九度區某賓館主體結構設計

郭武 金文武

【摘要】：根據工程實例，闡述了九度區高烈度設防區建筑物抗震設計要點。利用"強剪弱彎"、"強柱弱梁"、"強墻肢弱連梁"的結構設計原則，確保豎向構件在大震作用下內力重分布后仍具有足夠的承載力。而局部采用弱連梁作為耗能構件是確保結構傳力途徑通暢的技術保證。

【關鍵詞】： 九度區 抗震 框架柱 剪力墻 連梁

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

1．工程概況

四川省西昌市某賓館，九度設防，地面以上共10層，地下2層為地下室；建筑面積10000m2，建筑總高度為40m，地下室為停車庫及設備用房，1~三層為餐飲娛樂，四層以上為客房，層高一層為4.8m，二層為4.2m，其余上部各層均為3.60m。

2.結構平面布置及體系分析

結合建筑平面布置，主體采用框架剪力墻結構體系。因建筑北面L軸縱向墻體不能落地，故在中間部位采用較密集框架柱結構形式，在建筑物兩端布置抗震墻，并盡量使抗震墻形成約束圍合筒體，增強結構抗震性能。由于11~12軸中間建筑專業布置為車道，中間無法布置框架柱，且考慮《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2010)(以下簡稱《高規》)橫向剪力墻間距要求（L≤2B），在11及12軸上布置剪力墻。

建筑兩端剪力墻共形成8個小束筒，左側束筒1~束筒4通過梁2連成大束筒，右側束筒5~束筒8也由梁2連成整體束筒，增強兩端結構的整體抗震性能。中間框架柱與兩端剪力墻間采用弱梁（梁1）連接。在地震力作用下，梁1.2將首先形成塑性鉸，起到耗能原件的作用，產生破壞，此時可以保證中震不倒。當結構遭遇罕遇地震作用時，結構進入彈塑性大變形狀態，此時一些開洞處的強連梁將發揮作用形成塑性鉸，這樣各獨立墻肢及中間的框架部分將形成延性結構，保證大震不倒。如此就可以滿足抗震高設防“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。

3．計算模型及參數選取

3.1采用PKPM系列軟件SATWE進行彈性計算

3.2混凝土強度等級：柱、墻為C40，梁、板1~4層為C35，5~10層為C30。梁柱墻板鋼筋均采用HRB400。按《建筑工程抗震設防分類標準》，工程設防類別為丙類。根據《高規》剪力墻和框架抗震等級為一級，考慮水平雙向地震及豎向地震作用。

3.3構件選擇原則

為滿足結構抗震使用要求，構件承載力及結構彈性剛度應滿足規范要求。結構剛度的布置應根據構件在地震作用下的不同作用及構件的不同部位有所區別。豎向構件是結構在大震作用下的定海神針，其剛度要強，而一些連梁作為耗能構件，其剛度在滿足正常使用條件下要適當弱。整個體系要做到“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強墻肢弱連梁”的要求，保證在較強地震作用下，當局部構件退出工作狀態，豎向構件還能有較大承載力，做到裂而不倒?！皬娭趿骸?，即使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現?！皬娂羧鯊潯?，使鋼筋混凝土構件中與正截面受彎承載能力對應的剪力低于該構件斜截面受剪承載能力的設計要求，用以改善構件自身的抗震性能?！皬妷χ踹B梁”，在強地震作用下，弱連梁發生延性破壞時，會出現交叉裂縫，并形成塑性鉸，結構剛度降低，變形加大，從而吸收大量的地震能量，同時通過塑性鉸仍能繼續傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到一定的約束作用，使剪力墻保持足夠的剛度和強度。

本工程結構布置根據以上原則，在建筑物兩端布置較厚剪力墻，且盡量形成束筒，保證聯肢墻在強震作用下保持足構的韌性和整體性?？蚣芰褐O計以保證柱端不出現塑性鉸為原則。且墻柱截面可在上部各層可適當變小，以減小結構的地震力。

3.4連梁參數選擇

連梁作為高層結構的一個重要構件，由于跨高比小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內力往往很大，連梁容易屈服。因此在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。根據《高規》規定 ：“在內力與位移計算中，所有構件均可采用彈性剛度，在框架—剪力墻結構中，連梁的剛度可予以折減，折減系數不應小于 0.50?！备鶕竟こ痰脑O防烈度及試算結果，選取0.50。

4．結構計算及設計

根據上述截面及參數選取原則，對結構進行試算，出現以下問題并采取調整措施。

4.1位移角或位移比不滿足要求。

計算過程中出現二層最大位移與層平均位移的比值不滿足要求，通過對計算結果分析，發現因為一~三層有部分裙房，且二層根據建筑功能要求，板上有較大面積開洞，致使二層左下角剛度較小，結構在Y方向偶然偏心地震作用下樓層的最大位移與層平均位移的比值大于1.4。經過對本層局部剛度的調整，使本層的剛度盡量均勻，使結構的位移比滿足要求。

4.2剪力墻施工縫超筋

計算后察看SATWE配筋簡圖，有很多墻肢配筋超筋，然后通過察看超配筋信息，發現大部分剪力墻配筋超筋實際上是施工縫超筋。通過調整結構的整體布置可以減少施工縫超筋數量，但是很多時候是不能完全沒有的，特別在九度區幾乎不可避免。這時可以根據《高規》7.2.12條通過計算采取加短筋的形式來配鋼筋。

4.3連梁設計

在高抗震設防區連梁超筋現象非常普遍，本工程也不例外。遇到連梁超筋，可以采取以下方法保證結構的整體安全。

4.3.1減小連梁截面高度，連梁名義剪應力超過限制值時，加大截面高度會吸引更多剪力，更為不利，減小截面高度或加大截面厚度效果較好，但后者一般很難實現。減小截面后注意察看計算指標（周期，位移）。

4.3.2抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性調幅，以降低其剪力設計值。

4.3.3當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨立墻肢第二次進行多遇地震作用下結構內力分析，墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計。

結語：對于一個九度區的高層建筑，遇到的問題可能錯綜復雜，只能具體問題具體分析。在設計過程中，設計人員應該具有抗震概念清晰，抗震措施得當，且應特別注意高抗震設防區結構設計時應該強弱配合，不能隨意以強代弱，這樣容易形成強梁弱柱，強彎弱剪，對結構安全留下隱患。

參考文獻：

[1]JGJ3-2010高層建筑混凝土結構技術規程[S] ．北京：中國建筑工業出版社，2010

[2]GB50011-2010建筑抗震設計規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，2010

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。