钢筋混凝土框架剪力墙结构设计论文

钢筋混凝土框架剪力墙结构设计探讨（遂溪县建筑工程质量监督站，广东，遂溪，524300）

【摘要】剪力墙结构因其良好的适用性和抗震性,广泛应用于在我国的高层建筑中。本文结合工程实例，分别介绍了钢筋混凝土剪力墙结构的地上及地下设计，并通过对结构计算的分析，提出了施工注意事项，以期指导同类工程建设。

【关键词】剪力墙；地下结构设计；地上结构设计；结构计算分析；注意要点

剪力墙结构广泛运用于现代高层建筑，是高层建筑中的主要结构形式。目前，越来越多的剪力墙结构高层建筑拔地而起，但是，随之而来的是我们发现这些工程在设计上还存在着一些需要改善的地方。因此，为正确设计出完善的剪力墙结构，就必须了解剪力墙的特性,发挥其所长,克服其所短,做好数据分析，正确进行结构布置施工。

1 工程概况

本工程由22层塔式建筑和18层板式建筑组成，建筑面积38351m2，框架剪力墙结构，基础形式为桩筏基础。地下1层为车库；地上3层为商场；4层以上为住宅。室外地坪主要屋面高度:22层为66．58m，18层为52．67m。

该项目基本风压为0．35kn/m2，地面粗糙度c类；基本雪压0．3kn/m2；地震烈度为7度，设计基本地震加速度0．10g，设计地震分组是第一组，ⅱ类场地；单位荷载重为190t/m2，地下室深

为4．6m，对差异沉降敏感。

2 地下结构设计

2.1 场地工程地质条件

根据岩土工程详细勘察报告书，拟建场地工程地质条件见表1。

表1 拟建场地工程地质条件

2.2 地下水

本场地地下水主要为赋存于①人工填土及第四系粘性土层中的为上层滞水，水量较小，分布不均匀，受大气降水和地表水补给，水位季节性变化，未形成连续稳定水面，勘察期间测得部分钻孔中的上层滞水稳定水位埋深为1．6m～2．00m，相当于标高39．85m～40．64m。赋存于④中粗砂，⑤圆砾。勘察期间，测得地下水稳定水位埋深为0．50m～6．20m，相当于标高31．87m～37．21m。

2.3 基础设计

本工程塔楼与其周边裙房、纯地下室之间的荷载差异较为悬殊，必然造成较大的差异沉降。经过计算，高层建筑如果采用天然地基上的筏板基础其平均沉降值约为140mm，而裙房和纯地下室部分的沉降仅为40mm。裙房、纯地下室部分的基底平均建筑荷载低于原位土体重力，使得高层建筑地基土的侧限条件被永久性削弱，将影响相关部位地基承载力的充分发挥。基于以上因素的考虑，本工程的基础方案确定为人工挖孔桩筏板基础。施工期间在塔楼与裙房、纯地下室间设置沉降后浇带，以减少差异沉降的影响。

3 地上结构设计

3.1 结构布置

在框架剪力墙结构中，剪力墙是主要的抗侧力构件。如果仅在一个主轴方向布置剪力墙，将会造成两个主轴方向的抗侧力刚度悬殊，无剪力墙的一个方向刚度不足且带有纯框架的性质，与有剪力墙的另一方向不协调，地震时容易造成结构整体扭转破坏。本工程平面布置呈矩形，在两个方向均布置了剪力墙成双向抗侧力体系，有效的减小了层间侧移。

3.2 转换层设计

带转换层的高层建筑结构属于不规则的复杂结构，在地震作用下容易形成敏感的薄弱部位，造成地震震害。转换层的设置位置对高层建筑结构的抗震性能有重大的影响。高层建筑结构底部转换层的位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下结构内力传递途径的突变也会加剧，而且，转换层的位置越高，落地剪力墙或筒体易出现弯曲裂缝，从而使框支柱的内力增大，转换层上部附近的剪力墙易于破坏。总之，带转换层的高层建筑结构，底部转换层的位置越高对抗震越不利。

工程采用框架剪力墙结构体系，地下停车库采用框架结构，主楼1层～3层为商场，甲方要求尽可能减少落地剪力墙数量，以保证使用空间，增加了设计的难度。为保证主体结构竖向刚度均匀，避免刚度突变形成薄弱层，《高规》规定当转换层设置在地面以上第1层时，可近似采用转换层上、下结构等效剪切刚度γ表示转换层上、下结构刚度的变化，抗震设计时γ不应大于2。当转换层设

置在地面以上第2层及第2层以上时，抗震设计时γ不应大于1．3。本工程采取了如下措施:

3.2.1 在满足层间位移的前提下，尽量减少转换层上部剪力墙的数量，加大剪力墙上洞口的尺寸，减少连梁高度，以减少上部刚度。

3.2.2 经得甲方同意降低三层商场的高度，由原来的5．7m改为3．6m，增大了转换层下部刚度。

3.2.3 加大底部墙体厚度，一层墙厚450mm，二层墙厚400mm，三层墙厚350mm，四层以上墙体厚度取200mm。

4 结构计算分析

该主体结构采用中国建筑科学研究院编制的satwe程序进行计算分析，将上部结构与地下室作为一个整体进行设计计算。其地震作用下用vss求解器考虑扭转耦联时的振动周期。

4.1 结构周期见表2。

表2 结构振动周期

第1扭转周期与第1平动周期的比值为0.29，小于0.9，满足《高规》第三章4.3.5条。

4.2 结构位移见表3。

表3 结构位移

最大楼层层间相对位移为1/1972小于1/800，满足《高规》4．6．3条。

4.3 剪重比和等效质量系数。x，y方向最小剪重比大于1．6%，

x，y方各有效质量系数大于90%，满足《高规》5．1．13。

4.4 0．2q0调整系数。首层框架承担的剪力值很小，所以应按《高规》8．1．4条进行调整，即框架总剪力应按0．2q0和1．5vf，max二者的较小值采用。

4.5 转换层上下等效侧向刚度比γ。x向γ=0．48；y向γ=0．36小于1．3，满足《高规》附录e．0．2条的规定。

4.6 结构整体稳定验算结果。

x向刚重比ejd/gh＊＊2=5．21，

y向刚重比ejd/gh＊＊2=3．64。

该结构刚重比ejd/gh＊＊2大于1．4，能够通过高规5．4．4的整体稳定验算。

该结构刚重比ejd/gh＊＊2大于2．7，可以不考虑重力二阶效应。

5 施工注意要点

5.1 高层建筑与裙房之间设置后浇带后，施工中应注意将后浇带两侧之构件妥善支撑，同时也应注意由于设置后浇带可能引起各部分结构的承载力问题与稳定问题，必要时应进行补充计算。设置后浇带后，使裙房挡土墙的侧压力不能传递至高层建筑主体结构上，如果支撑不当，施工时可能发生事故。在地基的承载力、变形和稳定性满足要求的条件下，沉降后浇带也可设置在高层建筑与裙房交界处裙房一侧的第一跨内。

5.2 底盘部分的剪力墙应提高混凝土的强度等级，加大其截面