安麗麗

(中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦 124011)

1 工程概況

本工程長度45.84 m，寬度13.64 m，從室外地坪到主要屋面高度為33.2 m，建筑面積6 932 m2。主要由11層建筑組成，其中地上1層為車庫和商網(wǎng)，地上10層為住宅。

該工程所處地理位置情況概述:地震烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度0.10g，設(shè)計地震分組是第一組，Ⅱ類場地?；撅L(fēng)壓為0.65 kN/m2，地面粗糙度 B類;基本雪壓0.4 kN/m2;1層商網(wǎng)要求大通透玻璃，住宅要求大飄窗，給剪力墻布置增加了困難。上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，下部基礎(chǔ)形式為獨立承臺—灌注樁基礎(chǔ)。

2 結(jié)構(gòu)布置

框架—剪力墻結(jié)構(gòu)布置形式分為四種:框架與剪力墻(單片墻、聯(lián)肢墻或較小井筒)分開布置;在框架結(jié)構(gòu)的若干跨內(nèi)嵌入剪力墻(帶邊框剪力墻);在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)內(nèi)連續(xù)分別布置框架和剪力墻;上述兩種或三種形式的混合。具體應(yīng)用到本方案，假定框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%，但不大于50%。所以剪力墻是抗震的第一道防線，剪力墻的合理布置就尤為重要。首先，剪力墻布置宜簡單、規(guī)則，宜沿兩個主軸方向雙向布置，并且兩個方向的側(cè)向剛度不宜相差過大。其次，剪力墻宜自下而上連續(xù)布置，避免剛度過大。最后，剪力墻開洞宜上下對齊、成列布置。據(jù)此原則，首先在三處電梯井筒布置了剪力墻，墻厚根據(jù)構(gòu)造要求初步定為250 mm厚，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。

計算結(jié)果顯示，框架部分承擔(dān)的傾覆力矩為53%，剪力墻承擔(dān)的傾覆力矩為47%，T周期比1.7。根據(jù)計算結(jié)果，與原來預(yù)想結(jié)果不一樣。按照《高規(guī)》8.1.3條，方案進行第二次調(diào)整，于是就逐步在四周增加了短肢剪力墻。第二次增加兩片短肢剪力墻(具體位置見圖1)，第三次增加四片短肢剪力墻(具體位置見圖1)，表1是兩次增加量的比較結(jié)果。

通過結(jié)果可以看出，增加剪力墻效果很顯著，依照經(jīng)濟的原則，選擇第二種方案進行重點優(yōu)化。計算顯示，底層帶端柱的短肢剪力墻軸壓比超限，增加墻厚至270 mm，端柱相應(yīng)增加到540×540，墻截面高度為900 mm，結(jié)果又出現(xiàn)了新的問題:墻肢截面高度與墻厚的比值小于4，所以在最后出圖的時候，此段墻肢要按照柱的構(gòu)造要求進行配筋。查看計算結(jié)果，位移比超限，于是又增加周邊柱子和梁的截面，最終將位移比控制在1.5范圍內(nèi)。高規(guī)規(guī)定:抗震設(shè)計時，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的各層框架總剪力應(yīng)符合下列規(guī)定滿足Vf?0.2V0的樓層，其框架總剪力不必調(diào)整;不滿足的其框架總剪力應(yīng)按0.2V0和1.5Vfmax二者的較小值采用。各層框架承擔(dān)的總剪力調(diào)整后，應(yīng)按調(diào)整前、后總剪力的比值調(diào)整每根柱子與之相連框架梁的剪力及端部彎矩，框架柱的軸力不調(diào)整。再次檢查框架—剪力墻中框架柱承擔(dān)的剪力，發(fā)現(xiàn)剪力不足0.2V0，調(diào)整剪力，注意此調(diào)整剪力是在滿足抗規(guī)5.2.5條最小剪重比的前提下進行的調(diào)整。

圖1 增加短肢剪力墻示意圖

表1 增加短肢剪力墻的結(jié)果表

3 結(jié)構(gòu)計算分析

最終該主體結(jié)構(gòu)采用增加兩片小墻肢方案，并用中國建筑科學(xué)研究院編制的pkpm-SATWE程序進行計算，計算結(jié)果見表2。

1)周期比。

表2 計算結(jié)果表

結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比:Tt/T1=1.019/1.162=0.80，小于 0.9，滿足《高規(guī)》3.4.5 條。

2)位移比。

最大位移比為在偶然偏心作用下Y方向最大位移與層平均位移的比值:1.48(第1 層第1 塔)，滿足《高規(guī)》3.4.5。

3)剛度比。

Ratx2，Raty2:X，Y方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度90%，110%或者150%比值;110%指當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高1.5倍時，150%指嵌固層。

最小值 Ratx2=1.279 7，Raty2=1.253 2，均滿足《高規(guī)》3.5.1。

4)位移角。

荷載頂點位移(mm)頂點相對位移最大層間相對位移Δui/hi，X 向風(fēng)力12.1/4 648，Y 向風(fēng)力 12.1/1 702，X 向地震力 12.1/1 396，Y 向地震力5.1/1 480。

最大樓層層間相對位移為1/1 396，滿足《高規(guī)》3.7.3樓層層間最大位移與層高之比的限制1/800。

5)剪重比和等效質(zhì)量系數(shù)。

滿足《抗規(guī)》5.2.5條要求的 X，Y向樓層最小剪重比 =1.60%;X，Y 方向的有效質(zhì)量系數(shù) 95%，滿足《高規(guī)》5.1.13。

6)受剪承載力之比。

X方向最小樓層抗剪承載力之比:0.86層號∶1塔號∶1，Y方向最小樓層抗剪承載力之比:0.82層號∶1塔號∶1，Ratio_Bu滿足《高規(guī)》3.5.3 條。

7)剛重比。

X向剛重比EJd/GH＊＊2=7.83，Y向剛重比EJd/GH＊＊2=8.15。該結(jié)構(gòu)剛重比 EJd/GH＊＊2 ＞1.4，能夠通過高規(guī) 5.4.4 的整體穩(wěn)定驗算。該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH＊＊2＞2.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)。

8)0.2V0調(diào)整系數(shù)。

首層框架承擔(dān)的剪力值很小，所以應(yīng)按《高規(guī)》8.1.4條進行調(diào)整，即框架總剪力應(yīng)按0.2V0和1.5Vfmax二者的較小值采用。

4 結(jié)語

通過比較得出:1)增加一些短墻肢對框架—剪力墻結(jié)構(gòu)作用非常明顯。短肢剪力墻墻厚與填充前墻厚相同，各墻相連的連梁處在同一平面內(nèi)，避免梁柱可能凸出墻面的情況，墻肢可長可短，可多可少，靈活布置，容易滿足扭轉(zhuǎn)的需要。2)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻為抗震的第一道防線，應(yīng)保證剪力墻數(shù)量及計算的安全。在調(diào)整框架—剪力墻模型過程中，目標(biāo)為調(diào)整到按照框剪模型計算時，先不要著急增加柱子截面，而應(yīng)首先想辦法從有限的平面圖中找到合適的地方增加墻肢。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 康 樂.某學(xué)院綜合樓結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].山西建筑，2012，38(21):66-67.