实例分析高层建筑框架-剪力墙结构设计.doc

实例分析高层建筑框架-剪力墙结构设计

摘要：本文作者根据多年的结构设计方面的经验，以实例分析高层建筑框架-剪力墙结构设计，希望为结构设计同行提供一定的参考。

关键词：高层建筑；结构设计；框架剪力墙

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keywords:high-risebuilding;structuredesign;frameshearwall

中图分类号：tu2

1、框架-剪力墙结构在高层建筑中的应用

高层建筑是社会经济发展和科学技术进步的产物，在高层建筑结构设计中，水平荷载是设计的主要控制因素。分析水平荷载与结构体系的关系，根据建筑高度、尺寸和其他条件，选择经济而有效的结构体系，是结构设计的首要问题。高层建筑的结构体系中，主要有框架-剪力墙、筒体和巨型结构体系。这些体系的受力特点、抵抗水平荷载的能力、侧向刚度和抗震性能等都各有不同，框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低、底部层间位移大，对抗震不利，但具有空间大，平面布置灵活等优点，剪力墙结构则相反，抗侧力强度和刚度均很大，但平面布置不灵活，不适应大空间的要求。而框架-剪力墙结构却有两者的优点，在同一结构单元中同时采用框架和剪力墙结构，共同承受竖向和水平荷载，起到了取长补短的作用，因而它广泛地应用于高层建筑中。如新疆的海德酒店、乌鲁木齐的瑞达国际、石河子大学医学院附属医院住院二部等。

2、工程实例分析

某高层公寓，地上31层，地下2层，建筑物高度98.3m。从使用功能上，地下2层为停车库，面积较大，地上两层裙房作为商场，裙房以上为公寓。主体部分尺寸为:62.6m×18.2m。该工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，建筑场地类别为二类，结构形式为框架-剪力墙结构，框架及剪力墙的抗震等级均为二级。采用的结构计算软件为pkpm系列satwe软件计算。

2.1、结构选型：

根据《建筑工程抗震设防分类标准》规定，本建筑抗震为二级。考虑到地上两层裙房作为商场，要求大空间且建筑外形要求美观等因素，故采用框剪结构形式，这种结构既能使房屋空间布局灵活、有较大空间的特点，又能使高层建筑结构满足较大侧向刚度和较强的抗震能力，并能形成双道抗侧力体系。同时框剪结构符合抗震结构设计的三要求（超静定、延性好、多道防线），并能达到结构具有的强度、刚度、延性、稳定等，这样的结构才是即经济又合理的。

2.2、结构布置

(1)结构平面布置

结构平面布置及柱网的布置要按照建筑要求。剪力墙的布置在设计中经过多次调整,一方面由于建筑使用功能的要求:地下室为地下车库，地上1至2层为商场，上部为公寓。另一方面剪力墙的布置要满足使用和计算要求。剪力墙数量的合理使用也是控制工程造价经济合理的重要因素。

框剪结构应设计成双向抗侧力体系，抗震设计时,结构两主轴方向均应布置剪力墙,由于水平荷载特别是地震作用的多方向性,故结构应在多个方向布置抗侧力构件,才能抵抗水平荷载,保证结构在各个方向具有足够的刚度和承载力。当平面为正交时,则应在平面两个主轴方向布置抗侧力构件,形成双向抗侧力体系。根据建筑主体结构平面特点:剪力墙均匀布置在建筑物的周边附近,使它充分发挥抗扭作用,在楼电梯间及恒载较大的部位设置剪力墙,以保证楼盖与剪力墙的剪力传递。纵横向剪力墙尽量连接在一起,或设计成带边框的剪力墙(该工程按此要求)以增大剪力墙的刚度和抗扭转能力。剪力墙的布置宜分布均匀,单片墙的刚度宜接近,墙肢较长时宜开洞(如电梯间处剪力墙)。该工程纵向较长,纵向剪力墙按纵向分布设置,避免集中设置在房屋的端开间。剪力墙的数量应适量,过多会使结构抗侧力刚度过大,加大地震作用,增大地震效应。同时造成工程造价偏高浪费。

（2）结构竖向布置

该工程下部两层为裙房,形成大底盘单塔结构,在结构布置上应符合简单、规则、减少偏心的要求。塔楼结构与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20%。由于下部楼层层高较高,上部楼层层高较小,下部楼层刚度较弱,在结构布置时,为实现下刚上柔、逐步均匀变化的原则,尽量减少薄弱层,可通过调整结构构件的刚度或截面尺寸,降低连梁高度等。通过调整后,结构竖向布置满足要求。

2.3、结构计算简图

钢筋混凝土高层建筑在进行结构计算分析之前,必须首先确定上部结构嵌固端所在的位置。它直接关系到结构计算模型与结构实际受力状