金水湾二期12#楼结构设计

■朱殿翠 ■南京环宇建筑设计院，江苏 南京 210000

1 工程概况

南京金水湾二期12#楼位于南京市六合区金水湾二期拆迁安置房小区内，该小区在南京市六合区雄州街道富民街西侧，南至原交通局水上搜救中心，东至金水湾一期安置房小区，西至八百河，北至规划中的冶浦公园。本工程建筑面积约为9255m2，地下-2 层为设备用房，层高为4m，与周边全地下车库相连;-1 层为半地下自行车库，层高为2.8m;地上15 层为纯住宅，层高均为2.8m;局部16 层为电梯机房。

2 设计参数及荷载取值

2.1 设计参数

该工程的结构设计基准期和使用年限为50年，安全等级为二级，抗震设防烈度为7 度(0.10g)，地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，设防类别为丙类。

2.2 风荷载

基本风压按荷载规范南京地区50年一遇的基本风压0.4KN/m2.

3 结构布置

本工程建筑平面布置较规整，左右两边对称，但建筑要求房间内不能有梁、柱角凸出。此建筑主体高度约43m，所以综合考虑，采用剪力墙结构。剪力墙结构体系是由剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的结构，布置方法是利用建筑外墙和内隔墙位置布置剪力墙。布置时须纵横向交叉布置使之连成整体，墙肢有工字型、T 形、［形、L 形、Z 形截面形式。整浇楼(屋)盖对其支撑约束使之在竖向荷载下不会发生整体失稳破坏。本工程采用的是T 形、［形、L 形剪力墙。-2 层剪力墙混凝土强度等级考虑到与相连的地库强度等级相同，采用C40 级，墙厚为250mm;-1 层剪力墙采用C35 级混凝土，墙厚为200mm;1～16 层采用C30 级混凝土，墙厚为200mm，具体剪力墙布置如图1 所示。

图1 剪力墙平面布置图

4 结构计算采用软件及结构分析

本工程结构计算时采用中国建筑科学研究院结构设计软件PKPM2010.V2.2 版本。

4.1 周期比

PKPM 周期、地震力与振型输出结果详见图2，以扭转为主的自震周期Tt 与以平动为主的第一自震周期T1 比值为0.804，《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5 条规定，A 级高度高层建筑该比值不应大于0.9，本工程满足这条要求，说明布置的剪力墙的抗扭刚度较强。若不满足要求的话，就需要调整剪力墙的布置，来增大结构的抗扭刚度。

表1 各振型下周期

4.2 位移比

PKPM 模型SATWE 位移输出文件中，该工程层间位移比最大为1.25，《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5 条规定，在考虑偶然偏心影响的规定水平地震作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍，不应大于该楼层平均值的1.5 倍。扭转位移比为1.5 时，该楼层的扭转变形较大，相当于一端位移为1，另一端为3;扭转位移比为1.2 时，相当于一端位移为1，另一端为1.44，该工程层间位移比结果见图3。X 向最大层间位移与平均层间位移之比最大为1.03，说明X 向布置的剪力墙的抗扭刚度很好。Y 向最大层间位移与平均层间位移之比最大为1.25，说明Y向布置的剪力墙的抗扭刚度亦较好。

表2 位移比

4.3 剪重比

《高层建筑混凝土结构技术规程》5.2.5 条，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪应力应符合下式要求:λ 为剪力系数，不应小于表5.25 规定的楼层最小地震剪力系数值。该工程7 度区扭转效应明显或基本周期小于0.35 的结构，最小地震剪力系数值为0.016，模型中嵌固端设在设备层(-2 层)顶，即嵌固端设在模型中的第2 层，第2 层X 方向整层减重比为2.17%，第2 层Y 向整层减重比为2.65%，均满足规范的要求。

4.4 轴压比

PKPM 模型中，第1 层、第2 层剪力墙轴压比均在0.6 以下，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》7.2.13 条:重力荷载代表值作用下，三级剪力墙肢的轴压比不宜超过0.6 的规定。第3 层因混凝土强度等级调整为C30，墙厚为200mm，部分L 形墙体在长肢方向轴压比为0.55左右，短肢方向为0.64 左右，看似短肢方向轴压比超规范规定的限值，但根据PKPM 手册介绍，在PKPM 程序具体实现中，自动把连续的直线墙肢作为一个墙肢来计算轴压比，没有考虑L 形、T 形、十字形剪力墙等复杂连接情况，如果仅判别单个墙肢的轴压比，没有考虑与其相连的墙肢，边框柱等构件的协调作用，在某些情况下是不合理的。SATWE软件针对此提出了“组合轴压”验算功能，然后给出所选墙肢的合并轴压比验算值满足规范要求即可。所以模型中有部分短向墙肢轴压比为0.64 左右的，和与之相连的墙肢组合轴压比小于0.6，亦满足要求的。如果一些工程中组合轴压比亦大于规范规定的限值，就需要调整剪力墙的一些参数了，如加长不满足轴压比要求的墙肢长度、加大墙肢厚度，或提高整层剪力墙的混凝土强度等级，或再增加剪力墙的布置均可达到减小轴压比的效果。

5 结语

高层建筑是一个复杂的空间结构，它不仅形状复杂多变，里面体型也各式各样，剪力墙等为竖向抗侧力构件，有楼板将它们连为整体，这是一个高次超静定的三维空间结构，要进行内力和位移计算，就必须将其简化为计算模型，同时模型建立时应有合理的地震作用传递途径，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。本工程在剪力墙布置上及梁平面布置上都遵循该原则来布置的，在做到安全的同时，亦应考虑到经济性，这些均需要结构师们充分运用概念设计去把握。

［1］周红萍.剪力墙结构高层住宅的结构设计［J］.安徽建筑，2004.

［2］JGJ3 -2010.高层建筑混凝土结构技术规程.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［3］GB50011 -2010.建筑抗震设计规范.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［4］天津大学等主编.混凝土结构(二版).北京:中国建筑工业出版社，1998.