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高層住宅中錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

時(shí)間日期：2010-4-28 已被閱讀次：[9413]

佛山市正方審圖中心龐國勇
　　
　　[提　要]　本文以高層錯(cuò)層住宅為研究對(duì)象，討論了結(jié)構(gòu)錯(cuò)層對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)
　　　　　　　合住宅工程實(shí)例，對(duì)錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計(jì)算、抗震措施作了
　　　　　　　詳細(xì)介紹。
　　[關(guān)鍵詞]　錯(cuò)層結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；抗震措施

　　1、概述
　　近年來，人們生活水平不斷提高，對(duì)居住環(huán)境的要求越來越高，錯(cuò)層式住宅以其空間高
低錯(cuò)落有致、使用合理、居住舒適等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞，這種錯(cuò)層式住宅多采用
剪力墻結(jié)構(gòu)。但是錯(cuò)層結(jié)構(gòu)是一種對(duì)抗震不利的結(jié)構(gòu)形式，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)使剪力墻形成錯(cuò)
洞墻，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度不規(guī)則，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有不利影響，尤其對(duì)平面不規(guī)則和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著的
錯(cuò)層結(jié)構(gòu)破壞特別嚴(yán)重。JGJ3－2002《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱《高規(guī)》)
建議在抗震設(shè)計(jì)時(shí)高層建筑宜避免錯(cuò)層，同時(shí)也對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了一些規(guī)定。本文介
紹了錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究內(nèi)容，并結(jié)合某高層住宅錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)工程實(shí)例，簡單闡述錯(cuò)層
剪力墻結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)、建模計(jì)算以及抗震構(gòu)造措施等設(shè)計(jì)方法。

　　2、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究
　　研究[1]表明，對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為其不利的因素主要源于兩個(gè)方面：一是由于樓
板被分成數(shù)塊，相互錯(cuò)置，在錯(cuò)層構(gòu)件中產(chǎn)生很大的變形和內(nèi)力，削弱了樓板協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體
受力的能力；二是由于樓板錯(cuò)層，使得錯(cuò)層交接部位形成豎向短構(gòu)件，可能在同向受力中因
錯(cuò)層構(gòu)件剛度大而產(chǎn)生內(nèi)力集中，不利于抗震。短構(gòu)件問題主要是針對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)，其不
利于抗震的震害表現(xiàn)也多出現(xiàn)在多層框架中。對(duì)于以剪力墻為主要受力構(gòu)件的高層住宅，規(guī)
則的錯(cuò)層對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響有限，影響主要在于兩側(cè)有錯(cuò)層連梁相連的墻體。結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層會(huì)
增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，錯(cuò)層構(gòu)件在結(jié)構(gòu)整體中所占的比例越大，則整體側(cè)向剛度增加幅度越
大，但剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增加的幅度相比于框架結(jié)構(gòu)要小。如圖1所示，相互錯(cuò)層的相鄰
樓板A和B僅由中間的錯(cuò)層柱或墻相聯(lián)系，相比較平面剛度極大的樓板，錯(cuò)層柱或墻的彎剪剛
度是個(gè)極小值，當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時(shí)，結(jié)構(gòu)兩部分將產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形，可能會(huì)在錯(cuò)層柱或墻中形成
較大的內(nèi)力，錯(cuò)層柱或墻的受力與兩部分的均勻性有關(guān)。錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究表明，
由于錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)整體成彎曲破壞，根據(jù)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和靜力試驗(yàn)破壞結(jié)果，錯(cuò)層剪力墻結(jié)
構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)無大的區(qū)別。由此可知，錯(cuò)層對(duì)剪力結(jié)構(gòu)體系得影響有限，錯(cuò)層剪力結(jié)
構(gòu)通過結(jié)構(gòu)的合理布置和結(jié)構(gòu)措施的加強(qiáng)，可以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。
　　
　　3、工程實(shí)例
　　3．1工程概況某高層住宅小區(qū)位于佛山市南海區(qū)，其中4號(hào)樓為錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)。該工
程建筑平面布置為一字型(如圖2)，建筑物長度約為69m，寬度約為12．6m，建筑主體高度52
．1m，共18層，加上屋頂以上塔樓的高度后，建筑的總高度為55．8m，高寬比為4．43。規(guī)
范要求，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為45m，綜合考慮變形縫設(shè)置要求，該建筑
變形縫寬度取200mm，將建筑物分成A、B、c三個(gè)單元，如圖2所示(陰影處為錯(cuò)層區(qū)域)。建
筑剖面圖見圖3，住宅屢鬲為2.9m，上部結(jié)構(gòu)各標(biāo)高之間相差1．45m。該工程為丙類建筑，
建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0．10g，設(shè)計(jì)地震分組
為第一組，場(chǎng)地特征周期為Tg=0．35S，罕遇地震作用的水平地震影響系數(shù)最大值為0．72。
計(jì)算基本風(fēng)壓按50年重現(xiàn)期取0．50KN／m2．

　　3．2計(jì)算模型
　　由圖2可以看出，該工程被變形縫分成A、B、C三個(gè)單元，其中A和C單元對(duì)稱，因此我們
只需建立A和B兩個(gè)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算�！陡咭�(guī)》指出，錯(cuò)層兩側(cè)宜采用結(jié)構(gòu)布置和側(cè)向剛度
相近的結(jié)構(gòu)體系。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中，錯(cuò)開的樓層應(yīng)各自參加結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，不應(yīng)該并為一層計(jì)算
。本工程采用剪力結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算軟件以STAWE為主進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，以GSSAP進(jìn)行校對(duì)。建模
時(shí)圖3所示各標(biāo)高處均按獨(dú)立的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)層輸入，錯(cuò)層處剪力墻厚度取250mm，與之相連的墻
體厚度也取250mm。文獻(xiàn)[3]指出，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)墻體應(yīng)盡量帶有較大的翼緣，一是
可以增加墻體的穩(wěn)定性，二是增加了墻體的抗震承載力和延性，對(duì)抗震有利。所建模型中幾
乎所有墻體都帶有較大的翼緣，以增強(qiáng)墻體的穩(wěn)定性和抗震能力。文獻(xiàn)[3]指出，在進(jìn)行結(jié)
構(gòu)的動(dòng)力特性分析時(shí)，分別采用彈性樓板和剛性樓板模擬結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層樓板，發(fā)現(xiàn)兩種計(jì)算方
法的結(jié)果差異不大。振型分解反應(yīng)譜分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在常遇地震作用下錯(cuò)層位置樓板會(huì)
產(chǎn)生局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，而位移、基底剪力等指標(biāo)滿足規(guī)范抗震要求。設(shè)計(jì)中用SATWE和GSS
AP計(jì)算時(shí)，分別考慮錯(cuò)層樓板為剛性樓板和彈性樓板，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果確實(shí)差異不大。

　　3．3計(jì)算結(jié)果
　　A單元模型的計(jì)算結(jié)果見表l，B單元的計(jì)算結(jié)果見表2。
　　兩種程序的計(jì)算結(jié)果相差不大，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了保障。

　　3．4抗震構(gòu)造措施
　　對(duì)于錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)，《高規(guī)》中指出，錯(cuò)層處平面外受力的剪力墻截面厚度抗震設(shè)計(jì)
時(shí)不應(yīng)小于250mm，并應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱；抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。錯(cuò)層處
剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0
．5％。本例參考了大量的相關(guān)文獻(xiàn)及其規(guī)范的要求，在建筑專業(yè)允許的前提下，設(shè)置變形
縫，將建筑分為三個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在錯(cuò)層處的剪力墻加厚，厚度取
250mm，并讓墻體帶有較大的翼緣，增強(qiáng)墻體的延性和穩(wěn)定性。錯(cuò)層處剪力墻抗震等級(jí)提高
一級(jí)，按二級(jí)考慮�；炷翉�(qiáng)度等級(jí)在底部加強(qiáng)區(qū)為C35，上部為C30。

　　4、結(jié)論
　　(1)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)造成平面樓板不連續(xù)，豎向構(gòu)件應(yīng)力集中，是一種對(duì)抗震不利的結(jié)構(gòu)形式
，但錯(cuò)層對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)體系的影響有限，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)的合理布置和構(gòu)造措施的
加強(qiáng)，可以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。
　　(2)錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，考慮結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，合理的布置結(jié)構(gòu)平面，采用相應(yīng)的
抗震構(gòu)造措施，可以很好的保證結(jié)構(gòu)的安全性，確保收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。

　　依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻(xiàn)
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學(xué)，1999．
　　[3]吳景松．《錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的抗震分析》．住宅科技，2002．
　　[4]陳勤，王興法．《鋼筋混凝土剪力墻錯(cuò)層高層結(jié)構(gòu)抗震分析》．首屆全國建筑結(jié)構(gòu)
技術(shù)交流會(huì)論文集，2006．
　　[5]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，JGJ3－2002．
　　[6]國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB50011－2001(2008版)．

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