柳州某中心超高层剪力墙结构设计

柳州某中心超高层剪力墙结构设计

黄承霜

南宁银象房地产开发有限公司广西南宁530000

摘要：结合工程实例，根据剪力墙结构的建筑特点和受力特点，基于结构规范对剪力墙结构体系的设计要求，建立符合实际工程的力学模型对其进行内力分析，采取合理的构造措施达到合理、完善的结构设计。

关键词：剪力墙；桩筏基础

1引言

剪力墙结构体系是高层建筑中理想的结构受力体系。常用于高层的公共建筑（办公楼）及住宅。受力特点根据建筑功能布置，把剪力墙布置在分户隔墙位置和公共区域，可以基本能做到剪力墙均匀分布，同时电梯井核心筒处由于开洞较多可周边布置剪力墙加强整体刚度。可以使均匀分布的剪力墙合理受到竖向力和水平力，保证结构安全。本文结合实际工程实例，简要介绍了柳州某中心项目结构设计的整体构思，并分析总结出超高层剪力墙结构设计要点。

2工程概况

柳州某中心项目3#楼位于柳州市学院路及桂柳路口附近的高层办公楼，地下室4层（含B1层），地上48层，首层层高5.0m，标准层层高3.1m，屋面结构标高156.0m，高度超过A级属于B级高度，结构设计使用年限50年，建筑结构安全等级为二级，建筑抗震设防类别为标准设防类，所在地区的抗震设防烈度为6度（第一组），设计基本地震加速度0.05g，场地类别II类，特征周期0.35s[1]。

3结构体系与布置

3.1结构选型

本工程根据建筑使用功能采用剪力墙结构，属于B级高度，结构计算时采用的剪力墙抗震等级：二级抗震等级[2]。标准层结构布置平面见图1，该结构体系布置满足建筑功能，其受力合理，满足规范要求，计算模型详见图2。

3.2基础部分

基础部分采用桩筏基础，考虑采用变刚度调平设计，桩型选用大直径灌注桩嵌岩桩，桩身直径为1.6m，桩长已入岩0.8m，由于部分桩长小于6m，单桩承载力特征值（用地基承载力复核）12000KN。桩基持力层为中风化白云岩。在核心筒范围及周边剪力墙采用墙下布桩原则，筏板厚度均为2.2m。

图1标准层平面

3.3上部结构

3.3.1嵌固端设计

由于本栋楼的地势为东高西低且东西高差约一层（层高5米）。建筑正负零对应的结构东侧、南侧与室外地面相连，而西侧、北侧为商业裙房的二层板面，无任何土的约束，由此导致地下空间为3层全埋地下室，负一层形成了东侧、南侧两边为土约束，西侧、北侧为裙房二层的半地下室现状。地下室顶板（-2F顶）可作为本楼嵌固端考虑，综合建筑使用功能及结构嵌固端计算需要，本项目嵌固端设置在基础顶面，约束边缘构件加强区高度从室外地面起算。

3.3.2楼盖设计

《高规》3.7.7条，楼盖结构应具有适宜的舒适度，楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz，竖向震动加速度不应超过表1的限值。考虑本工程的具体特点，舒适度更应从严要求。核心筒内部开洞较多，板厚为120mm，其余板厚根据板跨计算板厚，由于是剪力墙结构，板跨常规100mm为主。

表1楼盖竖向振动加速度限值

注：楼盖结构竖向自振频率为2Hz~4Hz时，峰值加速度限值可按线性插值选取。

图2结构模型

4主要构件截面及材料

底部核心筒部分剪力墙墙厚由400mm至上部楼层减小为200mm。墙柱混凝土强度等级如下：7层为以下C60，7~15层为C55，15~22层为C50，22~30层为C45，30~35层为C40，35~42层为C35，42F以上为C30。钢筋材料均用HRB400。

5计算结构分析

5.1自振周期与振型

采用SATWE与BUILDING软件进行对比计算分析。SATW计算结构前3阶周期如表2所示，计算结果显示，两个方向的质量系数均满足《高规》5.1.13条要求的90%以上，T3/T1=0.70<0.9，满足《高规》第3.4.5条的要求。

表2结构前3阶自振周期

5.2主要控制指标

表3主要控制指标参数见

注：Vmax为基底剪力

6抗震加强措施

6.1底部加强区部位

根据《高规》第7.1.4条规定，底部加强区取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大者。《高规》7.2.14条规定，约束边缘构件设置范围从地面算起至15.20m，项目嵌固端在基础顶，即约束构件范围从基础顶至第六层楼板面标高。考虑本单体属于B级高度，约束边缘构件和构造边缘构件之间设置两层过渡层。

6.2楼板加强措施

楼板设计应能有效传递之间的剪力。楼梯、电梯井筒等开洞附近的楼板厚度为120mm，并按配筋率0.25%双层双向配筋。

6.3连梁及剪力墙加强措施

连梁是本结构的主要耗能构件，在罕遇地震作用中发生较大损坏，因此必须采用措施提高连梁的延性，减小大震作用下损伤。针对连梁的具体加强措施：

a.截面高度≥400mm，混凝土强度等级同两侧剪力墙混凝土等级。

b.连梁上、下纵筋配筋率（ρS≥0.70%），针对性的提高连梁箍筋面积配筋率。

c.为进一步提高连梁在地震作用下的抗震延性，对跨高比不大于2.5且宽度≥400mm的连梁，设置对角交叉斜向钢筋。

d.计算中框架梁与剪力墙垂直相连且墙厚小于300mm时，施工图设计中，剪力墙平面外搭梁处需按高规7.1.6条增设暗柱。

e.个别短肢墙及一字墙情况，对其轴压比、构造等严格按高规7.2.2条执行

7结束

剪力墙结构设计应选择合适构件截面，通过力学模型计算，结构有明确的传力路径，再通过合理构造措施，使结构设计具有延性设计。本工程结构设计既满足建筑使用功能和立面效果，又达到结构的安全性和经济性要求。

参考文献：

[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010。

[2]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程.北京：中国建筑工业出版社，2011.