某框架—剪力墙结构设计分析
张 扬
【摘 要】结合工程实例，从地基、结构、节点三方面，阐述了框架—剪力墙结构的设计方法，并分析了场地地基处理、结构布置、结构计算中的注意事项，使该框架—剪力墙的结构设计满足适用性、安全性、美观性的要求。 【期刊名称】山西建筑 【年(卷),期】2016(042)010 【总页数】2
【关键词】框剪结构，地基，楼层，节点
1 工程概况
建筑平面整体布局呈“L”形。主楼平面长×宽为47.6 m×20.3 m，地下1层，地上6层，建筑总高度29.70 m。地下1层层高4.95 m，1层，2层层高5.10 m，3层～6层层高4.50 m，出屋面水箱间及楼电梯机房高3.40 m。主楼与裙楼高差较大，结合建筑平面布置方案，将伸缩缝、沉降缝和防震缝三缝合一设置，自下而上完全脱开，形成两个独立的结构单元。本工程依据使用性质为乙类建筑，主楼高度大于24 m属于民用高层建筑，且业主根据特殊使用需求首层和屋面设计活荷载为7 kN/m2、标准层为5 kN/m2，因此采用框架—剪力墙结构。
建筑设计使用年限50年，结构安全等级为二级。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，地震分组为第一组。主楼地震作用按8度、抗震措施按9度设计，结构抗震等级剪力墙为一级，框架为一级。
2 地基设计
建筑场地类别为Ⅲ类，属建筑抗震不利地段。可不考虑湿陷性对建筑物的影响，但为严重液化场地。主要液化土层为粉土和粉细砂，深度达地面标高下15 m，其下为卵石层，厚度未揭露。
主楼持力层粉土不满足承载力要求，且粉土层和其下粉细砂土层存在严重液化，为消除液化及提高地基承载力，结合周围环境，主楼地基采用振动沉管砂石桩+水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基，裙楼采用振动沉管砂石桩，其上铺设300厚级配良好的砂石褥垫层。施工时先打沉管砂石桩，后打CFG桩。桩平面布置图见图1。
沉管砂石桩桩体材料用含泥量不大于5%的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑等硬质材料，最大粒径不宜大于50 mm。沉管砂石桩的桩径400 mm,桩距1 500 mm，正方形布桩，有效桩长为14 m，保护桩长为500 mm，桩端进入卵石层内不小于0.5 m。CFG桩桩径400 mm，桩距1 500 mm，正方形布桩，有效桩长为10 m，保护桩长为500 mm，桩端进入粉细砂层内不小于2.0 m。CFG单桩竖向承载力特征值不小于240 kN，CFG桩复合地基承载力特征值不小于170 kPa。结合地基承载力及防水要求基础采用梁板式筏板基础。
3 结构设计
框剪结构剪力墙的布置通常应遵循“均匀、分散、对称、周边”的原则。剪力墙均匀分为几部分，分散布置在建筑平面上。在结构单元的平面上对称布置，使水平力作用线靠近刚度中心，避免产生过大的扭转。抗震设计时，宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。剪力墙布置在建筑平面周边，可以加大其抗扭转内臂，提高其抗扭转的能力。竖向宜贯通建筑物的全高，避免刚度突变。
为了满足建筑功能的适用性及美观性，本工程提高抗侧力的剪力墙只能布置在建筑四周角部。两柱之间满布剪力墙会使刚度过大，吸收地震力增多，高烈度区造成边框柱超筋。楼梯、电梯间楼板开洞较大，布置剪力墙予以加强。剪力墙相对集中布置的不足是墙体受力集中，配筋率较高，容易造成超筋。如果条件允许可将剪力墙分几部分均匀布置于几跨内，既能使整体结构满足计算要求，又能使墙柱构件配筋较小。典型楼层结构平面布置图见图2。
本工程结构构件截面：底层框架柱700 mm×700 mm，上部不受建筑造型影响处收缩为600 mm×600 mm；剪力墙X轴向墙体较少，墙厚为350 mm，Y轴向墙厚为300 mm；框架梁典型截面尺寸为350 mm×650 mm。抗震等级为一级的框架梁规范规定为四肢箍，梁宽350 mm可以较好地放置四肢箍筋，同时又能使剪力墙纵向钢筋穿过框架梁最外侧纵筋内。通过试算确定上部结构嵌固于基础，地下室顶板厚度取160 mm，其余楼层楼板厚度为100 mm，屋面板厚度为120 mm。墙柱混凝土强度等级底部加强区及约束边缘构件范围采用C35，其上为C30；梁板都为C30。
结构采用SATWE软件进行整体计算，分析时采用考虑扭转耦联影响的反应谱法并考虑偶然偏心影响，抗震分析时结构阻尼比取0.05，抗震设防烈度为8度。试算分析后，剪力墙受力较大部位在特殊构件补充定义里单独指定竖向配筋率，水平向配筋率根据计算确定。
经过SATWE软件计算后，通过查看下列计算结果检查结构设计是否合理： 1)轴压比。
考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值，控制结构的延性。
某框架—剪力墙结构设计分析
