东方.万汇城某公寓楼结构设计

伍雁华

[摘要]东方·万汇城某公寓楼结构高度99.5m，采用框支剪力墙结构。本文介绍了结构体系及布置、抗震设防性能目标、结构整体计算分析等。框支转换结构体系分析、型钢混凝土结构应力分析等专项分析内容及方法。

[关键词] 框支剪力墙; 高层建筑; 结构分析; 转换结构

中图分类号：TU208文献标识码： A

1 工程概况

项目位于南京市浦口区，占地面积约30657平方米。建筑物由高档酒店、高层住宅、商业裙房及地下车库组成。其中某幢公寓地面以上32层，上部为公寓，底部两层为商业，在二层顶进行部分转换，地下两层为车库以及设备用房，局部为人防地下室。公寓结构高度99.5m，平面布置规则。

公寓楼效果图

2 建筑结构的设计标准

公寓楼结构设计标准见下表2-1

表2-1 结构设计标准

单体类别

类别 住宅 商业裙房

安全等级 二级 二级

设计使用年限 50年 50年

抗震设防类别 标准设防类 标准设防类

建筑耐火等级 二级 二级

地基基础设计等级 甲级 甲级

建筑桩基安全等级 一级 一级

地

下

室 耐火等级 一级 一级

防水等级 二级 二级

3 自然条件

3.1 风、雪荷载

表3.3-1 风雪荷载

基本风压 地面粗糙度 体型系数 基本雪压

06幢 Wo=0.40kN/m2 B类 1.4 So=0.65kN/m2

3.2 抗震设防基本参数

表3.3-2 抗震设防基本参数

抗震设防

烈度 设计基本地震加速度值 设计地震

分组 建筑场地

类别 场地特征

周期 水平地震影响系数最大值

常遇地震 罕遇地震

7度 0.10g 第一组 Ⅲ类场地 0.45s 0.08 0.50

4结构体系与抗震设计

公寓楼采用部分框支剪力墙结构，抗震类别属于标准设防类，地面以上高度99.05m（含屋面构架高度103.5），地下二层（9.4m），地下一层以上部分抗震等级为二级，底部加强部位剪力墙及框支框架抗震等级为一级，地下一层以下部分抗震等级为三级。

5 结构分析

5.1平面布置

公寓楼三层以上为住宅，一二层为商业，地下二层为车库及设备用房，建筑功能多样，为满足商业大空间要求，本栋公寓楼在二层顶采用底部带托墙层的剪力墙结构，并且将落地剪力墙布置在结构外边靠近四角位置，并且适当加厚落地剪力墙和核心筒墙体的墙厚，提高结构刚度和抗扭性能，有利于保持结构在地震作用下的整体性和抗转动能力。上部剪力墙布置尽量与框支梁中心重合，避免框支梁扭矩过大产生扭剪破坏，并且设置于框支梁垂直的楼面梁，减小框支梁扭矩。框支剪力墙及不落地剪力墙布置如下图：

5.2 计算要点

（1） 基础设计时将上部结构与地下室作为一个整体，用JCCAD分析基础变形；

（2） 以地下室顶板作为上部结构的嵌固端；

（3） 构件设计时楼板按弹性板计算；

（4） 地震作用和风荷载按两个主轴方向作用，高层部分同时考虑5%的偶然偏心地震作用下的扭转影响，并验算双向地震作用下的扭转效应；

(5)本工程局部采用次梁转换，后期施工图阶段将对此进行应力分析，并根据应力校核配筋结果；

（6）结构分别采用SATWE（2010版）和midas Building（2011版）两种不同力学模型的三维空间分析软件进行计算。两种模型计算结果均满足规范要求，本文摘录SATWE结果进行阐述。

5.3 主要计算结果（地下部分略）

公寓楼单体SATWE结构分析的前3～6个振型主要计算结果见下表：

表5.3.1 高层公寓部分结构自振周期

振型号 周期（s） 平动系数 扭转系数

公寓楼 1 2.9664 1.00 0.00

2 2.8914 1.00 0.00

3 2.1519 0.01 0.99

4 0.8760 1.00 0.00

5 0.6781 1.00 0.01

6 0.5862 0.00 1.00

表5.3.2 高层公寓部分主要控制参数

幢别 作用方向 楼层最小剪重比 有效质量系数 楼层最大水平位移与该楼层平均值的最大比值 楼层最大层间位移与该楼层平均值的最大比值 楼层层间最大位移与层高之比的最大值

公寓楼 X 1.56% 97.06% 1.06 1.11 1/1191

Y 1.76% 91.27% 1.05 1.08 1/1181

由计算结果分析：

1．有效质量系数大于90％满足规范要求。

2. 表中结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比均小于0.85，满足规范要求。

3．表中层间最大位移与层高之比为均小于1/1000，满足规范要求；最大水平位移和层间位移比值均小于1.4，满足规范要求。

4.对楼层剪重比<1.6%的单体按规范要求进行地震力调整。

5.±0.00作为上部结构的嵌固端，地下一层与首层的剪切刚度比大于2，满足嵌固端要求。

5.4特殊部位详细分析

1 .部分框支次梁应力分析

选取公寓楼某处框支次梁，用PKPM系列软件FEQ做构件应力分析， 通过对比可以知道，转换梁纵筋配筋值以及箍筋配筋值均小于SATWE计算配筋值。转换主楼在转换次梁搭接处，梁底受拉应力集中，此位置转换梁内插型钢，平衡受拉应力；转换梁上部上部墙体开洞位置，受压剪应力集中，此位置转换主楼均内插型钢，并适当加大外套大箍直径。

2 .转换层楼板应力分析

通过Midas Building楼板应力软件分析，可以知道，在在水平地震力作用下，公寓楼转换层内板拉应力均在0.2~0.6MPa之间，小于C35混凝土轴心抗拉强度。

3.转换层上一层楼板应力分析

通过Midas Building楼板应力软件分析，可以知道，在在水平地震力作用下，公寓楼转换层内板拉应力均在0.1~0.3MPa之间，小于C30混凝土轴心抗拉强度。

6 结构加强措施

本工程为复杂高层建筑，为此结构设计采取了以下措施，确保结构具有很好的承载能力和延性，满足我国抗震规范设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒。

1、结构计算分析

1）采用两种不用力学模型的三维空间分析软件SATWE和midas Building，进行整体结构内力与位移计算和比较，确保计算分析结果的真实可靠。

2）采用SATWE对结构进行中震弹性和大震不屈服分析，找出结构的薄弱部位。对分析中发现的薄弱部位采取相应的加强措施，保证重要部位不屈服。

3）对结构的关键部位（转换层梁、转换层楼板和转换层上层剪力墙）进行应力分析，并根据应力分析结果在施工图设计中进行包络设计。

2、针对薄弱层抗震加强措施

1）薄弱层地震剪力乘以1.25的增大系数；

2）转换层及相邻上层剪力墙设置约束边缘构件，并适当提高剪力墙水平分布筋配筋率、框支柱的纵筋配筋率和体积配箍率。

3）针对转换层抗震加强措施

本工程在结构第2层进行转换，底部加强区剪力墙和框支柱抗震等级提高为一级。为此，在构件配筋时，对底部加强区剪力墙和框支柱的剪力、弯矩增大系数进行适当放大，配筋适当加强。

3、针对扭转不规则抗震加强措施

在构件配筋时，对结构的角柱剪力、弯矩增大系数进行适当放大，配筋做适当加强；角部剪力墙全长设置约束边缘构件。

4、特殊部位楼面板处理

转换层楼面板厚180mm，双层双向配筋，每层每方向配筋率不小于0.25％；转换层上下板厚120mm，双层双向配筋，每层每方向配筋率不小于0.20％；保证板具有足够的水平刚度，有效传递水平力。大开洞楼板周边楼板做适当加强，双层双向配筋，每层每方向配筋率不小于0.20％。

7 结论

根据概念设计理念，运用多种计算手段，完成了对本复杂高层项目的结构分析。结果表明：本工程在地震作用下的变形符合相关规范的要求，重要受力构件具有较好的安全储备。设计上采用相应的构造措施后，结构的延性也会得到有效的保证。

参考文献

[1]GB500110-2010 混凝土结构设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2010

[2]GB20011-2010 建筑抗震设计规范[S] 北京：中国建筑工业出版史，2010

[3]JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S] 北京：中国建筑工业出版社，2010

[4]朱炳寅 高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[M] 中国建筑工业出版社 2012