鄧志成

廣州銘思建筑設(shè)計(jì)有限公司為專業(yè)設(shè)計(jì)商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目的公司，規(guī)模不算大，各專業(yè)技術(shù)人員共約四十人，是一家小而精的建筑設(shè)計(jì)公司。筆者在此公司已經(jīng)工作接近六年，一直為此公司的主任結(jié)構(gòu)工程師，承擔(dān)過多個(gè)項(xiàng)目的專業(yè)負(fù)責(zé)人，去年下半年開始一直在配合建筑專業(yè)進(jìn)行富港茂名項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)，方案于年底基本敲定，結(jié)構(gòu)專業(yè)于年初完成了施工圖的設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

茂名的東匯城項(xiàng)目是我公司為富港集團(tuán)打造的第三個(gè)大型綜合體項(xiàng)目，位于茂名油城十路，為城市的未來市中心。該項(xiàng)目第一期約22萬m2，在大型商業(yè)中心上部有四棟住宅和公寓，為了是高層住宅不至于影響裙樓商業(yè)中心的使用，必須在五層，即裙樓頂做成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，這是一種高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式，按照國家規(guī)范，必須召開專家評(píng)會(huì)議。

該項(xiàng)目中西邊為第一期，設(shè)有一商業(yè)中心，上有四棟住宅樓。在裙樓內(nèi)，已經(jīng)見不到剪力墻，除了核心筒，在轉(zhuǎn)換層完成轉(zhuǎn)換，這種結(jié)構(gòu)形式就是框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 技術(shù)要點(diǎn)分析

目前該項(xiàng)目還在設(shè)計(jì)當(dāng)中，業(yè)主對(duì)方案滿意。這些年以來，我一直關(guān)注結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的技術(shù)發(fā)展，不斷收集相關(guān)的技術(shù)資料和工程實(shí)例信息，就框支剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行分析研究和總結(jié)，下面就簡(jiǎn)單闡述框支剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)要點(diǎn)：由于框支-剪力墻結(jié)構(gòu)上、下剛度突變，構(gòu)件不連續(xù)，傳力復(fù)雜，在地震作用下框 支層將產(chǎn)生很大的內(nèi)力和塑性變形，抗震性能差，易造成震害；轉(zhuǎn)換層應(yīng)力復(fù)雜，材料耗用量大，自重大，施工復(fù)雜，造價(jià)高，但框支-剪力墻結(jié)構(gòu)可滿足建筑物上、下不同功能的組合。

建筑方案確定后，為改善抗震性能，減輕自重并節(jié)省投資，本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮以下問題。

2.1 轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)

本工程除水平、垂直方向設(shè)置剪力墻外，尚有斜方向的墻體，其上下軸線無法對(duì)齊 .剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力只能通過轉(zhuǎn)換層傳給框支結(jié)構(gòu)。

2.1.1 減輕轉(zhuǎn)換層自重

香港地區(qū)此類建筑物較多，但它們不考慮抗震設(shè)防，而注重綜合的效益，對(duì)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制不很嚴(yán)格，因此一般均采用厚板為轉(zhuǎn)換層。厚板材料耗用量大，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，因其自身重量大，又帶來地震作用大，使框支內(nèi)力增大。本工程設(shè)計(jì)時(shí)從減輕自重出發(fā)，盡管上部剪力墻方向復(fù)雜，仍優(yōu)先考慮梁系轉(zhuǎn)換。梁高2 m，梁寬一般為1.2 m、1.5 m及1.8 m。

2.1.2 加強(qiáng)梁的抗扭剛度

計(jì)算結(jié)果顯示梁的扭矩大，配置縱向抗扭鋼筋及橫向抗扭箍筋均難滿足要求，因此 采用部分封底，形成箱形，轉(zhuǎn)換層上、下板厚均為200 mm。

2.1.3 加強(qiáng)轉(zhuǎn)換梁與中筒的連接

轉(zhuǎn)換梁與中筒連接處負(fù)彎矩大，鋼筋錨固構(gòu)造也存在問題，且轉(zhuǎn)換梁斷面與筒體壁厚500 mm顯得不很協(xié)調(diào)，故采用在轉(zhuǎn)換層的高度范圍筒體設(shè)置鋼筋混凝土箍，以加強(qiáng)此處連接。

與厚板相比，本工程的部分箱形轉(zhuǎn)換層挖空率約為27%，對(duì)節(jié)省混凝土用量和減小 地震力均有較大意義。

2.2 框支層設(shè)計(jì)

框支-剪力墻結(jié)構(gòu)的薄弱部位在框支層，故加強(qiáng)其延性，提高抗震性能是十分重要的。

本工程建筑功能要求大空間，不能設(shè)置更多的落地剪力墻，故在不影響功能的情況下，爭(zhēng)取中筒四角加設(shè)T形落地墻體，以增加框支層墻量及剛度。

3 茂名東匯城結(jié)構(gòu)專業(yè)初步設(shè)計(jì)分析

3.1 構(gòu)件截面尺寸

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

本工程采用中國建筑科學(xué)研究院《高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件》SATWE（墻元模型）計(jì)算。對(duì)于D-5#、D-6#、D-7#樓樓為存在轉(zhuǎn)換的框支-剪力墻復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)則采用SATEWE的彈性時(shí)程分析方法進(jìn)行校核，并采用盈建科軟件進(jìn)行復(fù)核對(duì)比。

經(jīng)計(jì)算分析：

①純地下室框架柱軸壓比最大值為0.78，滿足二級(jí)框架柱軸壓比規(guī)范限值0.85的要求；特一級(jí)剪力墻，軸壓比最大值為0.49，滿足規(guī)范軸壓比限值0.5的要求，二級(jí)剪力墻，軸壓比最大值為0.58，滿足規(guī)范軸壓比限值0.6的要求，設(shè)計(jì)控制短肢剪力墻（包括一字型剪力墻）按一級(jí)，最大軸壓比為0.37。

②各塔樓計(jì)算剛重比如下：

以上結(jié)果均滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的穩(wěn)定性要求（EJd≥1.4H2∑Gi），在D-6#樓已考慮重力二階效應(yīng)外，其它各棟塔樓均可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響（EJd≥2.7 H2∑Gi）。

③抗震驗(yàn)算取12～18個(gè)振型，可保證振型參與有效質(zhì)量系數(shù)大于90%。計(jì)算第一扭轉(zhuǎn)周期Tt與第一平動(dòng)周期T1之比Tt/T1： 最大值為D-5#D-7#樓的0.71，滿足規(guī)范周期比限值0.90的要求。計(jì)算時(shí)考慮了雙向地震作用，又考慮了單向地震作用時(shí)偶然偏心的影響，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層標(biāo)準(zhǔn)層豎向構(gòu)件的彈性最大水平位移與該樓層最大與最小位移的位移比為：D-5#D-7#樓X向1.24，6-1#樓Y向1.36（為裙樓首層位置），大于1.2，但滿足規(guī)范限值1.40的要求。D-2#在地震力作用下的最大位移為1/763，滿足1/650的要求。D-5#、D-6#、D-7#在地震力作用下的最大位移為1/965，滿足1/800的要求。

④計(jì)算抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力與相鄰上一層受剪承載力的比值的最小為0.82，滿足A級(jí)高度的0.8。

⑤對(duì)于D-5#/D-7#樓，因存在五層樓面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換層上部與下部等效側(cè)向剛度剛度比為：X向?yàn)?.10，Y向?yàn)?.82，大于0.8的規(guī)范要求；對(duì)于D-6#樓，因存在五層樓面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換層上部與下部等效側(cè)向剛度剛度比為：X向?yàn)?.82，Y向?yàn)?.83，大于0.8的規(guī)范要求。

⑥計(jì)算均滿足其樓層剛度比不宜小于相鄰上部樓層樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層樓層側(cè)向剛度平均值的80%的要求。

⑦對(duì)凹口抗震薄弱部位增設(shè)的拉板及核心筒部位采用彈性樓板假定進(jìn)行整體分析，可充分考慮樓板剛度對(duì)結(jié)構(gòu)水平力分配的影響。

⑧根據(jù)《地質(zhì)報(bào)告》本工程屬Ⅱ類場(chǎng)地，卓越周期0.35 s，按照程序提供的與本場(chǎng)地卓越周期相近的三種不同的場(chǎng)地人工模擬地震時(shí)程曲線（多遇地震50年63%的超越概率），進(jìn)行時(shí)程分析計(jì)算的結(jié)果比較，說明CQC法（振型分解法）曲線基本上包括了三條地震波計(jì)算的曲線，且每條時(shí)程曲線計(jì)算所行的結(jié)構(gòu)底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%說明采用SATWE（彈性）分析所得的結(jié)果是合適的。

⑨其D-6#和D-5# /D-7#樓彈性時(shí)程分析圖形如下：

D-6#樓計(jì)算結(jié)果。最大樓層位移，如圖2所示。

最大層間位移角，如圖3所示。

4 結(jié) 語

以上為筆者根據(jù)工程實(shí)例和參考相關(guān)技術(shù)資料后總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，如果在工程中需要用到框支剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。總的來說，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層是結(jié)構(gòu)的薄弱部位，應(yīng)該慎重處理，現(xiàn)代的建筑物功能越來越豐富，不同的功能分區(qū)采用不同的柱網(wǎng)的布置，使得框支剪力墻的應(yīng)用越來越多，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員越來越多機(jī)會(huì)面對(duì)高難度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難題，這就要求工程師對(duì)這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)有更好的掌握。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李麗.框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].陜西建筑，2008，（5）.