王玨

摘要：本文以高層鋼結構住宅項目實例，介紹該工程的主要特點和結構分析的有關內容，工程采用鋼管混凝土框架-核心筒結構體系，局部采用鋼板剪力墻，還包括結構布置、抗震設計等。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構住宅；鋼板剪力墻；設計分析

1、工程概況

本工程由A、B兩棟高層住宅和與其連接的地下室組成，總建筑面積為48331.43㎡。A棟塔樓采用混凝土結構，建筑高度89.1m，地上共29層；B棟為混合結構，建筑高度92.1m，地上共3O層。地下室共兩層，采用框架結構。本文主要針對對B棟結構進行介紹。

B棟結構設計使用年限為5O年，結構安全等級二級?？拐鹪O防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類，設計特征周期T一0.45S，抗震設防類別為丙類；取5O年一遇基本風壓0.75kN/m，承載力計算時按基本風壓的1.1倍采用，地面粗糙度C類。

2、結構體系及布置

本工程B棟主樓為高層建筑，結構體系為矩形鋼管混凝土框架-核心筒結構，局部設置鋼板剪力墻，地下室頂板作為上部結構的嵌固端。根據JGJ3—2010《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的要求，混凝土核心筒及鋼管混凝土柱抗震等級按二級設計，根據GB50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》的要求鋼梁及鋼板剪力墻抗震等級按三級沒計。

外圍框架柱采用矩形鋼管混凝土柱，截面尺寸最大為口600×350×28，其在地下部分設計為鋼骨混凝土柱，以防止剛度突變；鋼梁主要采用焊接H型鋼梁，外框柱鋼梁主要截面為H480×150×8×14，其余框架鋼梁主要截面為H480×300×12×25；樓面次梁主要截為H48o×150×6×8/10；鋼板剪力墻采用6mm厚鋼板加向加勁肋的形式。核心簡墻體厚度為200，250～300mm；核心筒墻體混凝土強度等級為C3O—C60，鋼管混凝土柱內灌混凝土強度等級為C45一C6O，鋼結構材質Q345B，典住宅樓層平面見圖1。

圖1 標準層結構平面

3、超限情況

參照JGJ3—2010、GB50011—2010及廣東省標準DBJ15—92—2013《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》，根據結構平面布置及試算結果，工程存在以下超限內容：1）建筑平面凹凸尺寸大于相應投影方向總尺寸的3O%，即9.3m>21.5m×30%=6.45m，不符合凹凸規(guī)則條件；2）規(guī)定水平力作用下，考慮偶然偏心的最大扭轉位移比為1.3>1.2，為扭轉不規(guī)則結構。

4、結構整體分析

采用SATWE三維空間分析軟什對汁算模進行了多遇地震作用和風倚載作用下結構的內力和位移計算。整體汁算時采用剛性樓板假定，考慮雙向地震作用及扭轉耦聯(lián)的振動影響。中梁剛度放大系數(shù)按JGJ3—2010取值，周期折減系數(shù)為0.9，結構阻尼比0.4，連梁剛度折減系數(shù)為0.65。前3階振型詳見圖2，主要計算算結見表1。

圖2 結構前3階振型

5、靜力彈塑性推覆（Pushover）分析

為了實現(xiàn)“大震不倒”的第三水準抗震設防目標，對結構進行了第二階段的抗震設計，即罕遇地震作用下的結構彈塑性變形驗算。計算軟件采用PK—PM的PUSH模塊。根據JGJ3—2010第11.1.5條和第3.7.5條規(guī)定，框架-核心筒結構層間彈塑性位移角限值為1/100。分析本工程的彈塑性靜力推覆分析的結果，用以確定建筑潛在的薄弱層和建筑的塑性鉸形成機制，推覆分析的曲線也用于估算罕遇地震下的彈塑性位移，考察其是否能夠滿足結構的抗震性能目標。

分析結果表明，結構能力譜與罕遇地震作用下的需求譜剛好好相交，且能順利穿越需求譜，在該交點即在性能點時：X向最大層問位移角為1/325，Y向的最大層問位移角為1/253，均滿足JGJ3—2010要求。其桿件塑性鉸分布見圖3。

6鋼板剪力墻設計

本工程在初步設計中，兩個方向的抗側剛度均不滿足JGJ3—2010要求，由于建筑功能限制無法設置混凝土剪力墻和鋼支撐，故采用沒置厚度較薄的鋼板剪力墻的方式增加結構剛度。

由于SAFWE無法直接建立鋼板剪力墻單元，故采用鋼管支撐等剛度模擬的方法計算，具體思路為：首先在模型中不設支撐，不考慮側向荷載，初步確定梁柱截面，確保其在豎向倚載作用下滿足要求；然后在模型中添加支撐，同時考慮風荷載、地震作用，確保結構整體的層間位移角等滿足規(guī)范要求。

7圍護結構設計

樓板采用自承式樓板，該模板系統(tǒng)是將樓板中鋼筋在工廠加工成鋼筋桁架，再將鋼筋桁架與底部模板（包括鍍鋅鋼板、竹膠板、預制混凝土薄板等）連接成一體的立體板材。在建設現(xiàn)場，將模板直鋪設在鋼梁上，進行簡單的附加鋼筋工程，便可澆筑混凝土，形成混凝土樓板。

室外和室內墻體均采用輕質高強灌漿墻。該系統(tǒng)是一種新型、非承重墻體，該墻體以高強防水板作為面板，用輕鋼龍骨作為立柱，在其空腔內泵人輕質灌漿材料而形成的實心整體墻體，與傳統(tǒng)的黏土磚墻體、鋼筋混凝土墻體等相比，具有輕質、防火、抗震、隔熱、隔聲、易安裝等優(yōu)點。而且此種墻體構造簡單、便于施工，且具有多種用途，廣泛用于建筑物的外墻及非承重隔墻中。

8結語

綜上所述，鋼結構住宅作為一種新興的住宅形式，具有抗震性能好、居住環(huán)境優(yōu)、經濟性能合理、具有可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點，符合同家綠色環(huán)保建筑的標準。

參考文獻：

[1] JGJ3-2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S]

[2]GB50011-2010，建筑抗震設計規(guī)范[S]

[3]GB50017-2003，鋼結構設計規(guī)范[S]

[4]JGJ99-98，高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程[S]

[5]DBJ15-92-2013，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S]