摘要：以某工程项目为例，从周期比、偏心率、地震倾覆力矩三个方面对不同的剪力墙布置方案进行对比、分析、优化。在满足规范要求的前提下，获得最优的结构布置方案。
关键字：框架—剪力墙结构;周期比;偏心率;地震倾覆力矩
框剪结构因继承了框架与剪力墙的各自优点，既实现了灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又具有良好的抗震性能，在高层办公建筑中得以广泛使用。其中剪力墙的布置的数量及空间位置尤为重要，剪力墙数量过多，结构刚度过大，导致自振周期偏小，地震效应偏大，作为二道防线的框架部分需做相应调整，不仅造成经济上的巨大浪费，而且也会对建筑空间灵活性造成一定程度的限制。
《高规》规定：剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位；抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。但在实际工程应用中，业主对建筑立面及功能要求越来越高，使得框-剪结构的剪力墙布置受到极大的限制，只能在不断地调合过程中，尽可能满足结构布置的合理性和经济性。
本次讨论的综合办公楼概况如下：地下一层，地上19层（含3层裙房，塔楼偏置），结构高度80.950m，标准层层高 5.100m及3.900m。建筑抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别 II类。
1、结构设计基本控制目标
经初步分析，结构体系存在以下情况：①扭转不规则；②塔楼收进，且收进尺寸大于25%；③塔楼平面中楼梯间、电梯偏置，结构存在偏心布置，不仅要控制主塔楼偏心率，还要适当控制主楼与裙房偏心率；④南侧X向剪力墙的布置过长，对下部裙房空间和建筑立面的影响较大。
为避免结构体系出现严重不规则（超限
高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》），考虑优先控制主塔楼的偏置问题，并将偏心率控制在15%以内。
在此基础上，在同等设计条件下，采用PKPM软件从周期比、偏心率、倾覆力矩等三方面进行模拟对比、分析。具体结构布置方案如下：
方案1：沿南侧角柱设置X向剪力墙（墙长3.8m），南侧中柱设置Y向剪力墙。具体布置见图2.1。
2、不同剪力墙布置方案对比分析
2.1 周期比控制：
经计算，三种布置方案的计算结果如下：
此外，上述三种布置方案的最大层间位移角计算结果分别如下：
方案1：1/1011 (X向)，1/1103（Y向）；
方案2：1/1003 (X向)，1/1019（Y向）；
方案3：1/922 (X向)，1/1019（Y向）。
最大层间位移角均小于1/800，满足规范限值要求。
周期比：方案1：0.832；方案2：0.823；方案3：0.794；T3/T1均不大于0.85，均能满足相关规范要求。
2.2 偏心率对比
从上表中可知，三种方案框架部分承受的地震倾覆力矩在10%~50%之间，属典型的框架—剪力墙结构。
综上，方案1整体刚度较好，能较好的解决偏心率问题。但Y向墙体较为分散，特别是南侧Y向墙体对下部裙房空间的使用上存在较大的限制；且南侧X向墙体较长，对立面影响较大。
方案2：结构中部设置的X向一字墙，抗震性能差，其整体刚度与方案一相差较小，但X向框架部分承受的地震倾覆力矩明显增大近10%，说明中部设置的X向一字墙对结构抗震性能提高有限，另该布置方案还存在 Y向偏心率偏大问题。
方案3：在保留南侧X向剪力墙、删除南侧Y向剪力墙的前提下，集中布置剪力墙，同时进一步优化南侧X向剪力墙墙厚与墙长。虽其刚度略小于方案1与方案2，但该布置方案在各项指标上均得到较好的控制，同时又能最大限度地保证底部裙房大空间和减少立面影响。
3、结论
从框架—剪力墙结构的整体工作性能和实际工程要求出发，通过优化剪力墙的位置与数量，提出不同的剪力墙布置方案，并通过PKPM建模分析比较。本次对比分析，直接反映了剪力墙数量、位置在框架—剪力墙结构的重要性。
此外，在满足结构安全性的前提下，应权衡各项指标，进而选择最优的结构布置方案，从而达到最大限度地保证了业主需求的目的。
参考文献
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[3]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）.中国建筑工业出版社，2010
论文作者:薛福明
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
标签：方案论文; 剪力墙论文; 结构论文; 偏心论文; 框架论文; 力矩论文; 刚度论文; 《建筑实践》2019年第08期论文;