1.贵阳筑水水利产业发展有限公司;2.上海大同一钢建筑设计研究院有限公司
摘要：华泰壹品商住楼结构高度95.97米，为钢筋混凝土框架―剪力墙结构高层建筑，地下2层，地上4层商场，以上为住宅。结合该工程实例，介绍了该工程结构设计与计算分析方法，包括：地基基础选型、主楼结构选型及计算分析、结构抗震概念设计及加强措施等，得出了钢筋混凝土框架―剪力墙结构在高层住宅中避免了高位转换合理应用的结论。
关键词：高层建筑；框架―剪力墙；结构分析；地基基础；BZS空腹复合楼板
1、工程概况
该工程为华泰壹品，由A、B、C、D四栋高层和中间裙房组成，效果图见图1，C栋标准层结构平面图见图2，建设地点位于贵州省安顺市平坝县城内。结构高度95.97m,地上30层，地下2层停车场，1～4层为商业用房，5层为架空层，6～30层为住宅。总建筑总面积88079㎡，其中：地上74456㎡，地下13623㎡。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.35s，水平地震影响系数最大值为0.04，场地类别为I类，抗震设防类别为丙类。结构设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，地面粗糙度为C类，基本风压取0.3KN/㎡，承载力设计时风荷载效应应乘以1.1采用，风荷载体型系数取1.4。地基基础设计等级为甲级，地下室防水等级为二级。
根据建筑的平面形状及功能要求，本工程采用抗震缝将建筑物从地下室顶板面起分为四幢单体和中间裙房，缝宽为150mm满足规范要求。
FIG.1 Rendering FIG.2 The standard layer of C building
2、地基基础及地下室设计
根据地质勘察报告，本基础持力层为中风化白云岩,其承载力特征值为fak=5000KPa。基础采用钢筋混凝土独立基础和条形基础，部分溶洞处采用人工挖孔桩，基础设计满足承载力、抗剪抗冲切规范要求。地下室底板采用300mm厚C30防水混凝土底板，双层双向配筋。地下水位标高小于地下室底板标高，不需要考虑抗浮计算。
3、主体结构设计与分析
3.1 结构抗震概念设计分析
该结构标准层平面呈凸形，且凸出位置在角部，-2层层高为3.6m、-1层层高为4.2m、1层层高为4.5m、2～4层层高为4.2m、5层层高为3.9m、标准层层高3m，图2为结构标准层平面布置图。为了降低造价，避免设转换层，避免结构超限（有3条及以上结构不规则属结构超限），因此，本工程采用框架―剪力墙结构避免结构竖向构件不连续，地下室采用梁板结构，主楼采用梁板结构，中间裙房采用宽扁梁+BZS空腹复合楼板设计。框架和剪力墙抗震等级为三级、中间裙房为四级。底层框架柱最大截面尺寸为1400mmx550mm、电梯筒体剪力墙厚为300mm，往上每隔几层截面逐渐变小，标准层电梯筒体剪力墙厚为250mm。柱和剪力墙混凝土强度等级：地下室～3层为C50; 4层～10层为C45; 11层～17层为C40; 18层～24层为C35; 25层～顶面为C30，梁和板混凝土强度等级均为C30。
根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，本工程建筑结构布置，C栋B/Bmax=13.2/36.9=35.8%,属于平面凹凸不规则，但结构布置属于《抗规》、《高规》规定的高层建筑。为一项平面不规则，但竖向构件是连续的。
3.2 主要计算结果
结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE。计算时考虑偶然偏心，地震作用下的扭转影响，用SATWE进行结构弹性分析，考虑活荷载不利布置的影响。周期折减系数为0.75，结构的阻尼比为0.05。本工程详细例举C栋在“刚性楼板假定”的结构计算结果。
周期比：以扭转为主的第一自振周期Tt与以平动为主的第一自振周期Tx，Ty之比。是控制结构扭转效应的重要指标，它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过大的扭转。计算结果见下表（C栋）：
该结构刚重比EJd/GH**2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算；该结构刚重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应。
剪重比：剪重比为地震作用与重力荷载代表值的比值。主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全。计算结果见下表（C栋）：
质量比：楼层质量沿高度宜均匀分布,楼层质量比不宜大于1.5，质量比是高层建筑中质量沿竖向分布不规则的限制条件。SATWE计算结果显示，该结构最大质量比在第6计算层，为1.37，小于1.5，满足《高规》3.5.6条的要求。
4、BZS空腹复合楼板设计
BZS空腹复合楼板是采用预制的填充模盒为内模，填埋于砼楼板内所形成的复合空腹楼板。模盒是采用工业废料磷膏为原料、玻璃纤维增强的预制石膏模盒，采用轻质耐火材料（如BZS、GRC等）预制。施工时起到内模板的作用，施工完成后留在楼板内与钢筋砼楼板结构组成空腹复合楼板。
传统梁板结构是将楼面荷载集中为线荷载传递给次梁，次梁将线荷载转变为集中荷载传递给主梁（或框架梁），框架梁再将集中荷载传递给柱子。而BZS空腹板为宽扁钢筋混凝土梁板结构楼盖，其传力路线是将楼板上的荷载集中为线荷载传递给主梁（或框架梁），框架梁再将线荷载集中传递给柱子。由此可见，BZS空腹板所采用的结构体系均缩短了楼面荷载的传递路线减少了传力环节，因此减少了结构受力构件和钢材的用量。
该工程中间裙房采用BZS空腹复合楼板设计，其传力路线是将楼板上的荷载集中为线荷载传递给框架梁，框架梁再将线荷载集中传递给柱子。裙房柱网：8.4米双向，5层商场活荷载3.5kN/㎡ ，采用400厚BZS空腹复合楼板框架结构。相对于传统的梁板结构楼盖，节约30%左右木材、节约20%左右的钢材；节约20%左右的混凝土。取得了较好的经济效益。
5、结论
该工程设计中，充分利用抗震概念设计方法，通过框架―剪力墙结构体系避免设高位转换结构；通过设置抗震缝避免设置多塔结构。将复杂的结构简化为简单的结构体系，对抗震设计是非常有利的。本工程C栋有两项不规性，一是平面凹凸不规则，二是位移比大于1.2，有两条不规则不属于超限结构。所以对于边缘的剪力墙、框架梁、柱需进一步加强构造措施，严格控制轴压比，加大配筋。对于楼板开洞处，平面转角（阴角）处等结构薄弱处均需加强构造措施。以保证结构安全。
参考文献:
[1] 中国建筑科学研究院.GB50010-2010混凝土结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] 中国建筑科学研究院. GB50011-2010建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010
[3] 中国建筑科学研究院. JGJ 3-2012高层建筑钢筋混凝土结构技术规程.北京：中国建筑工业出版社，2012
论文作者:叶生华1,周晓峰2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
标签：结构论文; 荷载论文; 楼板论文; 框架论文; 地下室论文; 层高论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第26期论文;