综合体建筑设计探索邱礼民

综合体建筑设计探索邱礼民

邱礼民

广宁县建筑设计室广东广宁526300

摘要：本文主要针对商住楼建筑结构的设计展开了分析，通过结合具体的工程实例，对超限情况、施工结构及框支梁上墙体配筋作了详细的阐述，并给出了相应的施工控制措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计

为了满足商住楼的楼层功能和保障商住楼的施工质量，对于商住楼的施工，我们必须要重视其建筑结构的设计工作，以正确指导施工的进行。基于此，本文就商住楼建筑结构的设计进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1工程概况

某商住楼地上28层，地下1层，地下1层层高为3.7米；1～3层为商业区，层高依次为5.7米，4.5米，6.15米；4～29层为住宅区，4层层高为3.25米，其余标准层层高为2.9米。在3层顶采用梁式转换。剪力墙及柱混凝土强度等级为C30～C60，梁、板混凝土强度等级为C30～C50；典型框支柱主要截面为1000×1000，1000×1400；落地剪力墙主要墙厚为500，550mm（其中楼电梯间处剪力墙墙厚为200，250mm），转换层以上三层的主要墙厚为200，250mm；标准层主要墙厚为200mm；典型转换梁主要截面为1000×1400，1000×1600。嵌固端取地下室顶板。转换层及标准层结构平面布置分别如图1所示。

图1标准层结构平面布置图

建筑结构的安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.10g。建筑场地类别为Ⅲ类。基本风压（50年重现期）标准值为0.40kN/m2（承载力设计时按基本风压的1.1倍采用），雪荷载标准值为0.40kN/m2，地面粗糙度类别为B类。抗震等级：基础～5层墙、柱为特一级，梁为一级；6层墙、柱为一级，梁为二级；其余墙、柱、梁均为二级。

2超限情况

依据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（建质［2010］190号），本工程存在转换层偏心矩大于0.15以及框支转换的构件不连续两项不规则情况，不存在严重不规则情况。

3结构分析

采用SATWE，MIDAS软件对结构进行小震弹性反应谱分析和弹性动力时程分析以确定结构薄弱层位置，考虑了双向地震作用，同时计算中考虑了扭转耦联，计算振型数取21。根据场地土条件，选用了5条天然波（TH4TG045，TH4TG055，TH1TG055，TH1TG065，TH3TG055波）和2条人工波（ＲH3TG055，ＲH4TG055波）。其水平向对应的峰值加速度取35cm/s2，双向输入分析，主方向与次方向峰值加速度比例为1：0.85。所选用地震波平均谱与规范谱的对比见图2，从图2可以看出，地震波平均谱与规范谱在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）（简称高规）第4.3.5条条文说明要求。

图2地震波平均谱与规范谱对比

图3为X，Y向地震下楼层剪力分布。从图3可以看出，各地震波计算得到的结构基底剪力均大于按反应谱法计算得到的基底剪力的65%，且不大于按反应谱法计算得到的基底剪力的135%，7条地震波计算得到的结构基底剪力平均值大于按反应谱法计算得到基底剪力的80%，且不大于按反应谱法计算得到基底剪力的120%。所选7条地震波均符合高规要求。从楼层剪力分布情况上看，结构上部局部楼层按反应谱法计算得到的楼层剪力略小于按时程分析得到的楼层剪力平均值，说明反应谱法对高阶振型的影响考虑不够；结构的基底剪力均大于时程分析计算得到的基底剪力平均值，在计算时对上部局部楼层的楼层剪力适当放大，基底剪力取时程分析法计算得到的基底剪力平均值和按反应谱法计算得到的基底剪力两者中的较大值。

图3X向和Y向地震下楼层剪力分布

采用SATWE，MIDAS软件对结构进行小震弹性反应谱分析，计算结果如表1所示。从表1可以看出两种软件计算结果基本吻合，满足高规要求。值得注意的是，依据SATWE软件计算时，由于框支梁上部的竖向墙体都是一段一段分布的，除作为集中竖向构件作用于框支梁上外，不能完全像标准框支梁那样梁墙组成组合构件共同作用，也没有明显的内力拱出现。

结构计算结果表1

采用SATWE软件对结构进行弹性动力时程分析，并与弹性反应谱分析结果进行对比，见表2。由表2可知，弹性反应谱分析与弹性时程分析结果基本一致。

弹性反应谱分析与弹性时程分析计算结果对比表2

采用SATWE有限元框支剪力墙计算配筋分析模块FEQ进行二次补充分析，对转换梁进行有限元应力分析，以校核设计配筋。计算表明转换层及以上五层应力计算结果满足要求。

4框支梁上墙体配筋

一般情况下，框支梁上二、三层墙体严重超筋，甚至该情况会延伸至框支梁上四、五层。上部剪力墙连梁和框架梁配筋都会增大很多。由于本工程在采用SATWE软件计算时，框支梁上部的竖向墙体都是一段一段分布的，除作为集中竖向构件作用于框支梁上外，不能完全像标准框支梁那样梁墙组成组合构件共同作用，也没有明显的内力拱出现。经过多次调试，避免了框支梁上墙体、连梁、框架梁的超筋现象，调试是从以下几个方面进行的。

（1）在转换层以上，剪力墙尽量布置在结构平面的周边，尽可能均匀、对称布置，避免不规则偏心带来的附加外力。

（2）在转换层以上，剪力墙尽量全部落在框支梁上，采用大开间的长墙，尽量避免次梁转换。

（3）避免转换层上下层的混凝土强度等级改变，本工程转换层以上两层剪力墙混凝土强度等级同转换层的混凝土强度等级，均采用C60；再往上，剪力墙混凝土强度等级由两层C50、四层C45、四层C40过渡到C30。

（4）转换层以上五层剪力墙墙体厚度（除楼、电梯间处外）增大为250mm。

（5）加强转换层及以上若干层楼板。

（6）框支梁截面尺寸须足够大以避免超筋，但须注意与框支柱刚度相匹配。经计算，随着框支梁截面尺寸的增大，上部结构超筋现象明显缓解，趋于适筋。本工程框支梁最大跨度为7.6m，最大截面尺寸为1000×1600。

5构造措施

为提高框支柱的延性和变形能力，提高转换层的抗震能力，控制框支柱轴压比在0.5以下，在框支柱中设置了芯柱，如图4所示。

图4框支柱芯柱大样

梁式转换传力直接、计算相对简单、施工方便、经济性较好。但框支梁、框支柱的截面尺寸必须满足抗弯、抗剪要求，通常截面尺寸能满足抗弯要求时抗剪承载力不足，此时加大框支梁的梁宽是一种选择，但会增加结构自重，且为了协调框支梁与框支柱的支承宽度，不得不加大框支柱的截面尺寸，这样不太经济。为了弥补框支梁抗剪承载力之不足，采用在梁端加设抗剪钢板或窄翼缘的工字钢骨不失为简便、经济且有效的办法。本工程根据框支梁柱计算结果，框支梁支座剪力较大，受弯纵筋基本满足要求，采取了在框支梁支座剪力较大位置加设钢板以提高其抗剪承载力。这样避免了采用型钢混凝土梁，和上述采用芯柱方式的框支柱在抗弯承载力和刚度上相匹配。根据《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001）第5.1.4条公式5.1.4-3，5.1.4-4和高规中框支转换梁截面限制条件公式10.2.8-1，10.2.8-2，手算校核其抗剪承载力，根据SATWE软件FEQ模块应力分析计算结果综合考虑配置箍筋。

加强转换层楼板的板厚取180mm，双层双向配筋，配筋率不小于0.25%，以提高转换层楼板与框支梁共同作用的能力。转换层楼板板面的钢筋贯穿梁顶截面，并向下锚固，以保证框支梁扭矩在楼板上的有效传递。同时转换层以上三层楼板也适当加强，板厚取130mm。该措施也是协调变形保证转换层以上构件不超筋的一项措施。

在各层的平面凹进部位设置不小于2m宽的拉结板带，板厚取120mm，双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。

6转换层的施工控制

严格按国标图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）》（11G101-1）对框支转换梁柱节点进行设计。框支转换梁柱内纵筋均采用机械连接。框支柱纵筋在转换层内不宜设接头，若需设置，接头率应≤25%，且接头位置离开节点区≥500mm，接头采用直螺纹机械连接。

必须待基础～转换层以上五层承重构件达到100%混凝土设计强度后方可进行框支转换梁柱支撑拆模，同时提请施工单位编制“有关部分框支-剪力墙结构转换梁柱”的施工组织设计或施工技术方案。

7结语

综上所述，建筑的施工已是越来越成熟，因此，随着商住楼建筑对楼层功能和施工质量要求的提高，施工方必须要重视建筑结构的设计工作，并及时采取相应有效的施工措施进行建筑施工，从而为商住楼建筑的施工带来帮助。

参考文献：

[1]汪俊.某高层商住楼建筑结构设计及计算分析[J].房地产导刊.2014（13）.

[2]周欣、李公平.某高层商住楼结构设计分析[J].建筑知识（学术刊）.2014（05）.