韓佳 雷珂娜

陜西省建筑設計研究院（集團）有限公司 陜西西安 710018

1 工程概況

本工程為一辦公樓，所處地區(qū)抗震設防烈度為8度（0．2g），設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類。該建筑地上八層，地下一層。一層為門廳、辦公室及配套用房，走道連接的一側(cè)裙房為指揮中心；二層-八層為辦公室和會議室，各層平面布置靈活，采用框剪結(jié)構(gòu)。建筑平面長84m,寬15m，結(jié)構(gòu)主體總高33．0m。

2 分區(qū)段劃分結(jié)構(gòu)抗震設防類別

根據(jù)建筑抗震設防分類標準，該辦公樓為標準設防類建筑，但通過走道與之連通的指揮中心屬于重點設防類建筑。抗震設防分類標準3．0．1條規(guī)定：建筑各區(qū)段的重要性有顯著不同時，可按區(qū)段劃分抗震設防類別[1]。分區(qū)段劃分包括平面使用功能不同確定為不同區(qū)段、上下使用功能不同確定為不同區(qū)段。該辦公樓二層以上為標準設防，其剪力墻抗震等級為一級，框架抗震等級為二級；一層應劃分為重點設防類，根據(jù)下部區(qū)段抗震設防類別不應低于上部區(qū)段的原則，地下室也為重點設防類，這兩層的剪力墻和框架抗震等級均為一級。

3 框剪結(jié)構(gòu)設計要點

首先是整體結(jié)構(gòu)布置：按照多道防線設計概念，框架與剪力墻的數(shù)量應匹配，高規(guī)指出框架部分承擔的地震傾覆力矩應占結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的10%-50%較合理，所有相關設計按照框-剪結(jié)構(gòu)采用。該工程X、Y向傾覆力矩占比分別為28．9%、19．8%（應查看計算嵌固端處傾覆彎矩）。為確保結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性，應該控制墻體數(shù)量，因為框架剪力應滿足Vf≥0．2V0的要求，否則要進行剪力調(diào)整，調(diào)整過大說明墻體過多。本工程X向僅有一層需要調(diào)整，調(diào)整系數(shù)為1．02；Y向有7層需要調(diào)整，調(diào)整系數(shù)為1．070-1．847，但結(jié)構(gòu)Y向剛度較小，繼續(xù)減少墻體會使整體位移不滿足要求。剪力墻的布置宜雙向均勻，優(yōu)先分布在結(jié)構(gòu)周邊及凸出部分，不應集中在某個部位，如在結(jié)構(gòu)中間的交通核處集中布置剪力墻會引起整個結(jié)構(gòu)振型以扭轉(zhuǎn)為主，應將此部分墻體用連梁斷開成若干小墻肢，削弱其剛度。在不影響建筑使用功能前提下，應盡量分散的布置墻體，框剪結(jié)構(gòu)中墻體時常厚至400mm以上，以滿足位移指標。梁的布置對結(jié)構(gòu)也有較大的影響：當結(jié)構(gòu)一個方向偏心較大時，調(diào)整邊梁高度是很有效的方法，因此看似對稱的結(jié)構(gòu)兩側(cè)梁高常會有差異?？蛄航孛鎸挾葢c柱截面相匹配，適當加寬梁截面既能保證梁柱中心偏心距小于1/4柱寬，也利于配筋時鋼筋排布。

其次是解決施工圖計算階段最常見的超筋超限問題：軸壓比超限通常需要增大截面，柱全截面配筋率若超限較多需增大截面，超出不多時可以調(diào)整梁高以減少柱承擔的地震力。梁剪壓比超限可以通過設置雙梁來提高抗剪能力，配筋率超限通常加寬截面解決，框剪結(jié)構(gòu)中框梁最寬可以比柱截面窄100mm?？蛄阂欢酥ё鶠橹硪欢藶閴r應將框梁延伸入墻內(nèi)形成邊框梁[2]。在甲方允許的前提下，提高混凝土標號可同時提高梁柱的抗剪能力，也能節(jié)約材料符合綠色環(huán)保的設計理念。

4 溫度作用分析

該結(jié)構(gòu)X向長度遠大于混凝土結(jié)構(gòu)45-55m設置伸縮縫的要求，故采用盈建科軟件計算溫度作用的影響。本工程地處陜西省西安市，由荷載規(guī)范查的：最高月平均氣溫為39℃，最低月平均氣溫為-7℃。根據(jù)中國天氣網(wǎng)查得西安市1-12月的月平均氣溫分別為：-0．1、2．9、8．1、14．7、19．8、24．8、26．6、25．3、19．9、13．9、6．9、1．3（℃）。設計中指定結(jié)構(gòu)合攏避開6-8月溫度較高的時間，則合攏溫度區(qū)間為-0．1在19．9℃?；炷翝仓?80d后混凝土收縮完成90%以上，剩余收縮量可折算為-3．3℃的當量溫差。升溫使水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生壓應力，故僅考慮降溫作用。該結(jié)構(gòu)地上部分承受最大降溫為-30．2℃；鑒于地下室與室外溫度通常相差5-10℃，地下室最低氣溫取為0℃，最大降溫為-23．2℃。程序中考慮混凝土結(jié)構(gòu)的徐變作用，將溫度效應折減系數(shù)設置為0．3。

計算結(jié)果表明：地下一層由于基礎嵌固作用，降溫后變形受到較強約束，內(nèi)力較大，嵌固端以上各層應力逐漸減小，三層以上溫度應力可以忽略。地下室墻水平應力較大，呈中間大兩頭小趨勢，外墻中部應力達2．6MPa。一層及二層中部梁X向軸力最大分別達599KN、485KN，由受彎構(gòu)件轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘潣?gòu)件。各層樓板溫度應力除局部墻頭及洞口處，變化趨勢亦呈中間大兩頭小，一層中間區(qū)域應力為1．8-3MPa，二層最大為1．7MPa，三層最大為0．8MPa，四層及以上板內(nèi)溫度應力幾乎可以忽略。

5 結(jié)論及設計建議

建筑功能復雜時，在設計前應先明確其安全等級、抗震設防類別。對各區(qū)段的重要性有顯著不同時，可按區(qū)段劃分設防類別，且下部區(qū)段的類別不應低于上部區(qū)段。框-剪結(jié)構(gòu)體系中盡量沿周邊、均勻分散的布置墻體，并采取調(diào)整梁高等措施，使框架部分承擔地震傾覆彎矩的比例在10%-50%之間，并控制框架剪力調(diào)整系數(shù)不大于2。超長結(jié)構(gòu)不設伸縮縫時，應計算溫度作用。根據(jù)計算結(jié)果核查地下室墻配筋；嵌固端附近樓層的樓板長向應雙層配筋，并根據(jù)溫度計算結(jié)果加強洞口周圍配筋；長向梁按照偏拉構(gòu)件要求設置腰筋，并按受拉錨于豎向構(gòu)件中；構(gòu)件配筋按照考慮溫度作用的基本組合與地震作用下的基本組合包絡設計[3]。此外還應合理設置后澆帶，控制后澆帶澆筑時間以減少混凝土收縮，盡量避開溫度高的時間合攏，降低初始溫度，減小溫度作用。