钢框架结构中设有钢筋混凝土剪力墙的设计浅析

2015-01-01

江西建材 2015年2期

1 引言

高层建筑设计中侧向荷载是结构设计的关键因素，因此抗侧力体系是整个结构中最重要的组成部分。钢框架结构-支撑结构为高层钢结构中常用的结构型式，但是对于部分工业建筑，常常由于工艺的要求，支撑无法正常设置，并由于部分工艺的使用要求，考虑防爆要求，钢框架中需要设置钢筋混凝土防爆墙，钢筋混凝土墙体刚度较大，存在一个刚度协调的问题，如果结构计算中不考虑钢筋混凝土的刚度贡献，计算分析结果将严重失真。下面就通过对一个工程实例(该项目于2010年设计)的介绍，简单阐述一下钢框架中设置钢筋混凝土墙体的设计、计算以及调整方案的过程。

2 结构布置方案

内蒙某工业项目100#建筑X向长36.200m，Y向长28.000m，无地下室。柱网尺寸主要为8.000m×8.000m，整体为6层，局部7层为楼梯间出屋面，1～5层层高为6.000m，6层为7.250m，局部七层层高为4.000m。该建筑总高度为37.500m，局部出屋面高度为41.000m。

由于工艺要求，大部分楼面无钢筋混凝土板，楼面为钢格栅板;部分区域需要考虑防爆，因此工艺要求，2轴交A～C轴处、5轴交C～D轴处、1/5轴交C～D轴处、A轴交1～2轴处、C轴交1～2轴处、C轴交5～1/5轴处需要设置钢筋混凝土防爆墙。为考虑模型整体刚度的协调，A轴交5～6轴处、6轴交A～B轴处设置钢筋混凝土剪力墙，D轴交2～3轴处设置钢支撑。

该建筑除部分钢筋混凝土防爆墙开洞需要用实心砖填充外，其他区域无砌体墙。大部分区域均为开敞式，局部设有若干房间，房间墙体均为轻质墙体。

3 设计参数

3.1 风荷载、雪荷载

基本风压:0.55kN/m2，地面粗糙度为 B类，基本雪压:0.40kN/m2。

3.2 使用荷载

卫生间:2.0kN/m2;楼梯间:3.5kN/m2;电梯机房:7.0kN/m2;各层楼面及屋面其他区域:5.0kN/m2;大型设备荷载另计。

3.3 建筑结构安全等级、抗震设防类别、抗震设防烈度、设计使用年限

建筑结构安全等级:二级;抗震设防类别:乙2类;抗震设防烈度:7度，设计基本地震加速度为0.10g。结构设计使用年限为50年。

3.4 计算参数

阻尼比取0.04，地震作用下的内力和变形分析中考虑重力二阶效应

抗震等级:三级，主要钢构件均采用Q345B级钢。

4 截面选型及抗震措施

4.1 截面选型

(1)钢柱和钢梁均采用H型钢，梁柱均为双向刚接，采用栓焊混合连接型式，双剪，摩擦型连接。考虑加工的方便和保证施工质量，尽量采用热轧H型截面，部分较大截面无法选用热轧截面时，采用焊接H型钢截面。(2)柱间支撑采用中心支撑，宽翼缘热轧H型钢，由于层高较大，为便于控制支撑平面长细比，将支撑截面旋转90度，强轴转向平面外。(3)楼面水平支撑采用型钢，角钢。

4.2 抗震措施

(1)需要满足强节点弱构件、强剪弱弯的要求，当框架梁无法满足极限承载力的要求时，考虑梁翼缘在连接处局部加宽的方式来处理。(2)需要进行节点域的屈服承载力进行验算，不能满足规范要求时，柱的节点域局部贴焊钢板进行处理。(3)需要满足强柱弱梁的要求，由于钢柱采用H型钢，弱轴方向刚度较弱，无法满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中式8.2.5-1 或式8.2.5-2 要求，通过调整截面，使钢柱轴压比控制在0.4以下，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)要求，可不进行强柱弱梁验算。(4)由于外露式柱脚无法满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)要求，因此采用外包式柱脚。(5)长细比限制:框架柱长细比不大于100√(235/fay)，柱间支撑按压杆设计，长细比不大于120√(235/fay)。