对框架―剪力墙结构设计中问题的

[摘 要]论文根据《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》）,《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）中的相关规定,结合工程实际对在PKPM中如何实现框架-剪力墙的控制点的应用及其计算结果进行分析.

[关 键 词]PKPM；SATWE；框架-剪力墙

0引言

在高层建筑结构设计中,因为其相较剪力墙结构布置更加灵活,因此框架-剪力墙结构形式在实际当中得到了广泛的应用.影响框架-剪力墙结构体系的因素很多,有框架和剪力墙的倾覆力矩比、0.2Q0调整等等.本文根据《高规》及《抗规》中的相关规定,结合工程实际对设计过程当中出现的问题进行探讨.

1工程实例

本工程位于陕西省西安市大兴新区,建筑总面积约140000.50m2,地下三层,地上三十三层,房屋总高度为99.25m.本工程建筑抗震设防类别为标准设防类；抗震等级为一级；所在地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.2g,设计地震分组为第一组；建筑场地类别为Ⅱ类；特征周期：Tg等于0.35sec；50年一遇的基本风压值取0.35kN/m2；地面粗糙度类别为C类；风载体型系数1.3.图1为本工程局部框架-剪力墙标准层结构布置图.

图1框架-剪力墙标准层结构布置图

2高层框架D剪力墙结构设计主要控制点在PKPM中应用及结果分析

高层结构设计中,为使结构平面布置和竖向承重构件（柱、剪力墙等）的合理布置,设计过程中考虑控制的目标参数主要有如下几个：

2.1、框架柱倾覆弯矩及0.2Q0调整系数

（1）框架D剪力墙结构中框架柱倾覆弯矩控制及计算：

根据《抗规》第6.1.3条、《高规》第8.1.3条规定,框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下,若框架部分承担的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的10%但不大于50%,按框架-剪力墙结构进行设计.

本工程WV02Q.OUT文件见表一数据得出：框架部分承担的地震倾覆力矩小于总地震倾覆力矩的50%,计算符合要求.

表一

框架柱地震倾覆弯矩百分比

柱倾覆弯矩倾覆弯矩百分比

X向地震125593.518.89%

Y向地震183902.326.53%

（2）0.2Q0调整

对于框架剪力墙结构,一般剪力墙的刚度很大,剪力墙吸引了大量的地震力,而框架部分所承担的地震力较小.根据《抗规》第6.2.13条规定,侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-剪力墙结构,任一层框架部分的地震剪力,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架-剪力墙结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值.本工程指定调整楼层为1至33层的范围,在WV02Q.OUT文件中0.2Q0调整系数：0.2Qox等于2026.19KN、1.5Vxmax等于2769.88KN；0.2Qoy等于2117.01KN、Vymax等于2885.20KN,本工程计算结果符合要求.

2.2、周期比

周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,见《高规》第4.3.5条及相应的条文说明.本工程WZQ.OUT文件中自振周期结果如下见表二：

表二

振型号周期转角平动系数（X+Y）扭转系数

12.795884.941.00（0.01+0.99）0.00

22.6832174.680.98（0.97+0.01）0.02

31.99606.980.03（0.02+0.00）0.97

40.776533.760.98（0.68+0.30）0.02

从上面结果中可以查得,结构以扭转为主的第一自振周期Tt等于1.5943s,以平动为主的第一自振周期T1等于2.7958s,Tt/T1等于0.71〈0.9,满足《高规》第4.3.5条的规定.

2.3、位移比

主要为限制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应,见《抗规》第3.4.2条,《高规》第4.3.5条及相应的条文说明.本工程WDISP.OUT,结果如下：最大值层间位移角：X方向最大值层间位移角为1/825,Y方向最大值层间位移角为1/831,满足《高规》第4.6.3条最大值层间位移角≤1/800的规定；最大位移与层平均位移的比值、最大层间位移与平均层间位移的比值：X方向最大位移与层平均位移的比值为1.28,X方向最大层间位移与平均层间位移的比值为1.30,Y方向最大位移与层平均位移的比值为1.29,Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值为1.29,满足《高规》第4.3.5条的规定.

2.4、剪重比

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,见《抗规》第5.2.5条,《高规》第3.3.13条及相应的条文说明.

本工程平面及竖向均比较规则,在SATWE中设计时选取了18个振型进行计算,在WZQ.OUT结果文件中查看X、Y向有效质量系数及楼层最小剪重比如下：X方向的有效质量系数：99.50%；Y方向的有效质量系数：99.84%.两个方向有效质量系数均超过90%,说明计算振型数够了,详见《高规》第5.1.13条及相应的条文说明.由于本地区抗震设防烈度为8度,两个方向的楼层最小剪重比,满足《高规》第3.3.13条的要求.

2.5、刚度比

主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层,见《抗规》第3.4.2条,《高规》第4.4.2条及相应的条文说明；对于形成的薄弱层则按《高规》第5.1.14条予以加强.

各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息见WMASS.OUT结果文件,本工程满足规范要求.

3.结语

本文以规范相关要求出发,结合工程实际,通过对结构设计时的相关控制点,对框架-剪力墙结构形式进行了探讨.如何在空间灵活的前提下,保证结构的安全性、合理性、经济性,这是在日后实际工作当中有待于提高的方向.