结合工程实例探讨高层框支剪力墙结构的设计

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1、结合工程实例探讨高层框支剪力墙结构的设计:本文具体介绍高层商住楼框支剪力墙结构的设计，包括结构概念设计、结构选型、抗震等级确定、结构布置、结构三维整体分析和转换构件的构造要求等。梁式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，其传力途径采用墙→转换梁→柱（墙）的形式，有传力直接、明确，受力性能好、工作可靠、构造简单、施工方便等优点。　　关键词:结构方案；梁式转换；概念设计；转换构件　　1工程概况　　本高层商住楼，由商业裙楼及1幢高层塔楼组成，该工程地下2层，地上30层，其中地下室-1层层高6.0m，布置设备用房

2、及公共机动车泊位，地下室-2层层高3.9m战时为六级人防。地上1～3层为商业用房，层高分别为5.1m、4.8m、3.7m，按建筑要求第4层为转换层，层高3.3m，4层以上为剪墙结构住宅。住宅层高均为3.0m层高。30层以上为机房，室外地坪以上主体高度为98.2m，建筑总高度（至机房顶）为106.6m。　　该工程拟建场地根据地质资料，场地及其附近未有活动断裂带通过，场地地层构造及地形稳定，属抗震有利地段。　　2结构布置　　该工程重点解决两个方面的问题。第一，为保证结构沿竖向刚度均匀变化，应设法争取尽可能多的上下贯通构件。

3、结合电梯井道、消防楼梯间及电梯厅，布置了一个中央核心筒，并根据塔楼周边剪力墙分布情况，除在底部裙楼对应部位设置了落地贯通加厚剪力墙外，另在底部增设部分仅伸至转换层的剪力墙以加大底侧向刚度。第二，合理布置裙楼柱X，使不落地剪力墙直接通过转换层托梁。　　3梁式转换层的结构设计要点　　3.1抗震等级的确定　　工程转换层以下为框架-剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多种结构形式共存的复杂高层建筑，因而应该严格按照现行规范的不同章节，针对结构体系各部位不同结构构件分别采用不同的抗震等级。该工程属带转换层高层建筑结构，底部为

4、框支剪力墙，高度98.2m，抗震设防烈度为6度，框支框架抗震等级为二级，剪力墙底部加强部位抗震等级为二级，非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级;由于工程转换层设在建筑4层楼面，属于高位转换，该工程框支柱应定为一级，剪力墙底部加强部位定为一级。　　3.2结构竖向布置　　高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，应避免刚度突变。然而带转换层的结构显然违背以上设计原则，因此在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部，弱化上部，尽量避免出现薄弱层。　　可采用的方法有以下几种。　　（1）与建筑专

5、业协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时可以在底部增设部分剪力墙。这是增大底部刚度最有效的方法。　　（2）加大底部剪力墙厚度，减小上部剪力墙厚度，本工程转换层以下剪力墙厚度为350mm厚，转换层以上厚度为200mm。　　（3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太多。　　（4）提高底部墙、柱混凝土强度等级，本工程底部墙、柱采用C55混凝土。　　3.3结构平面布局　　工程底部为框架-剪力墙结构，体形复杂，不规则;转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置须经多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差

6、不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀;且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果，查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.71，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。　　4结构计算和分析　　结构整体分析采用SATSAP软件进行复核。SATSAP采用墙元及杆元模型，结构自振周期计算结构如下:　　SATSAP结果:　　周期及振型方向（表1）,SATSAP的计算结果均在现行规范及工程经验合理值范围内，说明结构总体布置比较合理。　　　　　　另

7、外，还对受力比较复杂的部位如转换梁进行应力分析，并按应力进行配筋设计校核。应力分析采用高精度平面有限元软件FEQ进行，分析时应注意以下几点：　　（1）只能分析主梁承托的框支榀;　　（2）在截取计算榀时最好全轴线截取，以减少整体分析时的误差;　　（3）在截取层数时，一般取框支层以上3层;　　（4）转换层结构的整体分析，应选用墙元、壳元模型（SATail protected]，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。在工程中，部分框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求。框支柱为非

8、常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。　　5.2框支梁　　框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其墙上厚度的2倍，且不小于400mm;高度不小于计算跨度的1/6。工程框支梁宽度为600～800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传