刍议高层住宅设计结构设计之局部框支设计.doc

当议高层住宅设计结构设计之局部框支设计 【摘要】下文作者根据某工程案例，阐述了高层住宅局 部框支结构设计。 【关键词】高层建筑；框剪；结构；设计 1工程实例 某工程20层高层住宅主体结构总高63. 8m，地下室2层， 层高分别为3.5m、4. 7m；地上1层为居民活动空间，层高 5. 2m； 2?13层为住宅，层高2.9m;以上至屋顶层高均为 3. 0mo 1 2林、3林楼底部结构平面布置 2结构设计中的计算和解析 2.1转换体系的选取与计算 框支转换层楼板在地震中受力变形较大，其在整体电算 中的模型选取很重要。由于转换梁上部层数多，地震时楼板 将传递相当大的地震力，其在平面内的变形是不可疏忽的。 因此采用弹性板或弹性膜的计算模型较为适宜。由于弹性板 的平面外刚度在整体计算中已被计入，相当于考虑了板对梁 的卸荷作用，会使梁的设计处于不安全。 2.2嵌固端与转换层楼板板厚的确定 本工程以±0.000地下室顶板作为上部结构的嵌固 端，既保证上部结构的地震剪力通过地下室顶板传递到整个 地下室结构，同时能够确保上部结构在地震力作用下的变形 是以地下室为参照原点。《抗规》第6.1.14条规定：当地 下室顶板作为上部嵌固端部位时，地下室结构的侧向刚度与 上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。本工程地下室顶板厚 度取200mm，同时，为了有效地将水平地震力传递给剪力墙， 在应力集中的楼层，将楼板厚度加大，转换层楼板取180mm， 与其相邻的上一楼层板也适当加厚至150mm。 2.3框支柱与剪力墙底部加强部位墙厚的设计 框支柱基本布置于上部剪力墙对齐的下方或就近范 这样不仅能使竖向荷载的传力途径直接、明确，减少转换层 楼板的内力，同时，上下抗侧力结构对齐，对于抵抗水平地 震荷载作用，改善转换板的复杂受力情况也是大有益处的 （详见图1）。 框支柱作为框支剪力墙结构体系中重要的构件，它的安 全度直接决定了整栋建筑的抗震潜力，因而框支柱的延性和 承载力成为设计的关键。框支柱应在计算的基础上，通过概 念设计和抗震措施（构造措施）进行加强与调整。调整框支 柱总剪力不小于0.30,框支柱的抗震等级定为一级，为了增 加其延性，轴压比不超过0.4,其最小配箍特征值比一级增 加0.02采用，框支层剪力墙轴压比控制在0.6以内，以保 证剪力墙有足够的延性。 抗震设计时，剪力墙的底部加强部位包括底部塑性铰范 及其上部的一定范围，其目的是在此范围内采取加强边缘 构件的纵筋及箍筋和墙体钢筋等必要的抗震加强措施，避免 脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。《高层建筑混 凝土结构技术规程》JGJ3-2002（以下简称《高规》）第7. 1.9 条规定：底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强 部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢 总高度的1/ 8二者的较大值。为了保证底部加强部位处剪 力墙的平面外刚度和稳定性，《建筑抗震设计规范》 GB50011-2002 （以下简称《抗规》）及《高规》分别规定了 剪力墙底部加强部位墙厚的取值。其中，考虑到高层建筑结 构的重要性，《高规》对墙厚的取值更加严格。针对本工程 结构的特点，按以下两条调整剪力墙的墙厚及配筋： （1） 一般情况下，高层建筑结构底部加强部位的剪力 墙厚度应按照《高规》7.2.2条规定取值。但对于本工程 而言，由于底部层高较大，一般剪力墙墙厚bw取380，但 对于电梯井处剪力墙布置较多，相对的轴力较小，其截面按 照上述方法取值则显得的不是很经济合理。因此，针对本工 程的具体设计，剪力墙截面厚度bw适当的减少到300, 同时严格按照《高规》附录D要求，按公式（1）计算墙体 的稳定。 （2）在保证上部住宅剪力墙强度及层间位移满足规范 的前提要求下，尽量减少上部剪力墙数量，减薄厚度，加大 转换层以下墙体厚度，增大下部刚度，以减小转换层上下结 构刚度差。 2.4转换层上、下结构侧向刚度比的确定工程实践中， 框支剪力墙结构体系是对结构本身来说是很不利的，为了加 大底部大空间楼层的抗侧刚度，使上下刚度接近，《高规》 规定：需要抗震设防时，转换层上下刚度比不应大于2，同 时不应小于1。为了满足此要求，对底部的落地芯筒及少量 的落地剪力墙均予以加厚，落地芯筒周边墙体加厚至 300mm （上部为250mm）,少量的落地剪力墙加厚至400mm （上部为250mm）,同时转换层以下的混凝土强度等级定位 C45 （上部为C35）,最终转换层上下刚度比均控制在1.4 左右。 由于高层结构中转换层的出现，沿建筑物高度方向刚度 的均匀性会受到很大的破坏，力的传递途径会有很大的改 变。如何计算转换层上、下结构侧向刚度比是带转换层高层 建筑结构设计时必须解决的主要问题。《高规》附录E分别 规定了底部大空间层数不同，转换层上、下结构侧向