高烈度区某框架-核心筒LOFT上部结构优化设计

2020-07-15王振宇

甘肃科技 2020年8期

王振宇

（甘肃省城乡规划设计研究院有限公司，甘肃兰州 730000）

框架-核心筒结构是一种较常见的结构形式，因其既能满足建筑对大空间的追求，又能形成多道防线来抵抗地震力，在高层建筑中被广泛的应用。而处于高烈度区的框架-核心筒结构通常截面尺寸及配筋量较大，经济效益性差。文章结合实际工程，通过调整楼盖布置，优化有关计算参数来降低工程造价，为类似工程设计提供参考。

1 工程概况

本工程位于甘肃省天水市，为一栋高层LOFT公寓。结构形式采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构，地下2层，建筑功能均为停车库，地下2层、地下1层层高分别为4.2m和5.7m；地上13层，其中1层为商业，层高6.0m，2层为餐饮，层高6.0m，3～13层均为LOFT公寓，层高5.5m。建筑物总高度为72.8m，总建筑面积为22405.5m2。建筑标准层平面图如图1所示，结构空间计算模型如图2所示。

本工程抗震设防分类为丙类，结构安全等级为二级，结构的设计使用年限为50年。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.40s，基本风压为0.35kN/m2（承载力设计时乘以1.1增大系数），基本雪压 0.15kN/m2。

图1 建筑标准层平面图

图2 结构空间计算模型

2 结构优化设计

2.1 原设计主要计算参数及楼盖布置形式

本工程采用YJK软件进行结构计算。框架抗震等级为一级，核心筒剪力墙抗震等级为一级。周期折减系数为0.85，上部结构嵌固端位置为±0.000，地震作用下连梁刚度折减系数为0.60，整体指标计算采用强制刚性楼板假定，构件配筋计算采用非强制刚性楼板假定，考虑偶然偏心，按软件默认不考虑梁端刚域，剪力墙端柱的面外剪力统计到剪力墙部分。

为满足建筑对户内空间及净高的最大化追求，原设计标准层结构楼盖采用大跨厚板结构，户内不设次梁，板厚150mm。楼盖结构布置如图3、图4所示。

图3 原设计楼盖布置图

图4 优化方案楼盖布置图

2.2 优化方案一

相关计算参数同原设计，调整楼盖布置方式，在原设计大跨板内增加次梁，将板厚由原设计150mm修改为100mm。按此方案修改后，可大幅降低结构自重，经计算可减小竖向构件截面尺寸及配筋，但增加次梁后在一定程度上降低了建筑净高，影响居住舒适性。

2.3 优化方案二

结构计算时考虑梁端刚域，其他计算参数及结构布置均同优化方案一。《高层建筑混凝土结构结构技术规程》(JGJ 3—2010)第5.3.4条规定：在结构整体计算中，宜考虑框架或壁式框架梁、柱节点区的刚域影响，梁端截面弯矩可取刚域端截面的弯矩计算值[1]。YJK软件默认不考虑梁端刚域，这就要求设计人员根据工程实际合理选择是否考虑梁端刚域。本工程处于高烈度区，计算梁、柱构件截面尺寸较大，此时应考虑截面尺寸的影响[2]。考虑梁端节点刚域后，梁的计算长度相比不考虑梁端刚域有所减小，结构抗侧刚度会有一定的提高，跨高比大的梁配筋相对减小[3]。

2.4 优化方案三

计算中勾选剪力墙端柱的面外剪力统计到框架部分，其他计算参数及结构布置均同优化方案二。本工程外围四角框架柱因建筑立面需要内凹，形成剪力墙端柱。根据《高层建筑混凝土结构结构技术规程》(JGJ 3—2010)第9.1.11条规定，当框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总地震剪力标准值的20%，但其最大值不小于结构底部总地震剪力标准值的10%时，应按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍二者的较小值进行调整。YJK软件默认不勾选剪力墙端柱的面外剪力统计到框架部分，考虑到本工程外围框架柱截面尺寸较大，本工程勾选剪力墙端柱的面外剪力统计到框架部分进行结构计算，经对比，勾选后底部大部分楼层0.2V0调整系数较不勾选减小，部分框架柱及与之相连的框架梁端配筋相对减小。两种方案下结构各楼层0.2V0调整系数见表1（取各楼层X向、Y向调整系数较大值进行比较)。