/Buy=6.82。

整栋建筑物未出现薄弱层。刚度变化较均匀，从下到上刚度呈现从大到小渐变。

3.4抗倾覆验算结果。

3.5结构整体稳定验算结果

X向刚重比EJd/GH**2=4.15;Y向刚重比EJd/GH**2=4.89

该结构刚重比EJd/GH**2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算

该结构刚重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应

水平力作用下结构各层平均侧移简图如图7：

3.6位移。

3.7楼层水平地震剪重比。

根据抗震规范(5.2.5)条要求的楼层最小剪重比要≥1.60%。

现将不满足要求的列表分析∶7度I类场地，周期折减系数取0.8。

3.8小结。本工程由于主体结构设计中，注重结构概念设计，对中部楼板削弱的连接部分进行加强设计，竖向设计从下到上刚度渐变，结构构件布置合理，没有薄弱层出现。尽量减小X，Y向的刚度差。剪立墙承受的地震倾覆力距大于结构总地震倾覆力距的50%。周期2.6848s即T1=0.0839N，双向地震作用下最大层间位移角X向：1/1236，Y向：1/1649，在考虑偶然偏心地震力作用下最大层间位移与平均层间位移的比值为X向：1.40，Y向：1.23,各项数据均在合理范围内,本工程于二OO六年开工,现已主体封顶，，主体结构设计合理取得较好的社会经济效益。

参考文献

［1］赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计.中国建筑工业出版社.1995.