王詩宜

（浙江省建工集團有限責任公司，浙江 杭州 310000）

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及裝配式建筑的普遍推廣，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑得到了廣泛的應(yīng)用。本文旨在通過對某混合結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)選型階段幾個方案的比較，淺談高層混合結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)選型。

1 建筑概況

這項建筑是一座商業(yè)建筑，其中地下2 層，地上19 層，地下室層高2.7 米以及地上部分層高是4.99 米，建筑的高度為94.81 米。長73 米以及寬18.9 米，長寬比較大。典型柱網(wǎng)尺寸是9m×5.7m 以及7m×5.8m。在地抗震設(shè)防烈度為6 度的情況下，場地類別為III 類以及基本風壓為0.45kN/m2。

2 結(jié)構(gòu)選型

最初考慮的是這個項目采用鋼管混凝土柱框架——鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)或鋼管混凝土柱框架——鋼支撐的結(jié)構(gòu)體系。 按照建筑需求該建筑縱向無法設(shè)置鋼支撐。根據(jù)規(guī)范要求，支撐應(yīng)雙向設(shè)置，故在縱向考慮設(shè)置剪力墻。在方案階段，考慮了以下三種結(jié)構(gòu)方案。

方案1：在樓電梯間及設(shè)備用房范圍設(shè)置偏置的鋼筋混凝土核心筒，在邊榀設(shè)置兩榀鋼結(jié)構(gòu)中心支撐框架。

方案2：在樓電梯間及設(shè)備用房范圍設(shè)置偏置的鋼筋混凝土核心筒，在6 個軸線上均勻設(shè)置一字形剪力墻。

方案3：在樓電梯間及設(shè)備用房范圍以及下方的商業(yè)用房范圍設(shè)置居中的鋼筋混凝土核心筒。

3 方案比較

方案一 方案二 方案三結(jié)構(gòu)自振周期（s） T1=3.0375(x) T1=3.0822(y) T1=2.9811(x)T2=2.9720(y) T2=2.9193(x) T2=2.6402(y)T3=2.2825(T) T3=2.3255(T) T3=2.3324(T)周期比 0.75 0.75 0.78最大層間位移角 x 1/2345 x 1/2056 x 1/2325 y 1/932 y 1/493 y 1/898最大位移比/最大層間位移比 x 1.05 x 1.11 x 1.06 y 1.26 y 1.20 y 1.27最小剪重比 x 0.92% x 0.90% x 0.93%y 0.95% y 0.89% y 0.92%剛重比 x 2.85 x 2.93 x 3.26 y 2.92 y 2.60 y 3.51鋼框架分配的地震剪力標準值的最大值和結(jié)構(gòu)底部總地震剪力標準值的比值8.72% 8.05% 7.16%

通過以上表格，可以得出，方案二位移指標不滿足規(guī)范要求，可排除。

方案一和方案三在整體指標上差別不大。其中，方案一采用了偏置的核心筒，根據(jù)規(guī)范的要求，墻肢宜均勻、對稱布置；且方案一采用了較多的一字剪力墻。因此，方案一在結(jié)構(gòu)上較為不合理。故而，選取方案三。

4 結(jié)構(gòu)方案的討論

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑采用框架———支撐結(jié)構(gòu)體系時，受制于建筑平面布置，支撐的布置常常受到限制，在這種情況下，一般需采用鋼框架——鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 （JGJ3-2010) 里面的第十一章對于混合結(jié)構(gòu)建筑方面有明確的規(guī)定。 考慮到核心筒的地位在鋼管混凝土框架——鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系中是非常重要的， 規(guī)范規(guī)定其核心筒墻體配筋較鋼筋混凝土框架——要將核心筒結(jié)構(gòu)體系中核心筒的配筋率進行適當提高。這樣一來，可以促進提高其構(gòu)造承載力和延性要求的目的的實現(xiàn)。

在工程施工過程中因為結(jié)構(gòu)的外圍框架柱距很大并且梁高比較小，就會導(dǎo)致鋼框架的剛度較低而核心筒的剛度則會過于高，結(jié)構(gòu)底部的剪力一般都主要由核心筒來承擔。在地震的強烈作用之下的核心筒墻體，可能出現(xiàn)嚴重的損傷，然后經(jīng)內(nèi)力重分布，而較大的地震作用會由外周鋼框架來承擔。因此，規(guī)范提出了筒體結(jié)構(gòu)外周框架剪力的調(diào)整方法。

由上表可以看出，本建筑鋼框架部分分配的地震剪力標準值偏小，因此要根據(jù)JGJ3-2010 的內(nèi)容做出相應(yīng)的調(diào)整。應(yīng)該將各層框架部分承擔的地震剪力標準值，增加到結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的百分之十五，再用各層核心筒墻體的地震剪力標準值乘以增大系數(shù)1.1，墻體的抗震構(gòu)造措施，要在明確抗震等級提高一級之后使用。

根據(jù)以上內(nèi)容可以知道，這項工程抗震構(gòu)造措施等級為一級，核心筒墻體的抗震等級為二級。相比混凝土框架——核心筒結(jié)構(gòu)在類似條件下的抗震等級提高較多。

5 結(jié)語

鋼和混凝土混合結(jié)構(gòu)體系在降低結(jié)構(gòu)自重、減小結(jié)構(gòu)斷面尺寸、加快施工速度等方面有顯著的優(yōu)點。但是，在混合結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有時由于鋼筋混凝土核心筒/剪力墻的剛度過大，使得鋼框架承擔的結(jié)構(gòu)底部剪力偏小。此時的建筑結(jié)構(gòu)，就無法很好的形成協(xié)同的雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，想要得到更好的抗震性能，需加大鋼筋混凝土核心筒的配筋，從而加大了鋼筋混凝土部分的造價。因此，在建筑方案確定時，就應(yīng)合理考慮鋼支撐/剪力墻的設(shè)置位置以及柱網(wǎng)尺寸的協(xié)調(diào)，為了在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，能夠?qū)㈦p重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系更好地實現(xiàn)。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)結(jié)合各方面情況，選取合適的結(jié)構(gòu)方案。合適的結(jié)構(gòu)方案可以使建筑在擁有良好的抗震性能的情況下合理的降低工程造價，取得良好的經(jīng)濟效益。