【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；平面布置；剪力墻結(jié)構(gòu)

　　1 工程概況

　　某高層建筑項(xiàng)目，地上32層，地下1層，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層位于4層，部分采用框支結(jié)構(gòu)，建筑物總高度為98.5m，總建筑面積為58600m2。地下室為停車庫，1～4層為商業(yè)及管理用房，5層以上為公寓，本工程建設(shè)場地屬Ⅱ類場地，抗震設(shè)防烈度按7度設(shè)防，房屋安全等級為二級，設(shè)計使用年限為50年。

　　地下結(jié)構(gòu)總長145m，屬于超長結(jié)構(gòu)，在地面上設(shè)兩道溫度伸縮縫，把結(jié)構(gòu)分為三單元，每單元長度不超過60m，對超過50m長的結(jié)構(gòu)單元，在中間設(shè)一道后澆帶，溫度伸縮縫同時兼作防震縫，使得每結(jié)構(gòu)單元的體型簡單，有利于抗震。地下室部分因建筑使用要求，不允許設(shè)縫，故在地下室設(shè)計時，同時考慮了垂直荷載、風(fēng)荷載、土壓力、水反力及溫度應(yīng)力的共同作用。該工程基礎(chǔ)采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，樁徑為φ900～1600mm，單樁豎向承載力特征值為4600kN～12100kN。

　　2 高層建筑設(shè)計分析

　　2.1 豎向承重及抗側(cè)力構(gòu)件設(shè)計分析

　　框支剪力墻體系在其轉(zhuǎn)換層的上、下位置因豎向受力構(gòu)件類型的轉(zhuǎn)換造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時在轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)抗震不利，故在設(shè)計時采取以下幾個措施原則進(jìn)行優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)整體安全合理。

　　2.1.1 轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件布置

　　為了達(dá)到這一目標(biāo)，本工程在滿足建筑使用功能的前提下，考慮如何布置1～4層的框支柱的柱網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)了最短傳力途徑，減少轉(zhuǎn)換次數(shù)。在與建筑師充分溝通的基礎(chǔ)上比較幾個結(jié)構(gòu)方案，最后確定在結(jié)構(gòu)單元中間的框支剪力墻下設(shè)置了三根截面為1200×1200mm的框支柱，上部剪力墻直接通過轉(zhuǎn)換粱支承在框架柱上；在結(jié)構(gòu)單元端頭位置，每片短剪力墻下均設(shè)置了一個600×1200mm的扁形框支柱，使得短剪力墻60％的截面直接落在扁形框支柱上，其余部分則通過轉(zhuǎn)換梁直接支承在框架柱上。這樣就實(shí)現(xiàn)了所有框支剪力墻通過轉(zhuǎn)換粱直接支承在框架柱上，避免多次轉(zhuǎn)換（由于建筑功能的要求，端頭位置的框支梁與框支柱中心線不重合，在計算時考慮了附加偏心彎矩，并對相關(guān)的梁及框支柱做了加強(qiáng)處理）。

　　2.1.2 落地剪力墻及框支柱布置

　　為保證結(jié)構(gòu)沿豎向剛度均勻變化，應(yīng)設(shè)法爭取盡可能多的上下貫通構(gòu)件。在樓、電梯間位置，均布置成了落地的中央核心筒；強(qiáng)化了框支柱兩側(cè)的落地剪力墻，把框支柱兩側(cè)的部分落地剪力墻墻厚從250mm增厚至300mm，配筋也予以加強(qiáng)；并充分結(jié)合建筑造型要求，加大框支柱的截面。

　　2.1.3 門洞設(shè)置

　　框支剪力墻轉(zhuǎn)換梁上一層墻體內(nèi)盡量不設(shè)門洞，且不在中柱上方設(shè)門洞�？蛑Ъ袅�墻轉(zhuǎn)換梁上一層墻體內(nèi)的門洞及中柱上方的門洞使框支梁的剪力大幅增加，很容易破壞。根據(jù)結(jié)構(gòu)單元中間的框支剪力墻承受垂直荷載較大的特點(diǎn)，把該片剪力墻沿橫向整個連起來，中間不開洞，同時為了節(jié)約造價，在滿足軸壓比的情況下，盡量減短沿縱向翼墻的寬度。結(jié)構(gòu)單元兩端的框支剪力墻承受垂直荷載較小，若把它做成一片整墻，對框支梁的受力有利，但會增加造價，于是采取了把框支梁上一層沿橫向連起來做成一片整墻，以上層還是沿橫向分開，做成三片剪力墻，每片墻形心盡量與對應(yīng)的框支柱形心重合，減少框支柱的偏心彎矩。

　　2.1.4 轉(zhuǎn)換層上下側(cè)向剛度比較分析

　　防止沿豎向剛度變化過于懸殊形成薄弱層，設(shè)計中應(yīng)考慮使轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度接近轉(zhuǎn)換層上部鄰近結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這樣才能保證結(jié)構(gòu)豎向剛度不發(fā)生明顯的剛度突變，使下柱有良好的抗側(cè)力性能，見表1。減少豎向剛度變化，有利于結(jié)構(gòu)整體抗震性能。本工程的轉(zhuǎn)換層在四層，屬于高位轉(zhuǎn)換，其等效側(cè)向剛度比γe計算如下：

　　X方向：△1=l/EX下△2=l/EX上　

　　Y方向：△1=l/EY下△2=l/EY上

　　X、Y方向的等效側(cè)向剛度比均小于1.3，滿足《高規(guī)》要求。

　　2.2 結(jié)構(gòu)平面布置設(shè)計分析

　　由于建筑使用功能的要求，樓、電梯的核心筒設(shè)置在房屋的北側(cè)，這樣就會造成結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心不重合，若按常規(guī)布置剪力墻，必然造成結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)剛度太弱。為了減小質(zhì)量與剛度的偏心，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)剛度，在每個結(jié)構(gòu)單元的南側(cè)的角部，加密、加長了剪力墻，同時增加了樓板的厚度至120mm，樓板配筋雙層雙向，從而在角部就形成了剪力墻與樓板共同作用的小簡體。通過三維整體藕聯(lián)計算分析表明，這些角部加強(qiáng)的剪力墻對結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)是顯著的。

　　在轉(zhuǎn)換層，對轉(zhuǎn)換構(gòu)件至核心筒范圍內(nèi)的樓板予以特別加強(qiáng)，此部分樓板厚度設(shè)計成180mm，樓板配筋雙層雙向，根據(jù)受力計算和構(gòu)造要求，樓板上部鋼筋為Φ12@100雙向拉通，下部鋼筋為Φ12@150雙向拉通，配筋率分別為0.69％及0.46％，滿足《高規(guī)》要求。樓板中鋼筋應(yīng)錨固在邊粱或剪力墻體內(nèi)；轉(zhuǎn)換梁至筒體外周圍的樓板不開洞。

　　2.3 結(jié)構(gòu)體系布置設(shè)計分析

　　1）公寓標(biāo)準(zhǔn)層采用現(xiàn)澆肋梁樓蓋，剪力墻端連梁斷面根據(jù)墻厚及跨度分別選用250mm×400～450mm、200mm×400mm～450mm等；次梁選用200mm×300～350mm等，現(xiàn)澆板厚度主要為100mm，局部跨度較大的板選用120mm～130mm。

　　2）底部大空間層亦采用現(xiàn)澆梁板體系，除轉(zhuǎn)換層加強(qiáng)部位板厚180mm、地下室頂板厚180mm、裙樓頂板厚120mm外，其余各層樓板厚度均同標(biāo)準(zhǔn)層。為了保證轉(zhuǎn)換構(gòu)件具有足夠的安全度，考慮了地震剪力及構(gòu)件內(nèi)力增大系數(shù)，框支梁斷面加大，結(jié)構(gòu)單元中間框支梁斷面為500×1800mm，邊框支梁斷面為400×1500mm，考慮框支梁與其上層框支剪力墻共同工作，框支梁按深梁構(gòu)造要求進(jìn)行配筋設(shè)計。