论文部分内容阅读
【摘 要】带商业用房的住宅建筑意思就是要把住宅的一部分劃为商业用房，而商业用房与住宅的层高要求差异较大，从而造成住宅主体建筑内部，在底部3 层形成错层结构。这给抗震设计的结构分析带来了一定复杂性。本文针对主楼内部带商业用房的局部错层剪力墙结构，做出了一些可靠的理论分析。
【关键词】剪力墙结构；错层结构；抗震设计
1 结构分析
1.1 计算模型
错层结构示例简图见图1。其住宅部分、商业部分、错层部分抗震分析简图分别见图2、图3、图4。
1.2 概念分析
楼盖在竖向分析时，起着层间隔板的作用；在水平分析时，应保证抗侧力构件的协同工作。
但由于有错层结构的存在，使得楼板局部不连续，造成水平传力的不连续，形成高墙和矮墙混合的抗侧力体系，错层处的剪力墙应力集中。
1.3 计算分析
鉴于错层结构的平面不规则而导致的竖向不规则的复杂性，在整体分析时，应采取有效的技术措施。由于楼板的局部连续，为更真实考虑错层结构的楼板面内变形对抗侧力构件的影响，在整体计算时，采用局部弹性楼板模型，用弹性膜单元模拟弹性楼板。弹性膜可真实反映楼板的平面内刚度，同时又忽略了楼板的平面外刚度。在进行抗震分析时，应采用“总刚计算方法”。“总刚计算方法”直接采用结构的总刚和与之对应的质量矩阵进行地震反应分析，它可准确分析出每层每根构件的空间反应，通过计算分析计算结构，可发现结构的刚度突变的部位，连接薄弱的构件。
中国建筑科学研究院抗震所等单位，做了两个错层剪力墙住宅结构模型，进行了振动台的试验。其中一个模型模拟32层98m高的住宅，该工程除错层外，平面布置也不规则；另一个模型35层98m高的错层剪力墙住宅，其平面布置规则，此模型的破坏程度比平面不规则模型要轻。试验说明，错层结构对扭转效应较敏感，破坏比较严重。因此，为充分考虑地震作用下的扭转影响，笔者建议，错层结构按双向地震作用考虑扭转影响。
错层结构属竖向布置不规则结构，错层附近的竖向抗侧力构件受力复杂，难免应力集中。
考虑到错层结构是局部的，仅限于底部3层，其上部为标准层高的住宅，造成竖向刚度的不均匀变化，笔者建议，对错层结构的底部3 层人为指定为薄弱层，按照现行规范要求进行内力调整。
2 构造措施
2.1 剪力墙厚度
根据目前的工程经验，笔者建议，住宅部分的墙厚可同住宅的底部加强部位的墙厚，250mm或200mm；商业部分的墙厚可采用300mm；错层处的剪力墙厚不应小于250mm。需要特别指出的是，在模型输入时，是以楼板为界划分结构层的。由于SATWE计算程序本身的局部缺陷，墙身的稳定性验算，程序只以输入的结构层高进行计算，无法按真实的住宅部分或商业用房部分的层高进行稳定性验算，容易造成设计疏漏。这对普通层高住宅影响不大，但对层高较高的商业用房的剪力墙墙厚的确定带来了隐患。这时，务必要手算或上机复核商业用房部分墙体稳定性。否则，易造成商业用房的剪力墙厚度偏薄，从而使薄弱部位更薄弱。
2.2 抗震等级
由于错层处的剪力墙受力复杂，现行规范要求错层出处的剪力墙提高一个抗震等级，以免该类构件先于其它构件破坏。规范的要求是经济合理的，应严格遵守。如工程剪力墙抗震等级已为一级，则错层处的剪力墙抗震等级则提高至特一级，其相关构造措施详见现行规范，在此不再详述。
3 工程实例
3.1 工程概况
某工程地上33层，地下1层，带2层商业用房，建筑高度96m；结构类型采用剪力墙结构，基础采用混凝土灌注桩；建筑抗震设防类别为标准设防类，结构抗震设防烈度8度（0.2g），场地类别为Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组；除错层处的剪力墙抗震等级为特一级外，其余均为一级。
3.2 结构平面
错层结构的平面示意图见图5。
3.3 计算结果
计算结果，结构自震周期见表1。结构侧向位移见表2。地震作用下的最大楼层剪力图见图6。
4 结语
现行规范已对错层剪力墙结构的适用高度有明确的规定，即7度和8度抗震设计时，剪力墙结构错层高层建筑的房屋高度分别不宜大于80m和60m。对于局部错层剪力墙结构，宜另行规定，但规范并没有明文规定。笔者认为，在采取精确细致的计算，并适当提高结构构造措施后，错层结构的局部效应可有效控制。因此，局部错层剪力墙结构的适用高度应比通高的错层剪力墙结构适用高度有所放宽，可按现行规范的剪力墙适用高度取用。
【关键词】剪力墙结构；错层结构；抗震设计
1 结构分析
1.1 计算模型
错层结构示例简图见图1。其住宅部分、商业部分、错层部分抗震分析简图分别见图2、图3、图4。
1.2 概念分析
楼盖在竖向分析时，起着层间隔板的作用；在水平分析时，应保证抗侧力构件的协同工作。
但由于有错层结构的存在，使得楼板局部不连续，造成水平传力的不连续，形成高墙和矮墙混合的抗侧力体系，错层处的剪力墙应力集中。
1.3 计算分析
鉴于错层结构的平面不规则而导致的竖向不规则的复杂性，在整体分析时，应采取有效的技术措施。由于楼板的局部连续，为更真实考虑错层结构的楼板面内变形对抗侧力构件的影响，在整体计算时，采用局部弹性楼板模型，用弹性膜单元模拟弹性楼板。弹性膜可真实反映楼板的平面内刚度，同时又忽略了楼板的平面外刚度。在进行抗震分析时，应采用“总刚计算方法”。“总刚计算方法”直接采用结构的总刚和与之对应的质量矩阵进行地震反应分析，它可准确分析出每层每根构件的空间反应，通过计算分析计算结构，可发现结构的刚度突变的部位，连接薄弱的构件。
中国建筑科学研究院抗震所等单位，做了两个错层剪力墙住宅结构模型，进行了振动台的试验。其中一个模型模拟32层98m高的住宅，该工程除错层外，平面布置也不规则；另一个模型35层98m高的错层剪力墙住宅，其平面布置规则，此模型的破坏程度比平面不规则模型要轻。试验说明，错层结构对扭转效应较敏感，破坏比较严重。因此，为充分考虑地震作用下的扭转影响，笔者建议，错层结构按双向地震作用考虑扭转影响。
错层结构属竖向布置不规则结构，错层附近的竖向抗侧力构件受力复杂，难免应力集中。
考虑到错层结构是局部的，仅限于底部3层，其上部为标准层高的住宅，造成竖向刚度的不均匀变化，笔者建议，对错层结构的底部3 层人为指定为薄弱层，按照现行规范要求进行内力调整。
2 构造措施
2.1 剪力墙厚度
根据目前的工程经验，笔者建议，住宅部分的墙厚可同住宅的底部加强部位的墙厚，250mm或200mm；商业部分的墙厚可采用300mm；错层处的剪力墙厚不应小于250mm。需要特别指出的是，在模型输入时，是以楼板为界划分结构层的。由于SATWE计算程序本身的局部缺陷，墙身的稳定性验算，程序只以输入的结构层高进行计算，无法按真实的住宅部分或商业用房部分的层高进行稳定性验算，容易造成设计疏漏。这对普通层高住宅影响不大，但对层高较高的商业用房的剪力墙墙厚的确定带来了隐患。这时，务必要手算或上机复核商业用房部分墙体稳定性。否则，易造成商业用房的剪力墙厚度偏薄，从而使薄弱部位更薄弱。
2.2 抗震等级
由于错层处的剪力墙受力复杂，现行规范要求错层出处的剪力墙提高一个抗震等级，以免该类构件先于其它构件破坏。规范的要求是经济合理的，应严格遵守。如工程剪力墙抗震等级已为一级，则错层处的剪力墙抗震等级则提高至特一级，其相关构造措施详见现行规范，在此不再详述。
3 工程实例
3.1 工程概况
某工程地上33层，地下1层，带2层商业用房，建筑高度96m；结构类型采用剪力墙结构，基础采用混凝土灌注桩；建筑抗震设防类别为标准设防类，结构抗震设防烈度8度（0.2g），场地类别为Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组；除错层处的剪力墙抗震等级为特一级外，其余均为一级。
3.2 结构平面
错层结构的平面示意图见图5。
3.3 计算结果
计算结果，结构自震周期见表1。结构侧向位移见表2。地震作用下的最大楼层剪力图见图6。
4 结语
现行规范已对错层剪力墙结构的适用高度有明确的规定，即7度和8度抗震设计时，剪力墙结构错层高层建筑的房屋高度分别不宜大于80m和60m。对于局部错层剪力墙结构，宜另行规定，但规范并没有明文规定。笔者认为，在采取精确细致的计算，并适当提高结构构造措施后，错层结构的局部效应可有效控制。因此，局部错层剪力墙结构的适用高度应比通高的错层剪力墙结构适用高度有所放宽，可按现行规范的剪力墙适用高度取用。