某高層混合結構建筑結構設計

王詩宜

（浙江省建工集團有限責任公司，浙江 杭州 310000）

隨著經濟的飛速發展以及裝配式建筑的普遍推廣，高層鋼結構建筑得到了廣泛的應用。本文旨在通過對某混合結構高層建筑結構選型階段幾個方案的比較，淺談高層混合結構建筑的結構選型。

1 建筑概況

這項建筑是一座商業建筑，其中地下2 層，地上19 層，地下室層高2.7 米以及地上部分層高是4.99 米，建筑的高度為94.81 米。長73 米以及寬18.9 米，長寬比較大。典型柱網尺寸是9m×5.7m 以及7m×5.8m。在地抗震設防烈度為6 度的情況下，場地類別為III 類以及基本風壓為0.45kN/m2。

2 結構選型

最初考慮的是這個項目采用鋼管混凝土柱框架——鋼筋混凝土核心筒結構或鋼管混凝土柱框架——鋼支撐的結構體系。 按照建筑需求該建筑縱向無法設置鋼支撐。根據規范要求，支撐應雙向設置，故在縱向考慮設置剪力墻。在方案階段，考慮了以下三種結構方案。

方案1：在樓電梯間及設備用房范圍設置偏置的鋼筋混凝土核心筒，在邊榀設置兩榀鋼結構中心支撐框架。

方案2：在樓電梯間及設備用房范圍設置偏置的鋼筋混凝土核心筒，在6 個軸線上均勻設置一字形剪力墻。

方案3：在樓電梯間及設備用房范圍以及下方的商業用房范圍設置居中的鋼筋混凝土核心筒。

3 方案比較

方案一 方案二 方案三結構自振周期（s） T1=3.0375(x) T1=3.0822(y) T1=2.9811(x)T2=2.9720(y) T2=2.9193(x) T2=2.6402(y)T3=2.2825(T) T3=2.3255(T) T3=2.3324(T)周期比 0.75 0.75 0.78最大層間位移角 x 1/2345 x 1/2056 x 1/2325 y 1/932 y 1/493 y 1/898最大位移比/最大層間位移比 x 1.05 x 1.11 x 1.06 y 1.26 y 1.20 y 1.27最小剪重比 x 0.92% x 0.90% x 0.93%y 0.95% y 0.89% y 0.92%剛重比 x 2.85 x 2.93 x 3.26 y 2.92 y 2.60 y 3.51鋼框架分配的地震剪力標準值的最大值和結構底部總地震剪力標準值的比值8.72% 8.05% 7.16%

通過以上表格，可以得出，方案二位移指標不滿足規范要求，可排除。

方案一和方案三在整體指標上差別不大。其中，方案一采用了偏置的核心筒，根據規范的要求，墻肢宜均勻、對稱布置；且方案一采用了較多的一字剪力墻。因此，方案一在結構上較為不合理。故而，選取方案三。

4 結構方案的討論

高層鋼結構建筑采用框架———支撐結構體系時，受制于建筑平面布置，支撐的布置常常受到限制，在這種情況下，一般需采用鋼框架——鋼筋混凝土核心筒結構。

《高層建筑混凝土結構技術規程》 （JGJ3-2010) 里面的第十一章對于混合結構建筑方面有明確的規定。 考慮到核心筒的地位在鋼管混凝土框架——鋼筋混凝土核心筒結構體系中是非常重要的， 規范規定其核心筒墻體配筋較鋼筋混凝土框架——要將核心筒結構體系中核心筒的配筋率進行適當提高。這樣一來，可以促進提高其構造承載力和延性要求的目的的實現。

在工程施工過程中因為結構的外圍框架柱距很大并且梁高比較小，就會導致鋼框架的剛度較低而核心筒的剛度則會過于高，結構底部的剪力一般都主要由核心筒來承擔。在地震的強烈作用之下的核心筒墻體，可能出現嚴重的損傷，然后經內力重分布，而較大的地震作用會由外周鋼框架來承擔。因此，規范提出了筒體結構外周框架剪力的調整方法。

由上表可以看出，本建筑鋼框架部分分配的地震剪力標準值偏小，因此要根據JGJ3-2010 的內容做出相應的調整。應該將各層框架部分承擔的地震剪力標準值，增加到結構底部總地震剪力的百分之十五，再用各層核心筒墻體的地震剪力標準值乘以增大系數1.1，墻體的抗震構造措施，要在明確抗震等級提高一級之后使用。

根據以上內容可以知道，這項工程抗震構造措施等級為一級，核心筒墻體的抗震等級為二級。相比混凝土框架——核心筒結構在類似條件下的抗震等級提高較多。

5 結語

鋼和混凝土混合結構體系在降低結構自重、減小結構斷面尺寸、加快施工速度等方面有顯著的優點。但是，在混合結構設計中，有時由于鋼筋混凝土核心筒/剪力墻的剛度過大，使得鋼框架承擔的結構底部剪力偏小。此時的建筑結構，就無法很好的形成協同的雙重抗側力結構體系，想要得到更好的抗震性能，需加大鋼筋混凝土核心筒的配筋，從而加大了鋼筋混凝土部分的造價。因此，在建筑方案確定時，就應合理考慮鋼支撐/剪力墻的設置位置以及柱網尺寸的協調，為了在結構設計階段，能夠將雙重抗側力結構體系更好地實現。進行結構設計的過程中，應結合各方面情況，選取合適的結構方案。合適的結構方案可以使建筑在擁有良好的抗震性能的情況下合理的降低工程造價，取得良好的經濟效益。