框支剪力墻結構設計與分析

【摘要】結合一棟框支剪力墻高層建筑的結構設計過程，針對項目的超限情況，通過大量的計算分析以及嚴格的抗震措施，確保結構在地震作用下具有良好的抗震性能。

【關鍵詞】高層建筑；框支剪力墻結構；結構設計

[Abstract] Based on the structure design process of a frame supported shear wall structure，for the conditions of beyond code limits， seismic performance is ensured through a lot of calculation and strict seismic measures.

[Keywords] tall building；frame supported shear wall structure；structure design.

1、工程概況

某高層商住樓位于廣東省英德市，是集底部商業裙房、住宅塔樓于一體的高層建筑。工程主體高89.10m，地下2層，地上26層；裙房地上三層，建筑高度18.0m。

本商住樓底部三層為商業裙房，首層層高6.80m，2～3層層高5.60m；4層為設備轉換層，層高4.0m；5層以上為住宅，層高均為3.05m。為實現底部大開間與上部剪力墻之間的轉換，在裙房頂部設置結構轉換層，形成底部大空間的框支剪力墻結構。裙房結構平面布置圖如圖1所示。

本工程所在地區的抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度0.05g，設計地震分組為第一組；場地類別為II類；場地特征周期Tg=0.35s； 按建筑類別及場地調整后確定抗震等級的地震烈度為6度；建筑結構的阻尼比取5%；50年一遇的基本風壓為0.30kN/m2，地面粗糙度為C類[1][2]。

圖1 裙房結構平面布置圖

2、結構選型

本工程轉換層采用了傳力直接明確、傳力途徑清楚的梁式轉換方式。樓梯間、電梯間以及設備管井處布置落地剪力墻，組合成筒體布置形式，其余剪力墻均為框支剪力墻。結構轉換層結構平面布置圖如圖2所示。

圖2 轉換層結構平面布置圖

3、結構超限情況

通過結構整體計算分析，結合《廣東省超限高層建筑工程抗震設防專項審查實施細則》（粵建市函[2011] 580號），對本工程的不規則情況進行判斷分析，結構不規則情況見表1。

4、結構計算分析

4.1 抗震等級確定

剪力墻底部加強區高度為轉換層以上兩層且不小于房屋高度的1/10。本工程轉換層設置在3層，屬于高位轉換，框支柱的抗震等級為一級，框支梁的抗震等級為二級，底部加強區落地剪力墻抗震等級為一級，非底部加強區的剪力墻抗震等級為三級。

4.2 主要計算結果

為分析整體結構的特性，采用SATWE、GSCAD對結構進行整體對比計算。結構嵌固端取為地下室頂板，計算中考慮雙向地震作用和偶然偏心的扭轉耦聯影響。計算結果見表2。

4.3 補充計算分析

4.4. 彈性時程分析

為了校核多遇地震下上述振型分解反應譜法的計算結果，采用SATWE軟件進行了彈性時程分析補充計算。RH4TG035為場地地震安全性評價報告提供的人工地震波，TH2TG035、TH4TG035分別為天然波。按照規范要求進行雙向地震波輸入，主、次方向峰值加速度最大值按1：0.85的比例調整。彈性時程分析得到的結果如圖3所示。

（a）最大樓層位移角曲線

（b）最大樓層剪力曲線

圖3 彈性時程分析結果

從以上計算結果可以看出，三條時程曲線計算得到層間位移角均滿足規范要求。X、Y 向的最大樓層位移曲線、最大層間位移角曲線、最大樓層剪力的分析結果與振型分解反應譜方法計算結果趨勢基本是一致的，沒有出現異常情況。

5、抗震措施

經過上述計算分析，除計算結果滿足規范要求以外，為保證結構安全，還需采取抗震構造措施。

（1）轉換層樓板承擔著完成上下部分剪力重分配的任務；并且由于轉換層樓板自身平面內受力很大，而變形也很大，所以轉換層樓板必須有足夠的剛度作保證。轉換層樓板厚度取為180 mm，雙層雙向鋼筋拉通，每層最小配筋率為0.25%。另外，為了協助轉換層樓板完成剪力重分配，將轉換層上層樓板也適當加強，厚度取150mm。

（2）在核心筒內增加底部落地剪力墻的數量和厚度，調整裙房結構的剛心，加強裙房部分抗扭剛度，以減小裙房結構的的扭轉位移。

（3）嚴格控制轉換柱、落地剪力墻的軸壓比，以提高整體結構的抗震性能。

（4）通過優化上部結構布置，減小框支梁因偏心荷載產生的扭矩。

6、結 論

本工程為高位轉換的框支剪力墻結構，存在扭轉不規則、豎向構件不連續等不規則項。結構設計時，通過大量的計算分析以及嚴格的抗震措施，確保了結構在地震作用下具有良好的抗震性能。

參考文獻

[1] JGJ 3-2010.高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2011

[2] GB 50011-2010 建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010