超长框架剪力墙高层结构设计

吴 刚

(盐城市建筑设计研究院有限公司，江苏 盐城 224002)

超长框架剪力墙高层结构设计

吴 刚

(盐城市建筑设计研究院有限公司，江苏 盐城 224002)

结合工程实例，针对目前超长框架剪力墙结构设计特点，从结构体系选择、结构构件的设计、地下室及基础设计等方面进行了探讨，提出了超长高层结构设计的处理方法和思路，以供其他设计参考。

超长结构，框架—剪力墙，设计

1 工程概况

本工程建筑面积约51 000 m2，地上9层，地下1层，总高度47.5 m，1层～3层层高5.4 m，4层～9层层高4.5 m，夹层层高4.0 m,采用框架剪力墙结构，标准层建筑平面图如图1所示。本工程建筑功能：1层～3层为超市，4层～8层为餐饮，9层及夹层为电影院。本工程抗震设防类别为重点设防，基本地震加速度为0.1g，地震分组为第一组，特征周期为0.65 s，框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为一级。

2 结构体系

在框架结构平面的适当部位设置剪力墙，形成框架剪力墙结构，标准层结构平面图布置如图2所示。震害表明，框架剪力墙结构比框架结构在减轻框架及非结构部件的震害方面有明显的优越性，剪力墙可以控制层间位移，降低了对框架的延性要求，简化了抗震措施。同纯框架结构相比，加上剪力墙后结构的耗能能力为同高度框架结构的20倍左右，剪力墙还有在强震作用下裂而不倒和震后易于修复的优点。

3 结构构件设计

3.1 0.2Q0的调整

以地上9层作为1段进行框架部分承担的地震剪力复核，结果显示仅1层Y向框架达不到20%，为满足框架作为结构抗震第2道防线的要求，对1层框架地震剪力放大1.230从而满足规范0.2Q0调整的要求。

3.2 剪力墙约束边缘构件的设置

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值作为底部加强部位，初步计算时发现约束边缘构件的纵筋配筋率超规范，后在计算时提高了剪力墙的竖向分布筋的配筋率，约束边缘构件的纵筋配筋率就在规范的允许范围内了。

3.3 超长现浇板计算与设计

本工程X方向现浇板长为84 m，Y方向现浇板长为72 m，均比混凝土构件的建议长度长很多。而建筑平面不允许分缝，最终确定采用无缝的超长结构。超长结构采用PMSAP软件对楼板的温度应力进行计算，计算结果显示2层、3层及顶层的温度应力较大。超长温度应力控制具体到施工图中为以下三方面措施：1)所有楼层在两个方向上均设置温度后浇带。2)2层、3层及顶层结合现浇空心板，沿板肋方向每个肋中设置3UΦS15.2(9)(60,60,60)温度预应力钢筋。3)楼板采用双层双向配筋，实配钢筋比计算值有所加强。

4 结构设计分析

4.1 结构选型

本工程为适应使用功能的要求，保证结构的抗震性能，考虑水平地震作用时，采用振型分解反应谱法计算，不考虑竖向地震作用的影响。

4.2 结构计算主要参数

计算振型个数:18;周期折减系数:0.85;连梁折减系数:0.5;中梁刚度放大系数:2;梁扭矩折减系数:0.4。

4.3 结构的计算结果分析

1)结构扭转为主的第一自振周期Tt=1.241 8 s，结构平动为主的第一自振周期T1=1.561 7 s，Tt/T1=0.795 2。2)X向刚重比EJd/GH2=6.26，Y向刚重比EJd/GH2=6.48，该结构刚重比EJd/GH2>1.4，能够通过《高层建筑混凝土结构技术规程》的整体稳定验算；该工程结构刚重比EJd/GH2>2.7，可以不考虑重力二阶效应。3)X方向最大层间位移角1/918<1/800，Y方向最大层间位移角1/1 013<1/800。4)X方向的位移比为1.29，Y方向的位移比为1.34。5)X方向的有效质量及剪重比为99.45%,2.71%>1.6%，Y方向的有效质量及剪重比为99.58%,2.83%>1.6%。

5 地下室及基础设计

5.1 地下室

本工程设1层地下室，主要为汽车停车库以及消防水池、消防泵房等设备和辅助用房，层高5.300 m，外墙为350 mm厚混凝土墙，底板厚400 mm，顶板厚180 mm。X及Y方向均设置两道温度后浇带，贯穿底板外墙及顶板。地下室占地面积较1层面积大，局部挑出主楼，为满足抗浮设计，在这些挑出部分设置抗拔桩用来抗浮。

5.2 基础方案

本工程主楼桩基的持力层为粘土，单桩竖向极限承载力标准值为5 800 kN。但该场地原有建筑下已有桩基础，设计时尽量采用异形承台，避开原有桩基础。

6 结语

根据工程特点选用经济合理的结构体系，设计过程中与建筑师密切协调，使结构方案既要满足结构要求，又要为业主提供较好的经济性。在超长结构设计中，采用温度应力设计，从总体上把握结构的性能，为类似的建筑结构设计提供参考。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[4] JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[5] 霍 达，何益斌.高层建筑结构设计[M].第2版.北京：高等教育出版社，2011.

[6] 颜朝晖.高层建筑中框支剪力墙结构的设计与分析[J].山西建筑，2013，39(19)：29-30.

Super-long frame-shear wall high-rise structure design

WU Gang

(Yancheng Architecture Design & Research Institute Co., Ltd, Yancheng 224002, China)

The paper combines with the engineering example and discusses the present frame-shear wall structure design features, the structural system selection, structural components, the basement and foundation design. This paper gives the treatment method and thought of super-long high-rise structure design, in order to provide the reference for the other design.

super-long structure, frame-shear wall, design

1009-6825(2014)31-0064-02

2014-08-29

吴 刚(1980- )，男，工程师

TU398.2

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