某高层住宅错层剪力墙结构设计体会

科技情报开发与经济 SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ＆ ECONOMY 2011年 第 21卷 第 4期 1 工程概况 本工程为山西省大同市某住宅小区，地上 26层，地上层高 均为 3 m，总高度为 78.47 m，地下 3层，地下 3层均为核六级甲 类二等人员掩蔽所。本工程抗震设防烈度为 7度，基本地震 加速度为 0.15g，场地类别为 II类，抗震设防类别为丙类（设 防类），属于建筑抗震有利地段，基本风压为 0.65 kN/m2，设计使 用年限为 50年，结构安全等级为二级，基础采用梁筏基础。住宅 地上每隔 9 m一个平层，客厅层高 4.5 m，卧室层高 3 m，上下层 之间用室内楼梯相连，标准层局部具体剖面图见图 1。 2 计算思路 （1）根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2002（以下 简称《高规》）第 10.1.1条，本工程属于复杂高层建筑结构，按中 华人民共和国建设部《关于印发《超限高层建筑工程抗震设防专 项审查技术要点》》建质【2006】220号文件，本工程应进行超限论 证，本工程属于扭转不规则、平面不规则和竖向不规则。 （2）根据《复杂高层建筑结构设计》选取性能化指标 C，即小 震下满足性能水准 1a的要求，中震下满足性能水准 2的要求。 性能水准 1a指结构满足弹性设计要求，包括全部构件的抗震承 载力和层间位移均满足线性的要求。性能水准 2指结构的 薄弱部位或重要部位的抗震承载力满足弹性设计要求。整个结 构按非线性分析计算，允许有些选定的部位接近屈服（如部分而 不是全部受拉钢筋屈服），但不应发生剪切等脆性破坏；各构件 的细部抗震构造至少要满足中等延性的要求。 （3）按照“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，本工程进 行了多遇地震下结构计算，按 CQC法进行验算；中震作用下结构 的薄弱部位或重要部位构件不屈服，按中震进行了计算，加速度 取多遇地震下的 2.75倍，同时进行了弹性动力时程分析补充计 算，取 CQC法与弹性动力时程分析法计算的较大值按包络图进 行设计。根据《高规》第 10.4.4条，对错层处剪力墙抗震等级 提高一级，按一级考虑，墙体钢筋配筋率按 0.6％考虑，为加强楼 板的刚度，所有层楼板均按双层双向配筋。 （4）计算软件：根据《高规》第 5.1.12条，复杂结构应采用两 文章编号：1005－6033（2011）04－0200-03 收稿日期：2010－12－30 某高层住宅错层剪力墙结构设计体会 唱小强 （太原市聚川建筑设计事务所，山西太原，030001） 摘 要：结合实际工程，从结构体系、性能化设计等方面对高层住宅错层剪力墙结构进 行了分析，并采用 SATWE和 ETABS V9.2.0对其分别进行结构计算，从而评价其抗震 性能，同时对错层处墙体、楼板采取一系列加强措施。结果表明，采用合理的性能化设 计，对重要墙体采取详细分析，结构的抗震性能满足规范要求。 关键词：错层剪力墙结构;高层住宅；性能化设计；弹性时程分析 中图分类号：TU972 文献标识码：A 厨房 厨房 厨房 书房 B1跃上 2 10 0 2 10 0 墙边看线 家 庭 厅 餐厅 B1 跃 下 餐厅 A3 跃 下 防护拦杆 防护拦杆 墙边看线 87 0 5 00 10 0 2 10 0 2 10 0 77 0 客厅 客厅 47 0 2 33 0 1 10 0 57 0 2 350 观景阳台 3 48 0 观景阳台 2 350 47 0 2 33 0 1 10 0 4 50 0 45 0 35 0 3 70 0 45 0 4 50 0 27.000 22.500 18.000 （10F） 27.000 （9F） 24.000 （8F） 21.000 （7F） 18.000 3 00 0 3 00 0 3 00 0 1 50 0 1 50 0 1 50 0 图 1 标准层局部具体剖面图 （mm） 90 0 60 0 90 0 60 0 90 0 60 0 200 种不同的结构软件。本工程采用中国建筑科学研究院 PKPMCAD 工程部编制的软件 SATWE 和北京金土木软件公司的 ETABS V9.2.0两个软件进行数据分析，并经判断合理后，取两个计算软 件的包络图进行配筋设计。 3 多遇地震下结构计算 （1）按振型分解法 CQC进行多遇地震下结构计算，计算模 型：按《高规》10.4.2条，错开的楼层应各自参加结构整体计算，不 应归并为一层计算，每个 9 m高范围内（即平层之间）按 4个楼 层输入，即按 3 m，4.5 m，6 m，9 m进行输入计算。 （2）计算参数：本工程抗震设防烈度为 7度，设计基本地震 加速度为 0.15g，场地类别为 II类，设计分组为第一组，普通剪力 墙抗震等级为二级，错层处墙体抗震等级为一级，周期折减系数 为 0.98，特征周期 Tg＝0.35 s，连梁刚度折减系数取 0.55，中梁刚 度放大系数取 1.8，梁扭矩折减系数取 0.4，计算振型数取 18，本 工程为不规则性结构，考虑偶然偏心和双向地震作用（按两者的 较大值进行配筋）。 （3）计算结果：第 1振型周期为 1.615 9 s，平动因数为 1.00； 第 2振型周期为 1.484 4 s，平动因数为 1.00；第 3振型周期为 1.007 3 s，平动因数为 0.02；第一扭转周期与第一平动周期的比 值为 1.007 3/1.615 9＝0.623＜0.9，满足规范要求。X方向地震力作 用下的楼层最大位移为 1/178 2.，Y方向地震力作用下的楼层最 大位移为 1/2 304，由于没有明显的层，计算机计算结果显示的 最大位移与平均位移的比值与实际不符，所以选了几个有代表 性的点，查出每个点的位移，绘出代表点位移的变化。本层与上 一层的承载力之比最小为 0.94＞0.80,满足规范要求，由于 PKPM 中的层与实际有出入，所以按 ETABS V9.2.0进行计算，并将两个 层中本是一片混凝土的墙进行编号合并，计算出层刚比满足规 范要求。 4 中震地震下结构计算 结构计算中按中震不屈服做结构设计，在 SATWE输入多遇 地震影响因数最大值 0.12×2.75＝0.33，并将剪力墙和框架的抗震 等级定位四级，其余参数同 CQC法的取法，按总刚法进行计算， 查看在中震下错层墙是否破坏，部分墙体不会出现剪切破坏，经 计算错层处墙体在中震下完好，没有屈服，其余一般部位墙体也 未出现剪切破坏。 5 弹性动力时程分析 选用 3 组地震波，选取 RH2TG035、TH2TG035、TH4TG035 分别进行计算，需满足每条时程曲线计算所得结构底部地震剪 力不应小于 CQC法计算底部地震剪力的 65％，多条时程曲线的 底部地震剪力平均值不应小于 CQC 法计算底部地震剪力的 80％。时程分析所用地震加速度的最大值取 110 cm/s2。将多条时 程曲线的各层地震剪力平均值与 CQC法的各层地震剪力比值 （不应小于 1.0），将此数值乘到 CQC法计算的各层墙、梁配筋中， 按此结果配最终施工图的配筋。 6 构造措施 对错层处剪力墙墙厚加厚，从下至上都按约束边缘构件考 虑；所有楼层板厚加大，均按双层双向配筋，每个方向单层钢筋 的配筋率不小于 0.3％；加强与错层墙相连的连梁的配筋，减小连 梁的跨度、增大连梁的截面；根据中震屈服计算结果对错层处剪 力墙进行配筋，错层墙墙体配筋均按 0.6％考虑；错层处剪力墙均 按抗震等级为一级考虑。 7 结果评定 通过采用计算措施和构造措施，错层住宅剪力墙各阶段的 设计性能指标均能满足国家现行规范的要求。 （1）多遇地震作用下，结构的设计各项指标均符合国家规范 的要求，并采用时程分析进行多遇地震下的补充计算，同此采用 ETABS程序进行了论证。 （2）中震作用下，错层处剪力墙满足：SE（中震作用下地震作 用效应组合）＜Ry（结构构件承载力特征值），次要构件及耗能构 件可能出现轻微抗弯屈服，没有出现剪切屈服的控制要求。 8 结语 对于高层住宅错层剪力墙结构，首先应确定适合的性能化 设计目标，为满足性能化目标在各阶段的要求，采取合理的计算 程序对结构进行详细的分析，包括整体弹性分析、弹性动力时程 分析和重要构件的中震不屈服分析，这些分析的结果又用于控 制结构的设计和指导结构的进一步设计，同时采取合理的抗震 构造措施，使整个结构满足规范的要求。 参考文献 ［1］ JGJ 3—2002高层建筑混凝土结构设计规程［S］.2008年版. 北京：中国建筑工业出版社，2002. ［2］ GB 50011—2001建筑抗震设计规范［S］.北京：中国建筑工 业出版社，2008. ［3］ 徐培福.复杂高层建筑结构设计［M］.北京：中国建筑工业出 版社，2005. （责任编辑：胡建平） ──────────────── 第一作者简介：唱小强，男，1981年生，2004年毕业于河北 建筑科技学院土木工程专业，助理工程师，太原市聚川建筑设计 事务所，山西省太原市，030001. 唱小强 某高层住宅错层剪力墙结构设计体会 本刊 E-mail:bjb＠sxinfo．net 科技论坛 201 ����������������������������������������� 科技情报开发与经济 SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ＆ ECONOMY 2011年 第 21卷 第 4期 Some Experiences of the Staggered－floor Shear－wall Structure Design of a High－rise Residential Building CHANG Xiao-qiang ABSTRACT: Connecting with the engineering practice, this paper analyzes the staggered －floor shear －wall structure design of a high－rise residential building from aspects of structural system, and performance－based design, etc., makes the structural calculations by using SATWE and ETABS V9.2.0 respectively for evaluating its anti －seismic capability, and adopts a series of reinforcement measures for the walls and floors at the splitting location. KEY WORDS: staggered－floor shear－wall structure; high－rise residential building; performance－based design; elastic time－history analysis 集中供热是一项民用事业，它与居民生活息息相关。对于大 型城市，必须保证供热系统运行的稳定性。如果忽视了对供热系 统稳定性的计算和分析，一旦发生运行水力工况失调，必然造成 系统的热力工况失调。热力工况失调主要是因为水力失调造成 的，即因流量的分配不均引起热用户水平方向和垂直方向室温 偏差，造成供热系统出现冷热不均，从而影响工业、公共、民用建 筑的供热，给广大居民工作、生活带来困难，造成不可估量的损 失。 1 水—水直接换热系统的稳定性分析 供热系统的水力稳定性是指系统在经过初调节和运行调节 确定各用户之间的流量分配后，网路中各个用户在其他用户流 量调节时保持该用户流量固定不变的能力。如果系统在运行中 由于某些用户和用热设备的流量改变时，其他各用户或设备的 流量变化幅度不大，则该系统的水力稳定性好；反之，其他各用 户或设备的流量变化幅度大，则该系统的水力稳定性差。管网水 力稳定性可由下式计算： y= 1 1+ ΔHwΔHy姨 式中：ΔHw为管网干管的压降，MPa；ΔHy为用户系统的压 降，MPa。 可见提高管网水力稳定性的主要方法是相对减少网路干管 的压降，或相对增加用户系统的压降。 下面以 1个带有 4个热用户的供热系统、第三个热用户采 用混水直连、其余热用户采用间接连接的供热系统为例，来说明 水—水直接换热系统的水力稳定性。 由于在供热系统中混水泵的应用，使得系统中混水环路 （ABCD为混水环路）的管路的阻力系数增加，则整个系统的管网 总阻力系数增加，管网的总流量减少，从而一次循环水泵的扬程 增加。因为从热源到热用户 3之间的供水和回水管的阻力系数 没有变化，所以，供水和回水管的水压线将变得平缓一些，热用 户 1、2的资用压头增加，呈非等比失调。在热用户 3处供回水管 之间的压差将会增加，热用户 3处的作用压差增加，相当于热用 户 4的总作用压差增加，并使用户 3以后的供水管和回水管的 水压线变得陡峭一些。变化后的水压线见图 1（虚线）。 由图 1可知，热用户 3之前的供水和回水管干管压降减少， 即 ΔHw·1～3减少；对热用户 3后干管来说，供水和回水管的干管压 降增加，即 ΔHw·1～3增加。总的来说，网路干管的压降减少，从而提 文章编号：1005－6033（2011）04－0202-03 收稿日期:2011－01－10 水—水直接换热系统的稳定性与经济性分析 程天晏 （太原市广播电视安全播出保障中心，山西太原，030024） 摘 要：对集中供热的水—水直接换热系统的稳定性与经济性进行了分析，对供热系 统循环水泵的两种设置进行了投资分析和运行费用分析。 关键词：集中供热；水—水直接换热系统；稳定性；经济性 中图分类号：TU995 文献标识码：A 202