1、1西宁某高层框支剪力墙结构设计总结【摘要】：本文总结了西宁某高层框支剪力墙结构商住楼在工程设计过程中所采取的对上部剪力墙、转换层和框支层优化调整的措施。 【关键词】： 框支剪力墙结构优化调整措施 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 本工程为框支剪力墙结构，标准层面积为 625m2，平面布置基本呈矩形较为规则，地下一层（6m） ，地上 28 层（88m） ，三层顶板为转换层，7度抗震，地上框支框架及底部加强部位的墙抗震等级为特一级抗震，其余为二级抗震。在本工程设计过程中采取了改善结构抗震性能，减轻结构自重，调整内力解决连梁超筋等一系列措施并取得了较好的效果。以下为本工程设计过程中所
2、采取的具体措施。 1 转换层上部剪力墙结构的设计 1.1 减轻上部结构自重 在安全可靠的前提下，建筑结构的自重最好能减到最小，一方面，高层结构中，楼层很多，水平构件总数大量增加，而竖向构件也是特别长，这样，结构自重就非常大了，因此产生的地震作用尤其明显；另一方面，从开发商的投资角度来考虑，降低耗材也是理所当然。 楼板 核心筒内为电梯井和消防楼梯，属于大开洞，为了传递内筒与外墙的侧向刚度，对筒周边的楼板作了适当加强，取 120mm 厚。其它楼板覆2盖大部分结构面积，减小楼板厚度可以减小每平方米结构面积的混凝土重量。把楼板厚度控制在计算跨度的要求之内，并满 防火和预埋管线要求的较小值，即 100m
3、m，以取得最低的混凝土用量。在 PKPM 计算分析中，考虑到构件的装修荷载及结构类 型，混凝土重度采用 28KN/m2。本建筑为商住楼，上面全部为民宅，其装修荷载主要为 30mm 厚的双层抹面，即只有 1.2KN/m2。为此，楼板没有采用“自动计算自重” ，而是手动输入面载，如 100mm 厚的板为3.8KN/m2，更精确地体现了楼板的重力。 剪力墙 按开间扩大剪力墙的间距，将部分开间的墙体用轻质隔墙取代，能有效地减小结构自重。为了不增加板的跨度（使楼板厚度 100mm 得以实现） ，在隔墙处设置梁。由于居住建筑开间和进深一般都不大，选取的梁宽要与隔墙的厚度相等，防止露梁而影响使用时的感观。剪
4、力墙厚度分别为 180mm、200mm 及 250mm 三种，同一片墙 沿高度变化三次。 1.2 调整结构刚度 高规对转换层上下的侧移刚度有比较严格的要求。本建筑为框支剪力墙结构，其上部剪力墙刚度偏大，应减小其刚度，使上下刚度尽量接近， 以改善结构的抗震性能。 （1）改善剪力墙，剪力墙是主要的抗侧移构件。合理地扩大剪力墙间距，不但可以减小刚度（在满足位移角限值的前提下） ，还能减少混凝土用量。较长的墙体可以留设结构洞，洞中用轻质墙体填充，可以有效3地减小剪力墙结构的重量和刚度；所有墙都采用非“一”字墙体，包括“L”、 “T”和“十”形状三种，各分肢的高厚比都不小于 3；在外边角处，两个方向的墙
5、肢都采用较大的高厚 比，以增强抗扭性能。 （2）改变层高，层高能够有效地改变结构的侧移刚度。增大转换层以上楼层的高度，能直接改善侧移刚度比。本工程底部两层层高分别为4.8m 和 4.5m，三层顶板为转换层，下部为层高 6m,净高 4.2m 的大空间，层高较高；转换层以上是层高 3m 的住宅，层高较低，侧移刚度相对较大。本工程将第四层层高由 3m 调为 3.3m，以减小上、下层侧移刚度的差距对高出建筑层高部分采用水泥焦渣填充。 1.3 处理梁，墙超筋问题 1.3.1 对剪压比超限的连梁处理 剪压比超限问题在剪力墙中是很常见的,尤其是在高烈度区,或转换结构中，经常是计算完后多处洞口上连梁超限。处理
6、方法是一般先减连梁高度，以减少连梁吸收的地震力，如果仍然超筋，说明该连梁两侧的墙肢过强或者是吸收的地震力太大。此时，想通过调整使计算结果不超筋是困难的，也没有必要。从连梁的作用来说，首先它是在两个墙肢之间传递内力，对墙肢起到约束作用；其次，它是在地震来临时充当第一道防线，起到耗能作用。因此，对于减少连梁的高度仍然超筋连梁（指抗剪超筋）的设计，应按高规该连梁截面能承受的最大剪力计算连梁抗剪箍筋，再根据该剪力值计算出连梁端部弯矩（为简化起见，假设反弯点在中点） ，并作适当折扣（例如；一级乘以 0.8） ，然后根据该弯矩4值计算连梁纵筋。这样做的目的是为了保证连梁的强剪弱弯，故意让连梁先出现塑性铰。
7、当多遇地震来临时，连梁端部弯矩很快达到极限抗弯承载力，出现塑性铰，端部弯矩不再增加。由于弯矩与剪力之间的导数关系，连梁中的剪力也不再增加。而在设计时，已经保证了在端部弯矩达到极限抗弯承载力，抗剪能力是有富余的，此时抗剪不会破坏。在这种情况下，连梁仍能保证对竖向荷载的承载能力，同时对墙肢有一定的约束能力，并具有变形耗能能力，破坏具有一定延性，基本上满足设计对连梁的基本要求。唯一与计算不符的是，连梁对墙肢的约束作用比计算的要小，其结果是墙肢的内力比计算值要大，可以在电算时对此类墙肢的地震力放大系数进行调整，按调整后的电算结果适当加强相邻墙肢的配筋5。 1.3.2 转换层上部剪力墙超筋的处理 框支剪
8、力墙结构由于转换层上下构件不连续、刚度突变以及转换梁竖向变形等因素，设计者在计算过程中往往会出现转换层上部一层或者两层剪力墙超筋现象。 当出现剪力墙边缘构件超筋警告时设计根据具体情况调整剪力墙截面、改变结构布置或者手工复核配筋率是否超出规范的控制要求。 当剪力墙水平筋超筋时，这种情况多数是结构布置不合理，必须调整剪力墙结构布置 2 转换层的设计 本工程为转换结构，平面布置较为规整，全部采用横平竖直的剪力墙。由于一至三层为商业需要较大空间因此必须在三层顶板处设置转换5层，用以承受上面 25 层剪力墙传下来的荷载。 2.1 转换梁截面尺寸取 bh=9001700 和 bh=1200X1700 两种
9、。 2.2 框支梁的抗剪强度计算结果显示：有两根梁的端部剪力太大，承载力不足。如果增大截面，在跨中会造成浪费，转换梁的地震分力也会增大，截面承载力还可能不足；如果减小截面，抗弯承载力可能不足。经过试算和对比，最后采取了如下方案：在梁端局部加腋至 2.3m 高，效果良好。 2.3 加强转换梁与核心筒墙体的连接转换梁与核心筒连接处负弯矩太大，钢筋锚固构造也存在问题，且转换梁断面与筒体壁厚 350mm 显得不协调；另外，结果表明连接处的该片墙的轴压比无法通过。如果把该墙厚加到 500mm 厚，浪费会很大。经对比各种方案后，在该处增加一根1800 x 1200 的壁柱，很好地通过了计算，也没有影响前厅
10、的使用。 3 框支层设计 框支层是框支剪力墙结构的薄弱部位，设计时应当加强框支层的延性，以提高抗震性能。 3.1 设置长扁柱本工程一层的前半部分为空旷的入口前厅，中间不能设置柱子和剪力墙，故在不影响功能的情况下，在大堂门口的边上设置 4 根 18001200 的长扁柱，并采用 C50 高强混凝土。长扁柱顶住了上面的转换梁，分散了上面边墙的轴压力，减小了轴压比，增加了空旷部分的刚度，并有效减弱了前后部分的扭转效应。 3.2 加强剪力墙为提高框支层抗震性能，提高其延性，还要加强剪力墙。框支层的剪力墙采用 C50 高强混凝土，大堂两侧各做一片厚 350mm6的连续剪力墙，核心筒面向大堂的另一侧加厚为 350mm，并且不开洞（入口设在两侧边） 。计算结果表明，刚心和质心向中心移动，角点扭转变小，位移角明显改善。 4 结语 本工程采用了框支剪力墙结构，不但满足了现代建筑不同功能组合的需要，而且改善了抗震性能，减少了材料消耗，降低了工程造价 参考文献 1 G B 50010-2010，混凝土结构设计规范S 2 G B 50011-2010 ，建筑抗震设计规范S 3 JG J3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程S 4 黄小坤. 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002） 5 唐兴荣 高层建筑转换层结构设计与施工.中国建筑工业出版社2002
