1. 工程概況

某工程為地下1層(設(shè)備層)、地上20層的辦公樓，東西長48．3 m、南北寬17．4 m，建筑高度79．8 m，建筑面積19268 m2。建筑平面成矩形，屋頂設(shè)有水箱間、電梯間、樓梯間。根據(jù)建筑高度及功能要求，本工程采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式。

2. 基礎(chǔ)的合理選擇

2.1工程地質(zhì)實況與基礎(chǔ)設(shè)計
本工程場地為軟弱土，場地進(jìn)行過真空預(yù)壓處理。勘測期間水位比較低，地下水考慮干濕交替狀態(tài)下，對結(jié)構(gòu)混凝土有中度腐蝕，對混凝土中鋼筋有強(qiáng)腐蝕性。地震基本烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度0．159，場地土類別Ⅳ類。
本工程±0．000高出室外地面0．60 m，地下室地面高程為一4．250 m。結(jié)構(gòu)平面布置簡單對稱，受力比較均勻，基礎(chǔ)采用獨立樁基礎(chǔ)加600 mm厚防水板。樁基采用4,800 mm的鉆孑L灌注樁，摩擦型樁，單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Q。。=3 900 kN，樁基安全等級為一級。

1. 基本設(shè)計參數(shù)

本工程為丙類建筑，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2001)(以下簡稱為《抗規(guī)》)第3．1．3、3．3．3、6．1．2條及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3—2002)(以下簡稱為《高規(guī)》)第4．8．2條的規(guī)定，框架和剪力墻的抗震等級均為二級，并應(yīng)按一級采取抗震構(gòu)造措施。

3. 結(jié)構(gòu)布置的優(yōu)化

3.1 結(jié)構(gòu)平面布置
結(jié)構(gòu)的平面布置較為簡單，呈矩形布置。由于甲方對功能的要求，一層設(shè)有大面積共享空間，樓板扣除開洞后，距⑧軸的最小凈寬度小于2m。根據(jù)《高規(guī)》第4．3．8條，采取了以下加強(qiáng)措施。
(1)將地下室頂板厚度設(shè)為180 mm，將第一、二結(jié)構(gòu)層的樓面設(shè)為120 mm，并且都采取雙層雙向配置鋼筋。
(2)將洞口周邊的框架梁加寬，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和抗扭剛度，減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
(3)計算中將第一結(jié)構(gòu)層的樓板設(shè)置為彈性樓板。《高規(guī)》第8．1．7條要求剪力墻宜采用周邊、對稱的布置。但由于使用功能的要求，導(dǎo)致本工程剪力墻布置過于集中在建筑的兩端，同時與剪力墻連接的樓板，多有設(shè)備管道留洞。為加強(qiáng)樓板的整體性，設(shè)備管線安裝后均采用后澆混凝土封堵，確保結(jié)構(gòu)整體受力。
3.2 結(jié)構(gòu)豎向布置
本工程結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻體系，豎向體型比較規(guī)則，局部1—4層外挑3．00 m。為了使結(jié)構(gòu)的豎向剛度均勻變化，框架柱截面在第5層以下為950 mm×950 mm，第6層至第12層變?yōu)?50 mm×850 mm，第13層至頂層為700 mm×700 mm。底部加強(qiáng)層為負(fù)一層到第3層，剪力墻厚為350 mm，第4～8層墻厚為300 mm，第9層到頂層為250 mm。墻、柱混凝土強(qiáng)度等級：地下一層到3層C45，4到14層C40，14層以上C35。以上調(diào)整力求做到自下而上剛度逐漸均勻減小，豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)，承載力無突變。

4. 框架柱和剪力墻的軸壓比的理論設(shè)計與實際控制方法

本工程采用PKPM(SATWE)程序計算，其中計算過程中出現(xiàn)了一些問題，根據(jù)力學(xué)原理，對原有模型進(jìn)行了調(diào)整，達(dá)到了滿足規(guī)范的要求。
（1）初步計算后，扭轉(zhuǎn)為主的第一周期r與平動為主的第一周期之比大予0．9，不滿足《高規(guī)》第4．3．5條的規(guī)定。
通過力學(xué)分析，此種情況應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件，加強(qiáng)周邊豎向構(gòu)件的剛度。于是結(jié)合建筑立面效果，將中間部位柱子的截面由950 mm×950 mm逐漸減小為700 mm×700 mm，將4個角柱的截面調(diào)整為950 mm×1 100 mm，且①軸與⑧軸上的邊柱截面調(diào)整為850 mm×950 mm。通過以上這些調(diào)整，減小了中間構(gòu)件的豎向剛度，增大了結(jié)構(gòu)的平動周期，同時，端部豎向構(gòu)件斷面的增大，使其剛度也有顯著增加，從而增大了結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，最終結(jié)果為t／T。=1．704 0／2．016 7=0．845，滿足《高規(guī)》第4．3．5條的規(guī)定。
(2)初步計算后，單向水平地震作用下，結(jié)構(gòu)彈性層間位移角大于規(guī)范要求的1／800，不滿足《抗規(guī)》第5．5．1條的規(guī)定。                           本工程由于l，方向跨數(shù)(7．2 m+3．0 m+7．2 m)較少，且使用功能限制了y向墻體的數(shù)量，這是此方向地震位移不滿足規(guī)定的主要原因。設(shè)計采取了以下措施：①在每個軸網(wǎng)內(nèi)，做十字交叉次梁，減少樓板厚度，盡量減輕結(jié)構(gòu)自重，以減少總的水平地震剪力；②由于高層結(jié)構(gòu)在水平力的作用下幾乎都會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，所以樓層平面處的位移差A(yù)U最大值一般在結(jié)構(gòu)單元的邊角部位。因此將這幾層的①、⑧剪力墻截面保持到頂不變，增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，以盡量減小AU。
(3)連梁、一端與剪力墻連接的框架梁有嚴(yán)重超筋的現(xiàn)象。按《高規(guī)》第7．1．5條的規(guī)定，單片墻的墻肢截面高度不宜大于8 m，較長的墻體宜開洞后形成較均勻的若干墻段，采用弱連梁連接。計算中長度較大的墻會分擔(dān)較大的地震剪力，超烈度地震時，容易首先遭受破壞，而短墻肢在計算后配筋小，很容易破壞，這對抗震來說是“各個擊破”，而不是整體受力，這樣對結(jié)構(gòu)很不利。本工程由于軸網(wǎng)比較大，墻截面高度都大于8 m，因此除配合建筑在某些剪力墻開有門窗洞口外，在其他墻上開設(shè)了結(jié)構(gòu)洞口，并用砌塊后砌。這樣也可保證剪力墻有足夠的延性，提高整個結(jié)構(gòu)的耗能能力，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在內(nèi)力和位移的計算過程，由結(jié)構(gòu)底部到總高度的1／3左右，剪力墻的側(cè)移曲線
的轉(zhuǎn)角較小，剪力墻提供了極大的剛度，負(fù)擔(dān)了極大的荷載，因此連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。參見《高規(guī)》第7．2．25條，設(shè)計采取了以下措施：①盡量減小連梁高度；②盡可能的加大洞口的寬度；③連梁的剛度折減系數(shù)調(diào)整到0．55。
(4)注意框架部分承受的地震傾覆力矩。根據(jù)《高規(guī)》第8．1．3條的規(guī)定，在基本振型地震作用下，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50％時，框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)采用?？蚣艹惺艿牡卣饍A覆力矩可以按M。=m nΣE t，；，^；進(jìn)行計算。本工程采用SATWE模型計算置耳。時，設(shè)有一層地下室，因此應(yīng)讀取地上一層的計算數(shù)據(jù)，其框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩分別為：x向地震43．38％、Y向地震33．87％。由此可知，原設(shè)計假定——將框架抗震等級設(shè)為二級是正確的。
5  剪力墻連梁問題
與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內(nèi)力往往很大。設(shè)計時，即使采取了降低連梁內(nèi)力的各種措施，如：加大剪力墻的洞口寬度；在連梁中部開水平縫，在計算內(nèi)力和位移時對連梁剛度進(jìn)行折減，對局部內(nèi)力過大層的連梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整等，仍無法使連梁的截面設(shè)計符合要求。由于設(shè)計規(guī)范對此沒有明確規(guī)定，因此，設(shè)計時感到無所適叢。而設(shè)計、構(gòu)造不當(dāng)將會造成結(jié)構(gòu)在抵抗水平力時的強(qiáng)度、剛度不符合要求，進(jìn)而影響承受豎向荷載的能力。
 
6  結(jié)論
框架剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中應(yīng)將概念設(shè)計和計算分析結(jié)合起來，根據(jù)初步計算的結(jié)果，不斷的進(jìn)行調(diào)整試算。遇到問題應(yīng)從力學(xué)基本原理出發(fā)，仔細(xì)分析產(chǎn)生問題的原因，合理有效地解決設(shè)計中的問題。在整個平面布置中，剪力墻的布置是最關(guān)鍵的。在條件允許的情況下應(yīng)盡量周邊、對稱的布置，這樣才能做到剛度合理分配。并且應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，減少不必要的墻體布置，從而使結(jié)構(gòu)的剛度、位移角、周期比等滿足規(guī)范的要求，達(dá)到結(jié)構(gòu)方案安全、經(jīng)濟(jì)合理的要求。
 
 
參考文獻(xiàn)
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