摘要：介绍某高层的建筑结构设计方案，并对该高层方案的计算模型和关键部位的设计作介绍。
关键词：高层,剪立墙结构,局部框支框架转换
工程概况
本工程位于广东连州市，该地区为不抗震地区;本工程为集商场、办公、车库和公寓一体的高层建筑;地下一层为设备房和消防水池，地上1~2层为商场，3层为办公楼，4~5层为停车库，6层~23层为公寓;建筑总高度为77.25m。由于功能的复杂和布局的限制，本工程只能采用剪力墙+局部框支框架转换。
2.结构体系的确定
本高层地处连州，属于不不抗震地区，该建筑的总高度为77.25m;考虑本工程的复杂性，故本工程按抗震烈度6度第一组设计。
由于建筑功能的要求，本工程2-5轴/2-F轴和2-5轴/2-H轴的位置在1~5层做1200x1400的框支柱，作为6层以上2-5轴/2-F轴和2-5轴/2-G轴的位置的两道剪力墙的转换框架。根据《建筑抗震设计规范》GB5011-2010第6.1.1条的条文说明的第5条，仅个别墙体不落地，例如不落地墙的截面面积不大于总截面面积的10%，只要框支部分的设计合理且不致加大扭转不规则，仍可视为抗震墙结构，其适用最大高度仍可按全部落地的抗震结构确定。所以本工程按抗震墙结构确定抗震等级，转换框架和传力路径的剪力墙按框支框架确定。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第10.2.6条：对部分框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按本规程表3.9.3条的规定提高一级;和第10.2.2条：带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，宜取至转换层以上两层且不宜少于房屋高度的1/10;查表3.9.3得：本工程的-1~8剪力墙按四级抗震设计，转换框架和传力路径的相邻的剪力墙(下图1阴影部分)按一级抗震设计;转换框架梁按二级抗震设计;8层以上全部按四级抗震设计。
3.计算分析
3.1计算程序的选用
本工程结构设计采用广夏GSSAP软件分析计算;该程序采用墙元模拟剪力墙。
3.2程序使用的注意事项
(1)程序平面输入时应注意人工指定框支柱、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。
(2)对于一字型墙肢出现与其平面外方向的楼面梁连接时,为降低梁端弯矩对墙的不利影响,在程序计算中将梁与墙相交处作铰接处理,减少梁对墙产生的平面外弯矩。此时,在墙与梁相交处设置暗柱,并按计算确定其配筋。
(3)剪力墙之间的连结梁应根据具体情况指定为连梁或框架梁。对一端或两端与剪力墙相交的梁会在程序中默认为连梁,计算中程序会对其刚度进行折减后再计算其内力;而对跨高比较大(>5)的连梁,其受力模式接近框架梁,此时应将该类梁人工定义为框架梁,以求内力分析的准确。
4.结构分析的主要结果
1).层侧向刚度比的比值不满足的已经放大该层的地震剪力;本层/上层的楼层承载力比值均满足规范要求。
2).扭转第1周期/平动第1周期=1.574274/2.441209=64.49%
3).
4).
从上表可以看出，该楼属于扭转Ⅰ类不规则。
5). 柱倾覆力矩占比例均少于10%。
从本工程的模型计算结构中可以看出,在该结构布置情况下,结构的周期、位移、转换层上下刚度比等指标均能满足现行相关规范的要求。
5.结构构件的设计
1)框支柱设计
本工程框支柱抗震等级为一级,轴压比限值为0.6。框支柱主要截面取120OX1400,计算结果表明,两个框支柱的受力较为均匀,轴压比分别为0.42、0.59。因而,转换层下框支柱的变形一致性较好。框支柱的剪力设计值按柱实配纵筋计算并乘以放大系数1.25。柱内全部纵向钢筋的配筋率不小于1.2%,箍筋沿柱全高采用不小于Φ12@100井字复合箍,体积配箍率均不小于1.5%,使柱具有—定的延性,实现强剪弱弯。框支柱在上部墙体范围内的纵向钢筋伸人上部墙体内一层,其余柱筋锚入梁或板内。
2)剪力墙设计
墙体的水平和竖向分布筋除满足计算要求外,同时也满足最小配筋率的限值。(图1)阴影部分底部加强区的剪力墙中按规范要求设置约束边缘构件,约束边缘构件的纵筋配筋率控制≥1.2%,且体积配箍率的设计应满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第10.2.6条的要求。
3)框支梁的设计
本工程框支梁抗震等级为二级，本工程的框支主梁的梁高2700mm，梁主筋配筋率除满足计算外,还不小于0.4%,上部主筋沿梁全长贯通,下部主筋全部直通到柱或墙内,沿梁腹部设置不小于Φ20@150的腰筋,于梁中部设置—排Φ20的抗裂纵筋,抗裂纵筋根数同箍筋肢数,梁箍筋Φ14@100全长加密。
4)转换层的楼板设计
转换层中转换框架传力路径的楼板均为180mm,配置双层双向的钢筋，钢筋每个方向的总配筋率不宜少于0.6%。
6. 小结
通过对本工程的设计，对局部框支框架转换有了一个更深刻的认识，对相关规范有个更深刻的了解。
[参考文献]
[1]《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)
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