高烈度地区部分框支剪力墙结构设计
某部分框支剪力墙结构抗震性能设计分析
安徽建筑中图分类号：TU973+.31文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）4-0052-04DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.4.0201工程概况本工程位于湖北省武汉市汉阳区汉阳大道与永丰路交叉口，塔楼建筑物地下4层，地上40层，房屋高度135.10m ，属于超A 级高度高层建筑。
本工程1-6层为商用，8-23层、25-40层为住宅，7层、24层为避难层。
结构底部为商用，需大空间满足其使用要求，故在设计时采用转换结构来满足其功能和使用要求[1]。
工程主体结构体系选用钢筋混凝土部分框支剪力墙，转换层设置在第7层楼面。
本文针对部分框支剪力墙结构高位转换进行抗震性能分析。
2结构设计2.1结构设计基本参数本工程主体结构设计工作年限为50年，依据《市城建委关于提高武汉市主城区部分新建建筑工程的抗震设防要求的通知》（武城建规〔2016〕5号文）[2]第二条第1款，标高35.80m （7层楼面结构标高）以下为重点设防类，标高35.80m （7层楼面结构标高）以上为标准设防类。
主体结构抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.05g ，场地类别取Ⅲ类，设计特征周期为0.45s ，地面粗糙度取C 类，基本风压取0.35kN/m 2，风荷载体型系数为1.40。
2.2结构体系和布置塔楼平面尺寸为35.60m×18.00m ，1层层高为7.45m ，2~5层层高为5.60m ，7层层高为3.50m ，8层以上层高均为2.90m ，转换层平面布置图如图1所示。
图1转换层平面布置图（单位：mm ）根据建筑功能需求，既要满足底层商业大空间的使用需求，又要保证上层住宅的舒适性，本工程采用部分框支剪力墙结构体系，转换层设置在第7层楼面，转换柱采用钢骨混凝土柱，转换梁采用钢骨混凝土梁，转换层以上采用剪力墙结构。
楼面为现浇钢筋混凝土梁板体系，第7层（转换层）楼板厚度不小于250mm ，相邻上下楼层楼板厚度不小于150mm 。
超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析
第35卷第3期2021年6月Vol・35No・3Jun.2021粉煤灰综合利用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析Seismic Performance Design and Stress Analysis of Over-limit High-rise Buildings彭茹(新疆建设职业技术学院，新疆乌鲁木齐832000)摘要：深圳市罗湖区兆鑫汇金广场项目大屋面高度147.9m，地下5层，地上44层，为部分框支剪力墙结构，属于B级高度超限的超高层建筑。
根据不规则项目特点并结合结构超限判定，确定各构件的抗震性能目标，通过分析建筑在不同地震工况下的弹性分析和弹塑性分析，验证结构性能设计的可靠性。
计算模型采用YJK、ETABS、PKPM-SAUSAGE程序进行分析，根据分析结果，采取了一系列加强措施。
结果表明：结构能够满足竖向荷载和风荷载作用下的有关指标，抗震性能能够达到设定的性能目标。
文中所采用的设计及加强措施为类似工程提供重要的参考和借鉴价值。
关键词：超限高层建筑；剪力墙结构；时程分析；抗震性能分析；抗震加强措施中图分类号：TU318文献标志码：A文章编号：1005-8249(2021)03-0008-06D0I：10.19860/ki.issn1005-8249.2021.03.002PENG Ru(Xinjiang Construction Vocational and Technical College，Urumqi832000，China)Abstract:The height of the roof of the Zhaoxin lluijin Plaza project in Luohu District，Shenzhen City is147.9m，with5stories underground and44stories above ground，which is a partial frame-supported shear wall structure，belongs to the super high-rise building with B-class height exceeding the limit.According to the characteristics of the irregular profect and combined with the structural over-limit determination，the seismic-performance targets of each component were determined，and verified the reliability of structural performance design by analyzing the elastic and elastic-plastic analysis of buildings under frequent earthquake，seismic fortification earthquake and rare earthquake.The calculation model is analyzed by YJK，ETABS and PKPM-SALSAGE programs.According to the analysis results，a series of strengthening measures were taken.The results show that the structure can meet the relevant indexes under vertical load and wind load，and the seismic performance can reach the set performance target.The design and measures adopted in this paper provide important reference value for similar projects.Keywords:over-limit high-rise building；shear wall structure；time history analysis；seismic performance analysis；seismic strengthening measures0引言超限高层建筑因为大幅度提升土地利用率而逐作者简介：彭茹（1985-），女，硕士，讲师，研究方向为土木工程。
抗震等级与抗震设防烈度的关系及全国地区地震设防烈度一览表
抗震等级与抗震设防烈度的关系抗震等级是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准”，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗震等级进行的具体设计。
以钢筋混凝土框架结构为例，抗震等级划分为四级，以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。
结构类型地震烈度6789框架结构高度＜24＞24＜24＞24＜24＞24＜24框架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度公共建筑三二一框架-剪力墙结构高度＜60＞60＜60＞60＜60＞60＜50框架四三三二二一一剪力墙三二一剪力墙结构高度＜80＞80＜80＞80＜80＞80＜60剪力墙四三三二二一一部分框支剪力墙结构框支层框架二二二一一不应采用不应采用剪力墙三二二二一筒体结构框架-核心筒结构框架三二一核心筒二二一筒中筒结构内筒三二一外筒三二一单层厂房结构板柱的柱四三二一地震烈度是指某一地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响破坏的强烈程度。
同一地震发生后，不同地区受地震影响的破坏程度不同，烈度也不同，受地震影响破坏越大的地区，烈度越高。
判断烈度的大小，是根据人的感觉、家具及物品振动的情况、房屋及建筑物受破坏的程度以及地面出现的破坏现象等。
全国地区地震设防烈度一览表=《建筑抗震设计规范》GB 50011—2001本附录仅提供我国抗震设防区各县级及县级以上城镇的中心地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组。
A.0.1首都和直辖市1抗震设防烈度为8度设计基本地震加速度值为0.20g：北京除昌平门头沟外的11个市辖区、平谷、大兴、延庆，天津宁河、汉沽。
2抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g：北京密云、怀柔、昌平、门头沟，天津除汉沽和大港外的12个市辖区、蓟县、宝坻、静海。
3抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g：天津大港，上海除金山外的15个市辖区、南汇、奉贤4抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g：上海崇明、金山，重庆(14个市辖区)、巫山、奉节、云阳、忠县、丰都、长寿、壁山、合川、铜梁、大足、荣昌、永川、江津、綦江、南川、黔江、石柱、巫溪*注：1首都和直辖市的全部县级及县级以上设防城镇，设计地震分组均为第一组；2上标*指该城镇的中心位于本设防区和较低设防区的分界线，下同。
高层建筑结构设计特点
高层建筑结构设计特点摘要：结构的科学合理性关系到结构的安全性及造价，况且目前的结构形式多元化，给结构设计提出了更高的要求。
本文主要对三种结构体系的设计特点进行论述。
关键词：高层建筑；结构体系；特点前言有些地区由于经济条件限制，小高层及高层建筑的结构设计比较偏向于该地区的特征，因此在进行结构设计时，应充分考虑该地区的特点，满足本地市场的需求。
现在普遍采用的结构形式有框架结构，剪力墙结构，框架-剪力墙结构，三种结构形式有利也有弊。
一、结构形式的特点（一）框架结构体系框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。
由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构的优点在于建筑平面布置灵活，可以用隔断墙分隔空间，住户装修时更改室内空间也容易。
最重要的是计算理论相对成熟，施工工艺也成熟，工程质量得到保证。
框架结构的设计要点：柱网布置要规整，尽可能对称；梁柱中心线宜重合，以避免偏心对节点核心区和柱子产生的不利影响；填充墙宜选用轻质墙体，宜减轻结构自重。
框架结构的合理层数一般是 6~15层，最经济的层数是 10层左右。
其缺陷在于结构抗侧力能力差，本身柔性较大等，风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
层数多了还需要截面尺寸大的梁柱，减小了使用空间，造成材料浪费。
（二）剪力墙结构体系在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它空间整体性好，承载力和侧向刚度大。
合理设计的延性剪力墙具有良好的抗震性能。
在历次地震中，剪力墙结构震害较少发生，而且程度也较轻微。
在高层住宅中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观，但住户不能随便按照自己使用要求更改室内布局。
钢筋混凝土结构抗震等级
钢筋混凝土结构抗震等级【资料来源】《混凝土结构设计规范》（GBJ 10-89）
8.1.2 钢筋混凝土结构构件的抗震设计，应根据结构类型、房屋高度、设防烈度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造要求。
注：①设防烈度为6 度的建筑（建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外）可不
进行截面抗震验算，但应符合本章有关的抗震构造要求；
②框架剪力墙结构中，当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的50％时，其框架部分应按框架结构的抗震等级采用；
③有框支层的剪力墙结构，除落地剪力墙底部加强区外，均可按一般剪力墙结构的抗震等级取用；
④房屋高度指室外地面至檐口的高度；
⑤设防烈度为8度的丙类建造且房屋高度不超过12m 的规则的一般民用框架结构（体育馆和影剧院除外）和类似的工业框架结构，抗震等级可采用三级；
⑥对设防烈度为6 度、7 度的地区，当采用有框支层的剪力墙结构时，其房屋高度分别不宜超过120m、100m。
⑦本表所列结构，除铰接排架外，均为现浇钢筋混凝土结构；剪力墙即为现行国家标准《建筑抗震设计规范》中的现浇剪力墙。
剪力墙结构设计常见问题简析
剪力墙结构设计常见问题简析一、剪力墙设计概念1）剪力墙高和截面高度尺寸较大但截面厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其截面高度与厚度的比值，当比值小于或等于3时宜按框架柱进行截面设计，当墙肢截面高度与厚度之比在2～4时可视为异形柱，按双向受压构件设计，当墙肢截面高度与厚度之比在5～8时为短肢剪力墙，当墙肢截面高度与厚度之比大于8时为一般剪力墙。
2）剪力墙结构中，墙是一平面构件，它除承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力；在轴力，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。
在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
3）实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙、整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。
整体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力作用下法向应力呈线性分布，破坏形态似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率；为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相差过大。
联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙肢单独作用显著，连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。
二、剪力墙结构设计中的几个问题1、框架剪力墙中框架粱支座计算简图的简定一般在框剪结构体系中，粱与柱特别是与外柱的连接都为嵌固，而梁与墙的联接往往视为铰接，但实际绘制施工图时，梁两端无论是配筋、钢筋的锚固往往都是按嵌固要求处理。
当梁的线刚度小于层间墙的线刚度时或粱支承于两墙体的相交处时，宜按嵌固支座考慮。
当这样考虑时，电算结果墙和梁端处的钢筋用量可能较多，而梁跨中钢筋偏小。
所以实际配筋时，应使梁在墙上支座的配葡适当减少，以便能使粱在强地震时能出现塑性铰，而梁跨中的配筋则适当增加。
高层建筑结构设计思考题答案-(2)
第二章2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。
答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。
钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。
2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。
第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。
(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。
(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。
2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。
2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。
西宁某高层框支剪力墙结构设计总结
西宁某高层框支剪力墙结构设计总结【摘要】：本文总结了西宁某高层框支剪力墙结构商住楼在工程设计过程中所采取的对上部剪力墙、转换层和框支层优化调整的措施。
【关键词】：框支剪力墙结构优化调整措施中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：本工程为框支剪力墙结构，标准层面积为625m2，平面布置基本呈矩形较为规则，地下一层（6m），地上28层（88m），三层顶板为转换层，7度抗震，地上框支框架及底部加强部位的墙抗震等级为特一级抗震，其余为二级抗震。
在本工程设计过程中采取了改善结构抗震性能，减轻结构自重，调整内力解决连梁超筋等一系列措施并取得了较好的效果。
以下为本工程设计过程中所采取的具体措施。
1 转换层上部剪力墙结构的设计1.1 减轻上部结构自重在安全可靠的前提下，建筑结构的自重最好能减到最小，一方面，高层结构中，楼层很多，水平构件总数大量增加，而竖向构件也是特别长，这样，结构自重就非常大了，因此产生的地震作用尤其明显；另一方面，从开发商的投资角度来考虑，降低耗材也是理所当然。
楼板核心筒内为电梯井和消防楼梯，属于大开洞，为了传递内筒与外墙的侧向刚度，对筒周边的楼板作了适当加强，取120mm厚。
其它楼板覆盖大部分结构面积，减小楼板厚度可以减小每平方米结构面积的混凝土重量。
把楼板厚度控制在计算跨度的要求之内，并满防火和预埋管线要求的较小值，即100mm，以取得最低的混凝土用量。
在pkpm计算分析中，考虑到构件的装修荷载及结构类型，混凝土重度采用28kn/m2。
本建筑为商住楼，上面全部为民宅，其装修荷载主要为30mm厚的双层抹面，即只有1.2kn/m2。
为此，楼板没有采用“自动计算自重”，而是手动输入面载，如100mm 厚的板为3.8kn/m2，更精确地体现了楼板的重力。
剪力墙按开间扩大剪力墙的间距，将部分开间的墙体用轻质隔墙取代，能有效地减小结构自重。
为了不增加板的跨度（使楼板厚度100mm 得以实现），在隔墙处设置梁。
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高烈度地区部分框支剪力墙结构设计
作者：刘彪
来源：《建筑与装饰》2019年第17期
摘要源安隆广场商住楼为大底盘双塔结构超B级高的超限高层，体型比较复杂并且高位转换，同时存在凹凸不规则、竖向不规则等5项超限指标，故需对结构的抗震性能进行深入分析和采用性能化设计。
首先采用SATWE、YJK两种软件对结构进行单塔分析和整体分析，用YJK进行弹性时程分析;其次用EPDA&PUSH对結构进行静力弹塑性分析;根据计算分析，对结构提出针对性的加强构造措施。
关键词高烈度;部分框支剪力墙;多塔结构
1 项目概况
源安隆广场建设地点位于海口市。
本工程总建筑面积24541.36m2，其中地上建筑面积18898.20m2、地下建筑面积 5643.16m2;建筑总高度59.55m。
建筑层数17层，商业主要布置在地下一层至三层裙房部分，住宅为两栋塔楼，布置在地上五层至十七层，四层为架空层，布置
屋顶花园。
地下室层高5.7米、一层层高6米、二层三层高5米、五层至十七层的层高3米。
架空层（屋顶花园）的层高4.55米[1]。
2 结构体系
本工程设计使用年限为 50 年，抗震设防烈度 8 度，设计基本地震加速度为0.30g，设计地震分组为第一组，场地类别为二类，阻尼比取为0.05，标准设防类。
基本风压0.75kN/m2（重现期为50年），地面粗糙度类别为B，体系系数1.4。
结构体系采用部分框支剪力墙结构，且裙楼结构不设置伸缩缝[2]，上部形成双塔楼结构。
1#楼结构平面尺寸为30.7×29.8m，高宽比为2.00;2#楼结构平面尺寸约为30.9×30.2m，高宽比为1.97。
墙厚从500mm至200mm自下至上有规律渐变;框支柱尺寸1200×1200mm、1200×1400mm、1200×1600mm;转换梁尺寸1200×1200mm、1000×2000mm、1000×1500mm、800×1500mm、600×1500mm。
标准层梁截面主要为200×500。
首层（地下室顶板）采用梁板结构，板厚180 mm;二、三层采用梁板结构，板厚150mm;四层转换层采用梁板结构，板厚180 mm;五层采用梁板结构，板厚150 mm且双层双向配筋。
其他塔楼部分板厚为100 mm，屋面层板厚120 mm。
3 结构分析
本工程为B级高度、高位转换结构，同时有位移超过1.2的扭转不规则、突出部位长宽比最大值1.6大于1.5的凹凸不规则、转换层楼板有效宽度小于50%的楼板不连续、同时出现刚度突变，构件不连续等五项不规则性超限结构。
本工程总体按性能目标C要求进行抗震性能化设计。
在多遇地震下，构件的承载力和变形符合高规有关规定即满足第1抗震性能水准;在设防地震作用下，关键构件[底部加强区（-1～5层）剪力墙，框支柱、转换梁]正截面承载力应符合屈服承载力设计，受剪承载力符合弹性设计，其他竖向构件、大部分耗能构件进入屈服阶段，但是对抗剪符合屈服承载设计。
在罕遇地震下满足第5抗震性能标准的要求。
4 结构分析
将采用两个不同力学模型的空间分析程序进行计算分析，选用SATWE软件和YJK软件。
结构计算考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、竖向地震、扭转耦联及施工模拟等，采用整体模型（裙房+双塔）作为主要验算，并采用分塔模型（塔楼相关范围）进行补充验算。
采用YJK进行弹性动力时程分析，输入地震波为多遇地震的5组实际地震记录和2组场地合成人工波进行分析，主方向地震动时程的有效峰值加速度为110cm/s2。
对于层间位移角，时程平均值的层间位移角比规范反应谱的小，满足规范要求。
对于楼层剪力，1#楼对应的楼层
剪力应按地震波平均剪力与CQC剪力的比值进行放大，放大系数为1%～11%;2#楼的放大系数为1%～8%[3]。
采用EPDA&PUSH软件进行弹塑性推覆分析，结构最大的位移角为1/229，符合规范要求。
5 加强构造措施
（1）本工程各塔楼均属于B级高度的高层建筑，框支柱和剪力墙是主要的抗侧力构件，设计中通过提高框支框架及底部剪力墙墙肢的延性，使抗侧刚度和结构延性更好地匹配，达到有效地协同抗震。
对于剪力墙，本工程属部分框支剪力墙结构，其底部加强区满足“中震抗弯、抗剪不屈服”的要求，设计时按特一级抗震等级要求，并参考设防烈度地震下计算结果配置剪力墙竖向钢筋，通过提高约束边缘构件的配筋率（大于1.4%）、竖向分布筋配筋率（大于0.4%）等措施提高第一道防线的承载能力。
框支框架按“中震抗弯不屈服、抗剪弹性”进行性能设计，另外，框支柱、框支梁内置型钢，增加结构延性。
对于转换层楼板、裙楼大开洞部位、标准层平面凹凸不规则形成的楼板拐角区域等造成的楼板薄弱部位，根据弹性楼板分析结果加强配筋，并进行楼板的抗剪截面验算，保证楼板平面剪力的传递[4]。
（2）4层楼层由于存在框支转换和裙楼收进，其楼板加厚至200mm，采用双层双向配筋，每层每方向钢筋网的最小配筋率为0.3%;其上层结构的楼板也加厚至150 mm。
参考文献
[1] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国标准出版社，2010.
[2] JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国标准出版社，2010.
[3] 佚名.超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[J].矿产勘查，2003，6（10）：1-3.
[4] 鲁国昌，于东晖.航空工业信息中心科研办公楼结构分析与设计[J].建筑结构，2019，49（03）：20-24.。