某商业办公楼框筒结构连梁设计分析

d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2019.04.013某商业办公楼框筒结构连梁设计分析

朱粟郁

(上海世纪都城建筑设计研究院股份有限公司,上海202150

)摘 要: 该文以某商业办公楼工程为实例,

在7度抗震设防烈度区内进行框筒结构的计算,对抗剪超限的连梁,采用改变连梁截面,设置交叉钢筋㊁双连梁等结构处理方案,以满足结构设计要求㊂关键词: 框筒结构; 连梁; 超限

D e s i g na n dA n a l y s i s o fC o u p l i n g B e a m s o f F r a m e -t u b e S t r u c t u r e i naC o m m e r c i a lO f f i c eB u i l d i n g

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m e n t s c h e m e ss u c ha sc h a n g i n g t h ec r o s ss e c t i o no fc o u p l i n g b e a m s ,s e t t i n g c r o s sr e i n f o r c i n g b a r ,d o u b l ec o u p l i n g b e a m s a n do t h e r s t r u c t u r e s a r e a d o p t e d t om e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f s t r u c t u r a l d e s i g n .K e y w o r d s : f r a m e -

t u b e s t r u c t u r e ; c o u p l i n g b e a m ; t r a n s f i n i t e 收稿日期:2019-04-26.作者简介:朱粟郁(1991-),本科.E -m a i l :y u j

f 66@163.c o m 混凝土框架是筒体结构中的连梁,一般具有跨度小,受力特殊,连接的筒体剪力墙刚度又很大等特点㊂在结构受到水平力作用时,筒体中连梁受力较大,往往出现连梁计算配筋值超限的情况,给截面设计带来困难[1]㊂在平面较复杂的框筒结构中,某一根连梁的截面取值大小有时会对整个结构的动力特征造成较大影响,使周期㊁位移比等多项地震指标难以满足规范要求[

2]㊂因此平面复杂的框筒结构中的连梁设计往往比普通剪力墙结构中的连梁设计更为困难㊂由于工程项目本身存在的差异性,连梁的高度㊁跨度将受很多因素的影响,如建筑平面尺寸㊁建筑洞口高度㊁设备电气管道通过高度要求等㊂故应该根据工程的实际情况,尽量合理的设置连梁,使结构具有较好的抗震性能㊂针对上述问题,该研究选择某商业办公楼工程为实例,着重研究了框筒整体结构当中连梁对应的设计关键,旨在希望通过该研究为相关机构的设计提供相应的参考㊂1 工程概况

该项目位于江苏省常州市,为办公㊁商业(大型)综合建筑,由5座塔楼及大型裙房组成,建筑总高度为

104.300m ,地上24层,地下3层㊂其中3~6层为商业及办公区域,6层以上为办公楼㊂

根据‘建筑工程设防分类标准“(G B 50223 2008)规定,办公楼抗震类别为标准设防类(丙类)㊂该工程抗震设防烈度为7度,因裙房部分在断缝后,商业面积满足不超过7000m 2,故无需按重点设防类提高一度抗震措施㊂2 结构类型与布置

该项目为框架-核心筒高层建筑,标准层平面长39.600m ,宽39.600m ㊂筒体长17.6m ,宽16.4m ,面积为288.64m 2㊂图1为框架-

核心筒平面图㊂6

5建材世界 2019年 第40卷 第4期

根据‘建筑抗震设计规范“(G B 50011 2010)[3],该项目框架抗震等级为二级,剪力墙抗震等级为二级,框架柱距核心筒间距最大为12.5m ,

最小为9.5m ㊂框架柱截面尺寸由下至上依次为1200ˑ1200㊁1000ˑ1000㊁800ˑ800㊂框架柱混凝土等级最大采用C 60混凝土,

最小采用C 30混凝土㊂核心筒外围墙厚取400mm ,混凝土等级最大采用C 55混凝

土,最小采用C 30混凝土㊂主要框架梁截面为500ˑ600㊁400ˑ800㊁400

ˑ600,主要次梁截面为300ˑ600㊂核心筒内板厚为140mm ,核心筒外板厚为110mm ㊂该工程核心筒内的主要的连梁截面为400ˑ600㊁400ˑ700㊁400ˑ750㊂连梁净跨分别为1700mm ㊁2000mm ㊁2500mm ㊁3050mm ㊁3400mm 五种㊂

3 连梁与超限在框架-核心筒结构形式里,因建筑功能要求,往往会出现许多跨高比较小的连梁,这类连梁很容易出现超限㊂因为连梁是核心筒结构形式的重要耗能构件,同时也对剪力墙有约束变形,减小内力,改善墙肢的受力状态的作用,所以为了不让连梁在地震作用下过早的破坏,需要对连梁做到最优化的设计㊂该工程通过对连梁如何设计才能不超限进行深入探讨,满足连梁的延性要求㊂

4 连梁超限的解决方法

4.1 减小刚度折减系数

连梁在屈服时,两端会形成塑性铰,内力重分布,刚度减弱,因此在整体计算时,根据‘高层建筑混凝土结

构技术规程“J G J 3 2010第5.2.1条[4]:高层建筑结构地震作用效应计算时,可对剪力墙连梁刚度予以折减,折减系数不小于0.5㊂根据‘建筑抗震设计规范“G B 50011 2010第6.2.13条[5]:抗震墙地震内力计算时,连梁的刚度可折减,折减系数不小于0.5㊂在抗震设防烈度7度下连梁刚度折减系数一般取0.6或0.7㊂

按0.7取值,经过计算,跨度1700mm ㊁2000mm ㊁2500mm 的连梁依然出现超限,此时连梁截面为400ˑ600和400ˑ700两种㊂连梁刚度折减系数取0.55计算,

上述连梁仍有超限㊂故一般情况下,小跨高比连梁即使通过减小刚度折减系数依然无法完全解决超限问题㊂

4.2 加大或减小连梁截面面积

大部分框筒结构的连梁在宽度确定的情况下只能通过改变连梁的高度来获得最佳的设计值㊂连梁截面加大有助于增加抗剪承载力,但同时连梁分配的剪力也会变大,连梁刚度变强,容易过早的出现刚度和承载力退化㊂

在地震作用下,连梁截面越小,所受的剪力也越小,相反产生的轴力会变大㊂连梁截面越大,受到的剪力也越大,同时产生的轴力会变小㊂根据‘混凝土结构设计规范“G B 50010 2010第11.7.9条,

连梁截面设计应尽量控制高跨比不小于2.5来满足抗剪要求较为合理㊂

4.3 设置斜向交叉钢筋根据‘混凝土结构设计规范“G B 50010 2010第11.7.10条[6]:对于一㊁二级抗震等级的连梁,当跨高比不大于2.5时,

除普通箍筋外宜另配置斜向交叉钢筋,其截面限制条件及斜截面受剪承载力可按规定计算㊂当洞口连梁截面宽度不小于250mm 时,

可采用交叉斜筋配筋,其截面限制条件及斜截面受剪承载力应符合规定㊂将400ˑ700的连梁上设置斜向交叉钢筋,经设计验算,连梁可以满足设计要求㊂4.4 设置双连梁

双连梁是指两根连梁中部以50或100的水平缝隔开的上下两根连梁,

缝隙采用砂浆或减震材料填充㊂双连梁的实质是减小连梁高度的同时,增加连梁的宽度㊂如截面400ˑ1000的连梁设置为双连梁后,变为两根400ˑ450的连梁,相当于等效为一根800ˑ450的连梁的作用㊂

双连梁在抗剪截面面积基本不变的情况下,受到的剪力会大大降低㊂对于部分超限的连梁,在采用双连

梁设计后,计算结果会满足规范要求㊂

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