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工程概況
某工程為地下1層(設備層)、地上20層的辦公樓，東西長48．3 m、南北寬17．4 m，建筑高度79．8 m，建筑面積19268 m2。建筑平面成矩形，屋頂設有水箱間、電梯間、樓梯間。根據建筑高度及功能要求，本工程采用框架剪力墻結構形式。
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基礎的合理選擇
2.1工程地質實況與基礎設計
本工程場地為軟弱土，場地進行過真空預壓處理。勘測期間水位比較低，地下水考慮干濕交替狀態下，對結構混凝土有中度腐蝕，對混凝土中鋼筋有強腐蝕性。地震基本烈度為7度，設計基本地震加速度0．159，場地土類別Ⅳ類。
本工程±0．000高出室外地面0．60 m，地下室地面高程為一4．250 m。結構平面布置簡單對稱，受力比較均勻，基礎采用獨立樁基礎加600 mm厚防水板。樁基采用4,800 mm的鉆孑L灌注樁，摩擦型樁，單樁極限承載力標準值Q。。=3 900 kN，樁基安全等級為一級。
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基本設計參數
本工程為丙類建筑，根據《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2001)(以下簡稱為《抗規》)第3．1．3、3．3．3、6．1．2條及《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2002)(以下簡稱為《高規》)第4．8．2條的規定，框架和剪力墻的抗震等級均為二級，并應按一級采取抗震構造措施。
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結構布置的優化
3.1 結構平面布置
結構的平面布置較為簡單，呈矩形布置。由于甲方對功能的要求，一層設有大面積共享空間，樓板扣除開洞后，距⑧軸的最小凈寬度小于2m。根據《高規》第4．3．8條，采取了以下加強措施。
(1)將地下室頂板厚度設為180 mm，將第一、二結構層的樓面設為120 mm，并且都采取雙層雙向配置鋼筋。
(2)將洞口周邊的框架梁加寬，加強結構的整體性和抗扭剛度，減小地震作用下的扭轉效應。
(3)計算中將第一結構層的樓板設置為彈性樓板?！陡咭帯返?．1．7條要求剪力墻宜采用周邊、對稱的布置。但由于使用功能的要求，導致本工程剪力墻布置過于集中在建筑的兩端，同時與剪力墻連接的樓板，多有設備管道留洞。為加強樓板的整體性，設備管線安裝后均采用后澆混凝土封堵，確保結構整體受力。
3.2 結構豎向布置
本工程結構采用現澆鋼筋混凝土框架剪力墻體系，豎向體型比較規則，局部1—4層外挑3．00 m。為了使結構的豎向剛度均勻變化，框架柱截面在第5層以下為950 mm×950 mm，第6層至第12層變為850 mm×850 mm，第13層至頂層為700 mm×700 mm。底部加強層為負一層到第3層，剪力墻厚為350 mm，第4～8層墻厚為300 mm，第9層到頂層為250 mm。墻、柱混凝土強度等級：地下一層到3層C45，4到14層C40，14層以上C35。以上調整力求做到自下而上剛度逐漸均勻減小，豎向抗側力構件連續，承載力無突變。
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框架柱和剪力墻的軸壓比的理論設計與實際控制方法
本工程采用PKPM(SATWE)程序計算，其中計算過程中出現了一些問題，根據力學原理，對原有模型進行了調整，達到了滿足規范的要求。
（1）初步計算后，扭轉為主的第一周期r與平動為主的第一周期之比大予0．9，不滿足《高規》第4．3．5條的規定。
通過力學分析，此種情況應調整抗側力構件，加強周邊豎向構件的剛度。于是結合建筑立面效果，將中間部位柱子的截面由950 mm×950 mm逐漸減小為700 mm×700 mm，將4個角柱的截面調整為950 mm×1 100 mm，且①軸與⑧軸上的邊柱截面調整為850 mm×950 mm。通過以上這些調整，減小了中間構件的豎向剛度，增大了結構的平動周期，同時，端部豎向構件斷面的增大，使其剛度也有顯著增加，從而增大了結構的抗扭剛度，最終結果為t／T。=1．704 0／2．016 7=0．845，滿足《高規》第4．3．5條的規定。
(2)初步計算后，單向水平地震作用下，結構彈性層間位移角大于規范要求的1／800，不滿足《抗規》第5．5．1條的規定。 本工程由于l，方向跨數(7．2 m+3．0 m+7．2 m)較少，且使用功能限制了y向墻體的數量，這是此方向地震位移不滿足規定的主要原因。設計采取了以下措施：①在每個軸網內，做十字交叉次梁，減少樓板厚度，盡量減輕結構自重，以減少總的水平地震剪力；②由于高層結構在水平力的作用下幾乎都會產生扭轉，所以樓層平面處的位移差AU最大值一般在結構單元的邊角部位。因此將這幾層的①、⑧剪力墻截面保持到頂不變，增加結構的抗扭剛度，以盡量減小AU。
(3)連梁、一端與剪力墻連接的框架梁有嚴重超筋的現象。按《高規》第7．1．5條的規定，單片墻的墻肢截面高度不宜大于8 m，較長的墻體宜開洞后形成較均勻的若干墻段，采用弱連梁連接。計算中長度較大的墻會分擔較大的地震剪力，超烈度地震時，容易首先遭受破壞，而短墻肢在計算后配筋小，很容易破壞，這對抗震來說是“各個擊破”，而不是整體受力，這樣對結構很不利。本工程由于軸網比較大，墻截面高度都大于8 m，因此除配合建筑在某些剪力墻開有門窗洞口外，在其他墻上開設了結構洞口，并用砌塊后砌。這樣也可保證剪力墻有足夠的延性，提高整個結構的耗能能力，改善結構的抗震性能。在內力和位移的計算過程，由結構底部到總高度的1／3左右，剪力墻的側移曲線
的轉角較小，剪力墻提供了極大的剛度，負擔了極大的荷載，因此連梁容易出現超筋現象。參見《高規》第7．2．25條，設計采取了以下措施：①盡量減小連梁高度；②盡可能的加大洞口的寬度；③連梁的剛度折減系數調整到0．55。
(4)注意框架部分承受的地震傾覆力矩。根據《高規》第8．1．3條的規定，在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％時，框架部分的抗震等級應按框架結構采用?？蚣艹惺艿牡卣饍A覆力矩可以按M。=m nΣE t，；，^；進行計算。本工程采用SATWE模型計算置耳。時，設有一層地下室，因此應讀取地上一層的計算數據，其框架部分承擔的地震傾覆力矩分別為：x向地震43．38％、Y向地震33．87％。由此可知，原設計假定——將框架抗震等級設為二級是正確的。
5 剪力墻連梁問題
與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內力往往很大。設計時，即使采取了降低連梁內力的各種措施，如：加大剪力墻的洞口寬度；在連梁中部開水平縫，在計算內力和位移時對連梁剛度進行折減，對局部內力過大層的連梁內力進行調整等，仍無法使連梁的截面設計符合要求。由于設計規范對此沒有明確規定，因此，設計時感到無所適叢。而設計、構造不當將會造成結構在抵抗水平力時的強度、剛度不符合要求，進而影響承受豎向荷載的能力。
6 結論
框架剪力墻結構在設計過程中應將概念設計和計算分析結合起來，根據初步計算的結果，不斷的進行調整試算。遇到問題應從力學基本原理出發，仔細分析產生問題的原因，合理有效地解決設計中的問題。在整個平面布置中，剪力墻的布置是最關鍵的。在條件允許的情況下應盡量周邊、對稱的布置，這樣才能做到剛度合理分配。并且應加強結構的關鍵部位和薄弱環節，減少不必要的墻體布置，從而使結構的剛度、位移角、周期比等滿足規范的要求，達到結構方案安全、經濟合理的要求。
參考文獻
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