浅议现代高层建筑框支剪力墙结构设计

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1、浅议现代高层建筑框支剪力墙结构设计　　摘要：随着我国建筑行业的迅猛发展，近年来，我国城市建筑物如雨后春笋般地建设起来，其中绝大多数是功能合理、结构安全的典范。本文结合工程实例，针对现代高层建筑框支剪力墙结构设计进行论述。关键词：现代高层建筑；框支剪力墙；结构设计中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：一、工程抗震结构概况建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g，设计地震分组：第一组；场地类别：II类；特征周期Tg=0.35sec，建筑类别调整后用于结构抗震验算

2、的烈度7度；按建筑类别及场地调整后用于确定抗震等级的烈度7度；建筑结构的阻尼比取5%，弹性时程分析所取的地面运动最大加速度为55cm／s2；100年一遇的基本风压：0.95kN／m2，地面粗糙度：C类。上部结构体系为剪力墙结构，由于上部的墙体与底层店面布置冲突，为了提高店面的使用率，优化架空绿化层的使用效果，部分剪力墙不落地，形成部分框支剪力墙结构。二、结构选型8本工程高宽比较大，最大高宽比7.5，超过规范高宽比不大于6的建议值，造成上部墙体较密。如果上部墙体全部落地，势必对底层店面的布置造成较大的影响，因此部分剪力墙无法落地，为满足上述

3、要求，必须采用带转换层的建筑结构。常见的转换结构有梁式转换、箱式转换、厚板转换、桁架式转换层，各种转换型式优缺点比较详表1：表1不同转换层型式优缺点比较表结合工程实际建筑布局情况，并考虑经济指标及施工难易程度，经过技术经济比较，决定采用梁式转换层结构型式，也可称为梁式框支剪力墙结构。同时为提高店面的层高，转换梁的高度受到限制，最大梁高不大于1200mm，普通的混凝土梁、柱无法满足要求，故框支梁、框支柱采用型钢混凝土，本文以4号楼为例，重点阐述框支剪力墙结构的设计方法。转换层(2层)结构平面图和标准层结构平面图如图1，图2。图1转换层结构平

4、面布置图图2标准层结构平面布置图三、结构分析的主要结果汇总及分析比较3．1结构计算模型及程序8根据《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条，对体型复杂、结构布置复杂以及B级高度高层建筑结构应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算，本工程结构整体分析采用的软件：(1)PKPM—SATWE系列；(2)PKPM—PMSAP系列；3．2主要计算结果及比较与分析1、程序使用的注意事项1)在程序的前处理输入“结构体系”中选取“复杂高层”体系，则指明为底部带转换层高层建筑结构，同时定义转换梁所在楼层为“转换层”。2)程序平面输入时应注意

5、人工指定框支柱、框支梁。在平面输入时应正确指定转换构件，确保程序计算时能按相关规范规定，对转换构件在水平地震作用下的计算内力进行放大，对框支柱的水平地震剪力进行调整等。3)定义转换层及上下各一层楼板为“弹性膜”。由于托墙梁上部剪力墙的墙拱作用，会使下部托墙梁产生轴向拉力，如果楼板为刚性楼板假定，梁的轴力将被忽略。4)《高层建筑混凝土结构技术规程》10.2.17条规定了带转换层的高层结构，当每层框支柱的数目少于或多于10根时，框支柱承受的地震剪力应相应调整。因此程序前处理应对框支柱进行0.2Q调整。2、结构分析的主要结果1)地震及风荷载作用

6、下计算结果如表2所示：表24号楼结构分析主要结果对比表8注：表中[]内数值为扣除整体弯曲变形后的层间位移角SATWE和PMSAP的振型反应谱计算水平地震作用，结果基本吻合，指标基本满足规范要求。最大层问位移角超过1／l000的要求，但经扣除整体弯曲变形转角产生的侧移，楼层层间位移角均为1／l000以上，可以满足规范要求。2)采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充计算，结果显示：①每条时程曲线计算所得的结构底部剪力大于振型分解反应谱法的结果的65%；②多条时程曲线计算所得的结构底部剪力平均值大于振型分解反应谱法结果的80%；③结构地震作用效应

7、振型反应谱法计算的结果大于多条时程曲线计算结果的平均值。3)转换层上下楼层结构侧向刚度比计算。设计中控制转换层上下结构的侧向刚度比宜接近1，不大于2。按《高层规程》附录E方法计算的转换层上下结构等效剪切刚度比为x=O.6，y=0.7；满足规范要求。4)框支剪力墙有限元分析。运用框支剪力墙有限元分析程序FEQ对框支梁，框支柱及相邻墙体进行有限元分析，结果见图5。8从图5可见，框支梁偏心受拉特性明显，截面大部分应力为拉应力，框支梁跨中截面顶部区域虽然处于压应力状态，但数值不大。框支梁、框支柱配筋取整体计算和FEQ计算二者包络。图5转换粱等应力

8、图四、抗震措施4．1框支柱设计本工程框支柱抗震等级为二级，轴压比限值为0.7。框支柱主要截面取800×800，计算结果表明，所有框支柱的受力较为均匀，轴压比从0.59～0.63，因而，框支柱的