高层建筑工程的框支剪力墙结构设计

高层建筑工程的框支剪力墙结构设计

发表时间：2019-06-26T10:49:24.790Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：樊越

[导读] 本文对高层建筑工程的框支剪力墙结构进行设计上的解析，采用分析建筑实例的方式增加结构设计的论述合理性。

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摘要：本文对高层建筑工程的框支剪力墙结构进行设计上的解析，采用分析建筑实例的方式增加结构设计的论述合理性。其次对框支剪力墙的设计以及措施要点进行重点论述，主要集中在各项设计指标的规格确定上。最后解析了结构上的措施落实方法与相关要求，仅供专业人士的参考与借鉴。

关键词：高层建筑；框支剪力墙；结构设计

我国经济社会的不断发展，让建筑行业的建设水平要求不断增长。因此为了让这些要求得到更为良好的满足，建筑结构上设计方法应得到更为实际的优化，或是依据建设工程的实际情况对采用的设计方式进行甄选。当前建筑行业中经常出现现象是上下空间布置上的转换，与常规的建筑结构设计存在较大不同，因此延伸出了结构转换层的设计。

1 工程概况介绍

某高层建筑工程的建筑面积大概为 25000m2，建筑高度为 93m 左右，共 30 层，其中地下 2 层，地上 28 层。地下每层 4m，地上 1~3层是作为商业建筑，高度为 4.1m，其余为住宅建筑，高度为每层 3m。为能够同时商业区和住宅区的要求，采用的是部分框支剪力墙结构，在三层的顶部使用的是梁板式转换构件来进行非落地式剪力墙内力的传递。此处的抗震设防烈度是Ⅵ度第一组，拟建Ⅱ类场地，特征周期是 0.35s，基本地震加速度 0.05g。根据相关规定的要求：框支梁抗震等级一级，框支柱的抗震等级为一级，非底部加强区剪力墙的抗震等级三级，底部加强区剪力墙抗震等级一级。其中，底部加强区的范围是地下室的地板到转换层上两层。

2 结构的概念设计以及布置

2.1确定结构相关指数规格

在此项工程中，地下室的顶板的厚度是 200mm，使用的是双层双向的配筋，对于每层每个方向的配筋率控制在 0.25%以上。因为此工程中地下室整体的刚度在相邻的上部楼层刚度的两倍以上，达到了其作为上部结构的嵌固位置的要求。另外，为加强地下室顶板的刚度，所采用的是现浇梁板的结构，转换层使用梁板式结构，厚度为 200mm，每层每方向的配筋率在 0.25%以上。在楼板里的钢筋需要锚固在墙体活着边梁里。筒体外围的楼板和落地式的剪力墙应该减少开洞数量，在比较大的洞口和楼板的边缘都应该设置边梁，此处边梁的截面应该至少为板厚的两倍，全截面的纵向的钢筋的配筋率应该在 1.0%以上。除此之外，以转换层为标准，其上下两层的楼板也都应该进行加强处理，大概板厚 150mm，且为双层双向配筋。

2.2 确定转换层的措施力度

带转换层的结构比较复杂，因此在此采用的是梁板式的转换构件，其传力途径和受力都比较明确。转换层的楼板厚度取 200mm。每层每方向的配筋率在 0.25%以上以提高达到非落地式剪力墙的内力传递的可靠性的目的和效果。相关规定显示，楼层的侧向刚度和等效侧向刚度二者共同决定了转换层的上下刚度比。其楼层的侧向刚度应比相邻的上部楼层的此项数值的 60% 还要大。此数值若是太小，那么转换层的上层的墙体比较容易被破坏；若是太大，则转换层形成薄弱层的概率就会增大很多。其等效侧向刚度最好无限的趋向于1。

3建筑工程之中设计剪力墙结构中应该关注的重点

3.1合理设计剪重比

在抗震设计比中，剪重比是一个非常重要的参数，在高层建筑框支剪力墙结构的设计中更是如此。剪重比是否合理、规范，对剪力墙来说具有十分重要的意义。如果剪力墙结构的设计周期比较长，它将会受到地面位移及加速度变化的破坏，而传统的振型分解法又难以作出准确的计算。由于地震影响系数往往波动很大而且下降较快，在长期的作用下给选值增加了难度，由此计算出来的结构效应可能不符合实际情况。因此，在建筑框支剪力墙结构设计中，必须要与各楼层水平地震力确定其最小值，满足了该最小值才能符合安全方面的要求。如果满足不了，则应进行及时的调整。

3.2刚重比设计

刚重比设计与剪力墙结构的整体稳定性息息相关，刚重比是结构刚度与重力荷载之比，也是重力二阶效的主要参数。在建筑框支剪力墙结构设计中必须要重视刚重比的设计，使其满足建筑结构设计的相关要求。如果出现设计不合格的情况，有可能会引起结构失稳甚至倒塌。此外，在计算建筑框支剪力墙结构的时候应符合相关规定，结合工程实际对每层刚重比进行设计。

4结构计算和分析

计算环节开始之前，应对框支剪力墙结构设计上的相关指数要求进行了解，然后再依据建筑的实际状况对部分框支剪力墙的机构内力进行设计，首先是将一级框的支柱地震作用产生乘以1.5倍系数，然后将一级框支柱的上部与底层柱的剪力与弯矩设计值乘1.1倍系数；与转换层相连接的一级框支柱上部与底层柱的下截面弯矩组合数值乘1.5倍系数；框支和框架的地震倾覆力矩应设置应低于总构造承受的二分之一。

为了保障楼层之间的稳定性，应在每个楼层都设置10根或是10根以上的楼层框支柱，转换层数量超过2层时，每一层的框支柱剪力应为结构基底与剪力的30%，一级落地的剪力墙底部加强区弯矩设计数值应得到专业人士的注意，应是墙底截面地震作用组合的弯矩数值的1.5倍。

此次工程的结构分析软件使用的是PMSAP2 和 SATWE，先计算建筑的整体内力位移，然后对受力情况较为复杂的转换梁进行无限元应力进行分析，校正核算配筋的使用数量。其次是进行一系列的计算与校验，让结构中的弹性时程结果得到分析，发现楼层的位移曲线平缓且没有发现突变问题，也就是说整体结构较为稳固，不存在薄弱的地方。此工程对于抗侧移的刚度方法使用正确，并且较为有效。

5加强结构抗震措施

高层建筑中的转换层构成都较为复杂，因此为了加强转换层的稳定性，针对关键部位，专业技术人士都会采用一些技术措施进行加强处理。底部的加强层与相邻的上层设约束边缘的构件等部位应得到严格的箍筋、拉筋、纵筋控制，同时让这些节点的最小配筋率可以达到