高层住宅框支剪力墙结构设计探讨
摘要:本文结合多年设计工作经验，以及工程案例，主要对高层住宅局部框支结构设计进行了阐述。以供参考。 关键词:框剪结构；转换层；设计； 前言
近年来,由于建筑设计和使用功能等的要求,导致很多在抗震设防区的住宅建筑在其中部附近开设了过洞或过人洞。这使得一些抗震墙无法落地,而仅靠剪力墙,结构总体刚度不够,必须要设置转换构件,通过转换构件将上部构件的内力传递到基础和地基。也常有一部分住宅建筑由于车位、底部景观架空通透、上部房间布局等因素, 造成了少量抗震墙无法落地。它们有一个共同的特点,就是转换层上的不落地抗震墙占该层总抗震墙的比例很小。由于转换层上下侧移刚度基本相同,这使得它们的一些特性更加接近抗震墙结构, 我们把这种介于抗震规范所讲的抗震墙结构和部分框支抗震墙结构之间的结构形式称为局部框支抗震墙结构。 1 工程概况
某高层住宅为框支剪力墙结构。主体高53.7m, 地上16层，2 层地下室层高3.5m;地上1层为居民活动空间, 高5.4m; 2 层～16层均为3.0m。抗震设防烈度7度,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, 其余部位为三级。 2 结构设计中的计算和分析 2. 1 转换体系的选取与计算
框支转换层楼板在地震中受力变形较大, 其在整体电算中的模型选择很关键。由于工程转换梁上部层数多,地震时楼板将传递相当大的地震力, 其在平面内的变形是不可忽略的。因此采用弹性板或弹性膜的计算模型较为适宜。由于弹性板的平面外刚度在整体计算中已被计入, 相当于考虑了板对梁的卸荷作用,会使梁的设计偏于不安全。在进行整体结构分析时,将转换层楼板用弹性膜单元模拟。
2. 2 嵌固端与转换层楼板板厚的确定
工程以±0.000板作为嵌固端, 既保证上部结构的地震剪力通过地下室顶板传递到全部地下室结构, 同时能够保证上部结构在地震作用下的变形是以地下室为参照原点。规范中规定: 当地下室顶板作为上部嵌固端部位时, 地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。故地下室顶板厚度取200mm,同时,为了有效地将水平地震力传递给剪力墙,在应力集中的楼层,将楼板厚度加大, 转换层楼板取180mm, 与其相邻的层也适当加厚至150mm。考虑抗震需要, 施工图阶段时更有意提高转换层配筋率,使单层配筋率达到0.35 % ,以进一步提高转换层楼板和框支大梁共同作用的能力。考虑到梁宽大于上部剪力墙的两倍, 宽度较宽, 对边转换梁, 板面钢筋不是简单地要求伸入梁内满足锚固要求即可,而是要求必须贯穿梁顶截面,以确保梁内扭矩在板上的有效传递。 2. 3 框支柱与剪力墙底部加强部位墙厚的设计
框支柱作为框支剪力墙结构体系中重要的构件, 它的安全度直
接决定了整栋建筑的抗震潜力, 因而框支柱的延性和承载力成为设计的关键。框支柱应在计算的基础上,通过概念设计和抗震措施(构造措施) 进行设计。调整框支柱总剪力不小于0.3,框支柱的抗震等级定位一级,为了增加其延性, 轴压比不超过0.4,其最小配箍特征值比一级增加0.02采用,框支层剪力墙轴压比控制在0.6以内,以保证剪力墙有足够的刚度。
抗震设计时, 剪力墙的底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围, 其目的是在此范围内采取增加构造边缘构件箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施,避免脆性的剪切破坏,改善整个结构的抗震性能。针对本工程结构的特点,设计中有以下两点特别之处:
(1) 一般情况下, 高层建筑结构底部加强部位的剪力墙厚度应按照《高层建筑混凝土结构技术规程》规定取值。但对于本工程而言,由于底部层高较大,对于电梯井处剪力墙布置较多,相对的轴力较小,其截面按照上述方法取值则显得的不是很经济合理。因此,针对本工程的具体设计,剪力墙截面厚度适当的减少,同时严格按照《高层建筑混凝土结构技术规程》附录d 以下公式(1) 计算墙体的稳定。
(2) 在保证上部住宅剪力墙强度及层间位移满足规范的前提要求下, 尽量减少上部剪力墙数量, 减薄厚度, 转换层以下厚度加大,以减少结构上部刚度,增大下部刚度。同时, 由于转换层上下刚度的突变对上部相邻几层剪力墙造成的影响, 故而除了对转换层
高层住宅框支剪力墙结构设计
