某超限框架剪力墙结构概念设计

王玲玲

上海市杨浦区建筑业管理署，上海 200090

某超限框架剪力墙结构概念设计

王玲玲

上海市杨浦区建筑业管理署，上海 200090

某超限框架剪力墙结构竖向不规则，并存在局部错层结构，结构设计时重点从概念设计出发，针对薄弱环节采取加强措施，保证结构安全合理，文中着重介绍针对其结构特点采取的抗震加强措施。

竖向不规则；错层；构造措施；概念设计

一、工程概况

本工程位于上海市闵行区。地下一层连为一个整体，作为汽车库兼做人防工程，地上部分由主楼和裙房组成，设置100mm宽抗震缝。主楼地上12层及局部屋顶2层，大屋面标高46.150m，总高度53.400m，主要作为社区事务受理中心。裙房地上2层，总高度14.1m，主要作为社区文化体育中心，首层为游泳馆，二层为篮球场。

本工程属于丙类建筑，设计使用年限为50年，安全等级二级。基本风压按50年一遇取值ω 0＝0.55kN/m2，地面粗糙度为C类。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为上海IV类场地，设计特征周期Tg=0.9s，结构阻尼比取0.05。地下室防水等级为一级。地基基础安全等级为二级。

主楼为框架剪力墙结构，根据《建筑抗震设计规范》6.1.2条，小于60m，7度抗震设防，抗震等级框架为三级，剪力墙为二级。裙房为框架结构，抗震等级为三级。

二、基础设计

基础采用桩基筏板形式。地下室南北向宽42米，东西向长约70米。东西向长度超出《混凝土结构设计规范》9.1.1条钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距要求。考虑调节差异沉降及减小混凝土收缩应力需要，在地下室底板和顶板上设置一条南北向的后浇带，并要求在地下室混凝土中掺加高性能型抗裂防水剂。主楼用直径500mm管桩，桩长27m，以⑦1层砂质粉土为桩基持力层；裙房用直径400mm管桩，桩长22m，以⑥层黏土为桩基持力层，以此尽量减少两建筑物的沉降差。为防止多节桩接头时桩尖停滞在坚硬土层，导致施工时出现沉桩困难的情况，在确定设计桩长后，根据地勘报告提供的土层分布情况，合理选择了各节桩的长度。

三 、上部结构设计

由于地下室相连，为避免出现大底盘多塔计算，设计时考虑整体建筑物嵌固在±0. 000。相应的构造措施为：±0.000板厚至少180mm，人防区域250mm，非人防区室外地下室顶板和泳池底板厚200mm；在不妨碍建筑正常使用并结合人防墙的情况下，在地下室的适当部位均匀增加一些混凝土剪力墙，用来增加地下室的刚度，满足规范地下室刚度为首层的1.5倍的要求；框架柱在地下室的配筋是首层的1.1倍，并把多配置的钢筋锚入±0.000的梁板中。

首层裙房部分为游泳馆，还有局部室外地下室顶板。因此首层结构板标高复杂，产生很多错层，形成很多短柱。为此，对错层处的框架柱抗震等级提高一级采用，箍筋全柱段加密。

裙房首层为5.1m，二楼层高为9m，均为大空间结构。采用井字梁布置，顶层采用网架结构。首层为游泳馆，属于潮湿环境，地面和顶板的混凝土环境类别应为二(a)类。梁板柱墙等构件的保护层厚度满足规范所对应的要求。

主楼首层为5.1m，二层以上标准层为3. 6m。根据主楼建筑布置特点，在建筑物三个角部（两个楼梯间和一个电梯井）布置剪力墙，类似形成三个筒，但不利的是此三个部位楼板不连续，因此对楼梯间的休息平台和楼梯斜板进行加强，使之最大程度与剪力墙有效连接，传递水平力。休息平台板板厚采用120mm，钢筋双层双向拉通，增大楼梯斜板分布钢筋，锚入剪力墙内锚固长度满足LaE。

主楼在12层顶（即大屋面）立面上收进一半，上面还有2层建筑，下面一层是办公用房，上面一层是设备用房。因为出屋面的两层结构有一层作为办公用房，所以此两层结构不能作为局部出屋面辅助用房，此建筑属于严重竖向不规则结构。针对此超限情况，采取的抗震措施如下：加厚收进层及附近楼层楼板，大屋面楼板厚度取150mm，配筋双层双向拉通；大屋面上下两层楼板厚度取120mm，配筋双层双向拉通；上下层柱抗震等级提高一级采用，箍筋全柱段加密。

主楼在11层抽一柱，在12层再抽一柱，其中12层层高5.1m，形成大空间结构，支撑设备用房顶板需在原有抽取的柱的位置加上柱。对于此柱在哪层加，曾有两种方案考虑：一是在设备用房地面起柱，这种情况受力明确，托梁柱仅承担一层的荷载，属于正常的梁上起柱，因为托柱梁截面较高，而办公用房层高3.3m，考虑设备管线高度后，导致办公用房的实际使用层高只有2.2m；二是在办公用房地面起柱，上一层的梁高也做大，相当于两层的梁共同托柱，可以减小这两层托柱梁的截面高度，但这种做法属于局部高位转换。最后经过综合考虑，实际设计中选择了第一种方案，即从设备用房地面起柱，并增大托柱梁的配筋，加厚托柱梁附近楼板，双层双向拉通配筋，梁上柱传递给水平构件的地震内力乘以1.25的增大系数。

此外，针对结构特点并结合经济性及施工方便的考虑，在设计中还采取了如下一些措施：均匀放大主楼首层的柱墙断面，并适当加大二层地面的梁高，使首层位移满足1/2000的要求；剪力墙之间的连梁与剪力墙中的暗梁和与之形成框架梁体系的框架梁，在设计中尽可能采用同一直径的钢筋贯通，受力较好，还可减少搭接和人工费用。

四、结语

对于不规则结构，为实现三个水准的抗震设防目标，在结构布置、结构设计中应做好抗震概念设计，以结构性能为目标，采用具有多道抗震防线的结构体系，从整体到局部，把握好结构的承载力、抗侧刚度、延性及协调，重点是对结构薄弱环节判别，并采取相应的加强处理措施，保证结构传力明确、不中断以及整个结构体系的安全、合理。

[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）[S].北京：中国建筑工业出版社. 2002年

[2]建筑抗震设计规范（GB 50011-2001 ）[S].北京：中国建筑工业出版社.2 0 0 1年

[3]超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点（建质[2003]46号）.中华人民共和国建设部.2003年

[4]吕西林. 超限高层建筑工程抗震设计指南[M]. 上海：同济大学出版社.2005年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.14.031