異形柱剪力墻結(jié)構(gòu)在2014年世園酒店及商務(wù)配套項目中的應(yīng)用

摘 要：世園酒店及商務(wù)配套項目4#住宿樓結(jié)構(gòu)形式是異形柱剪力墻結(jié)構(gòu)，本文主要是對4#住宿樓進(jìn)行PKPM建模，提取SATWE結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)一步證實異形柱結(jié)構(gòu)在實際項目中應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：異形柱；異形柱；剪力墻結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU312 +.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）12-0190-01

1 工程概況

本工程為青島2014世園酒店及商務(wù)配套項目4#住宅樓，工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)。總建筑面積2555.70m2，地上3層，半地下室1層，為住宿樓。左邊兩個單元和右邊4個單元中間設(shè)抗震縫，縫左面和縫右面有500mm的高差，房屋左面檐口標(biāo)高11.700m，房屋右面檐口標(biāo)高11.200m。工程采用防水板加獨立（條形）基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為第16層花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶，地基承載力特征值fak=1000kPa；工程設(shè)計使用年限為50a，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第三組，剪力墻抗震等級為三級，框架抗震等級為四級。建筑場地類別為Ⅱ類，設(shè)計特征周期值為0.45s。

2 結(jié)構(gòu)材料

為了減輕自重，增加使用面積，適應(yīng)功能變化，本工程采用了保溫、隔熱、輕質(zhì)、高效的墻體材料——粉煤灰加氣混凝土砌塊，±0.000以上外墻均為200mm粉煤灰加氣混凝土砌塊，軸線居中?！?.000以下?lián)跬翂?50鋼筋混凝土墻，非擋土墻外墻為200mm粉煤灰加氣混凝土砌塊?；炷翉?qiáng)度等級：基礎(chǔ)、柱、梁、板混凝土強(qiáng)度等為C30，構(gòu)造柱、壓頂梁、過梁等均采用 C20；基礎(chǔ)墊層為 C15。

3 異形柱結(jié)構(gòu)體系布置

本工程結(jié)構(gòu)布置根據(jù)建筑方案，每層相對下一層都有退臺，兩邊單元在負(fù)一層頂各有3個梁上升柱，在二層頂南側(cè)3300mm開間因建筑退臺須設(shè)梁上升柱，Tower有4個梁上升柱，Tower2有6個梁上升柱，為滿足建筑功能，很難嚴(yán)格按上面規(guī)定設(shè)計，只能邊試算邊調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，經(jīng)幾次試算和調(diào)整，所得的計算結(jié)構(gòu)符合《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定。

4 荷載選用

屋面和樓面活荷載，不上人屋面為0.5kN/m2，廚房為2.5kN/m2，樓梯間為3.5kN/m2，衛(wèi)生間為2.5kN/m2，陽臺為2.5kN/m2。設(shè)計考慮50a一遇的風(fēng)壓為0.60kN/m2，雪壓為0.20kN/m2；墻面荷載，加氣混凝土輕質(zhì)隔墻容重為2.6kN/m2。

5 截面設(shè)計

5.1 異形柱框架梁的截面設(shè)計

異形柱框架梁截面可按普通框架結(jié)構(gòu)計算，梁寬根據(jù)墻厚可取200mm。主梁截面高度可按（1/10 ～1/15） L確定（L為梁計算長度），除個別跨度較小并考慮建筑立面效果的梁高為300mm外，其余梁高均不小于 400mm。

5.2 異形柱框架柱的截面設(shè)計

確定肢厚為墻厚為200mm，肢高500～800mm，左右邊單元下面邊轉(zhuǎn)角的柱子因窗洞口所限作成一側(cè)肢高600mm，一側(cè)肢高900mm，仍定義成異形柱。

6 計算依據(jù)

在設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先采用墻單元模型的高層建筑有限元分析方法，采用了2010版SATWE多高層建筑空間分析程序?？梢灾苯虞斎氘愋沃孛孢M(jìn)行計算。軟件運用數(shù)值計算原理和迭代法，將受壓區(qū)混凝土劃分成若干個小單元，利用平面假定法確定鋼筋混凝土小單元各點的應(yīng)變，由混凝土和鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系求得混凝土的應(yīng)力，建立內(nèi)力平衡用迭代法求出構(gòu)件所需鋼筋面積。

7 設(shè)計結(jié)果

7.1 軸壓比

從SATWE 軸壓比計算結(jié)果中查得，L形柱最大軸壓比0.26，T形柱最大軸壓比0.36，一字形短柱最大軸壓比0.36，一般框架柱的最大軸壓比0.51，符合《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。

7.2 周期計算結(jié)果

在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，分別不宜大于該樓層兩端相應(yīng)平均值的1.2倍，且不應(yīng)大于該樓層兩端相應(yīng)平均值的1.4倍；結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第3自振周期T3與平動為主的第1自振周期T1之比不應(yīng)大于0.85，模型按多塔算時Tower1的前3個周期是1、3、6，Tower2前3個周期是2、4、5，周期計算結(jié)果見表1，模型把兩個塔拆開單獨計算時，計算模型按多塔計算和單獨計算結(jié)果是一樣的，可看出本工程結(jié)構(gòu)布置是比較合理的。如表1所示。

7.3 配筋要求

縱向受力鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于0.8%不應(yīng)大于3%。箍筋加密區(qū)的箍筋體積配箍率不應(yīng)小于0. 8%，當(dāng)剪跨比小于2時箍筋體積配箍率不應(yīng)小于1.2%。異形柱應(yīng)采用復(fù)合箍筋且箍筋必須做成封閉式箍筋，箍筋末端應(yīng)做成不小于135°的彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應(yīng)小于10d（d為鋼筋直徑）。根據(jù)計算結(jié)果，配筋結(jié)果基本是構(gòu)造配筋，又進(jìn)一步證實本工程的異形柱結(jié)構(gòu)的布置比較合理，也說明了異形柱在民用建筑中的應(yīng)用前景是深遠(yuǎn)的。

8 結(jié)語

自2006年《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》出臺以來，混凝土異形柱結(jié)構(gòu)在民用建筑應(yīng)用得越來越廣泛，然而，由于異形柱結(jié)構(gòu)本身抗震性能不佳、受力復(fù)雜，設(shè)計人員應(yīng)更加注重結(jié)構(gòu)布置的合理性，嚴(yán)格遵照“規(guī)程”的構(gòu)造規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)計。但實際工程由于建筑功能的要求，使得結(jié)構(gòu)布置很難嚴(yán)格遵照“規(guī)程”規(guī)定，所以要求設(shè)計人員反復(fù)試算結(jié)構(gòu)模型，最大程度的滿足“規(guī)程”規(guī)定，使混凝土異形柱框架（剪）結(jié)構(gòu)更安全的得以應(yīng)用和推廣。