陈庆玉
（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆，400000）
【摘 要】重庆某部分框支剪力墙结构下部大空间由于建筑功能的限值，落地剪力墙数量无法满足规范要求，设置屈曲约束支撑后，增强了下部结构刚度，转换层上下部分刚度比可较好地满足规范要求。
【关键词】屈曲约束支撑；部分框支剪力墙；刚度比
1．引言
部分框支剪力墙结构由于能形成底部大空间，在上部为住宅下部为商业的工程中得到广泛应用，由于建筑功能的要求，落地剪力墙的数量和间距有时不能满足规范的要求，此时采用约束屈曲支撑可在满足规范要求的刚度比的条件下较好的满足建筑功能的要求。
2．工程概况
项目位于重庆市渝中区，由四栋超高层塔楼及地下车库组成，塔楼结构高度分别为219m，187m，170m和136m，地下结构9层。其中高度187m的2号塔楼上部2~49F为住宅，下部为-5~1F为商业，-9~-6F为地下车库。
该工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期0.35s，基本风压为0.4KN/m2，地面粗糙类别为C类，考虑风荷载相互扰动系数1.1.
3．上部结构选型
3.1上部结构布置
塔楼上部为住宅，下部为要求大空间的商业和车库，因此采用部分框支剪力墙结构，转换层设置在地上2层，为嵌固端以上第七层。上部剪力墙厚度200~300mm，梁截面200x400~200x700mm，框支梁采用型钢混凝土梁，梁断面600x1500~1200x2200mm，梁内设置H型钢高度900~1600mm，框支柱采用钢管混凝土叠合柱，断面1600x1600mm，柱内钢管直径1000mm，壁厚35mm，框支梁和框支柱混凝土强度等级均为C60.
3.2转换层下部屈曲约束支撑布置
塔楼下部为商业和车库，受使用功能的限值，仅在楼电梯间可设置剪力墙，因此落地剪力墙的数量和间距无法满足高规的要求。
转换层上下部结构刚度突变，为了满足转换层上下部刚度比的要求，一方面加厚筒体周边落地剪力墙的厚度，另一方面在周边框支柱间不影响建筑使用功能处设置屈曲约束支撑。屈曲约束支撑设置在建筑四角柱间，采用人字形支撑，设置楼层为转换层下部两层。本项目设置屈曲约束支撑的目的主要为提供足够的侧向刚度，减缓转换层上下部刚度的突变，支撑的断面根据结构计算需要的刚度确定。
设计时对采用混凝土支撑、普通钢支撑和屈曲约束支撑三种方案进行了试算和比选：采用混凝土支撑断面过大，且受拉时混凝土严重开裂，无法满足要求；采用普通钢支撑时，在强震作用下人字形撑受压斜杆受压屈曲，则受拉斜杆内力将大于受压斜杆内力，这两个力在横梁交汇点的合力的竖向分量使横梁产生较大的竖向变形，人字形支撑使梁下陷，这可能引起横梁破坏，并在节点两侧的梁端产生塑性铰，同时体系的抗剪能力发生较大的退化，为了防止支撑斜杆受压屈曲，其组合的内力设计值应乘以增大系数1.5。而屈曲约束支撑在强震下由于两侧支撑均进入屈服耗能状态，受力大小几乎相同，不会对框架梁产生不平衡力，框架梁受的影响很小。
屈曲约束支撑设置平面图及立面详下图。
图1 屈曲约束支撑布置平面及立面图
4．结构计算分析
结构计算分析采用satwe和midas building两种，进行了小震振型分解反应谱法和动力弹性时程分析计算，大震进行了动力弹塑性时程分析。
塔楼按照性能等级为C级进行抗震设计，考虑到转换层位于嵌固层以上七层，为高位转换，抗震较为不利，框支柱框支梁性能等级提高到中震弹性和大震不屈服，计算结果表明均可满足要求。
4.1设置屈曲约束支撑前后结构对比分析
对结构设置支撑前后的周期及层间刚度进行对比如下：
T2塔楼加支撑前后周期对比表
从以上对比分析可知，增加斜撑后结构整体刚度略大，周期稍微减小，但是对周期影响不大，因此对整体结构的地震力放大不明显；加斜撑前转换层与上部三层刚度平均值的比值小于规范要求的70%，而增加斜撑后，转换层刚度有明显的增大，刚度比可以满足要求，因此增加屈曲约束支撑是有效的。同时对加斜撑前后的构件配筋进行了对比，对比发现加斜撑前后构件配筋和内力变化不大，分析认为原因是斜撑的断面较小，断面远小于相邻框支柱的断面，刚度也远小于筒体剪力墙刚度，因此斜撑对结构整体的地震力影响不大。
5．结论
本项目部分框支剪力墙结构由于底部大空间建筑功能的要求，落地剪力墙数量无法满足要求，设置屈曲约束支撑，可以增强下部结构刚度，减缓转换层上下部分刚度突变，屈曲约束支撑受压、受拉斜杆同时屈服，对横梁无不利影响，可较好的满足结构抗震性能的要求，可供今后类似工程的设计参考。
参考文献：
[1]孙平，于涛，邓华东. 屈曲约束支撑在腾讯滨海大厦中的应用[J].减震技术，2014.5：86–90.
[2]GB50011-201建筑抗震设计规范 [S].
论文作者:陈庆玉
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年9月供稿
论文发表时间:2016/1/18
标签：屈曲论文; 刚度论文; 结构论文; 剪力墙论文; 斜杆论文; 断面论文; 塔楼论文; 《工程建设标准化》2015年9月供稿论文;