浅析墙体偏置及层高突变的处理办法

浅析墙体偏置及层高突变的处理办法

闫学利

上海新沃建筑师事务所

摘要：针对框剪体系中墙体偏置而引起的位移角、位移比超限问题和设备夹层功能改变，引起的层高突变，形成的刚度突变等问题，本文以郑州荣邦酒店为例进行分析，对墙体偏置对位移角及位移比超限和设备夹层层高突变引起刚度突变等问题分析产生的原因，并提出相应的处理措施。

关键词：墙体偏置；层高突变；位移角；位移比；刚度突变。

1工程概况

荣邦酒店拟建工程场地位于郑州市莲花路与雪松路交叉口东北部。总建筑面积约2万m2，上部23层，地下2层，总层高85m，1、2层为5.05m，3层8.1m，4层设备夹层2.2m，上部标准层均为3.7m。本工程采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为Ⅱ类。当地基本风压0.45kN/m2，，基本雪压0.40kN/m2，，雪荷载准永久值系数分区为二区。

2基础设计

本工程天然地基不满足承载力要求，因此采用桩基承台加防水板的做法，沉降量及沉降差均小于规范要求的限制。

3结构分析计算

本工程分析软件采用北京盈建科软件股份有限公司的YJK设计软进行分析计算。本工程抗震设防烈度为7度（0.15g），由于总层高超过85m，框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为二级。主要计算参数如下：

表1主要计算参数

基本设计参数结构类型：框架剪力墙结构；材料容重：混凝土：26kN/m2；计算X，Y两个方向的风荷载；结构重要性系数1.0；计算X，Y两个方向水平地震作用。

地震作用参数计算振型数：21；地震基本烈度：7度；场地场地类别为Ⅱ类。设计分组：第二组；特征周期：TG=0.4；抗震措施为二级。考虑偶然偏心及双向地震力。周期折减系数：0.75

自然条件参数基本风压：0.45kN/m2；地面粗糙度类别：C类；结构的基本周期：T1=2.74

材料参数梁和柱的主筋强度：360kN/m2；基础、楼板、梁的混凝土等级C30-C40；框架柱、剪力墙的混凝土等级：C30-C50

表2主要荷载参数

图1

荣邦酒店电梯处形成一个类似筒体的结构，并且偏置在右上角。造成刚度分布极不均匀，位移角大于1/800，位移比大于1.5、周期比大于0.90，都超出规范值。由于建筑方案设计，以及建筑功能的影响，电梯厅的位置，不能移动，因此只能通过其他调整，来满足结构的各方面参数。

经过分析，反复试算，在建筑四角、左侧楼梯间和靠近楼梯间的附近均增加了墙体，并加强了周边梁的高度，用以增加四角和外围的刚度，减小位移，这样把刚心朝着建筑中心的位置拖拽，有效控制位移变形，使位移角和位移比减小，符合规范。因为在建筑四角加墙，没有影响建筑功能的使用，并且调整了结构各个方面指标，甲方认可了此结构布置方案。增加墙体后，结构体系形成了一个框剪结构，结构最后按框剪结构进行计算。

加墙前和加墙后模型计算，位移角、位移比和周期比对比如下：

图2

从理论上分析本工程有两种方式可以解决侧向刚度比不满足规范要求的问题。方法1：增加泳池上部结构层高。方法2：在有条件的情况下增加高层高处的剪力墙或剪力墙厚度，在低层高的部分减少剪力墙或者减少剪力墙厚度，可以有效消除刚度突变问题。

结合本工程特点，方法2增加高层高的剪力墙或剪力墙厚度，在低层高的部分减少剪力墙或者减少剪力墙厚度，会影响建筑美观和使用功能，因此我们否定了此做法，采用了方法1的做法。具体措施如下：设备夹层上方结构梁板采用钢结构，钢梁与竖向构件铰接，钢结构作为主结构的二次结构，与主体不产生整体刚度。因此可以将设备层与上层酒店用房层高合并，以增加上部层高，合并后层高达到5.9m.软件计算时，将钢结构层的荷载输在下层混凝土楼板上，以防荷载丢失，进行整体计算。采用此措施后，明显解决侧向刚度比不满足的问题，而且压低了设备上方的梁高，抬高了设备层的净空，受到业主的认可，取得了一举两得的效果。

通过上面分析，我们可以通过两种方法解决层高突变的问题，结论如下：1、通过设置钢结构夹层，可以调节上下层高，解决层高突变的问题，调节竖向刚度的作用。而且还可以调节钢结构层下面的层高，使钢结构层下面净高有所提升，更好的满足使用要求。2、增加高层高处的剪力墙或剪力墙厚度，在低层高的部分减少剪力墙或者减少剪力墙厚度，使在层高变化的情况下，竖向刚度仍能均匀变化，形成规则的竖向体系。不过修改剪力墙墙厚或增加剪力墙的方法，有可能会影响到到建筑功能的使用，因此此种方法需与建筑功能统筹设计，做到不影响建筑使用功能时使用。

4工程体会

通过本工程案例的分析，得出如下结论：1、墙体偏置，引起刚度偏心，会造成位移角、位移比、周期比超限问题。解决办法：可采用通过加强周边方法解决，即加强四角竖向构件、周圈外围梁及相应措施，将刚心调整到建筑物质心附近，以满足规范要求。加强周边刚度时，应尽量做到更少的影响建筑功能和外立面的要求。

2、建筑功能变化会引起的层高突变，导致结构竖向刚度的变化，造成侧向刚度比不满足规范要求。相应的解决办法：1、可通过增设钢结构夹层的方法，这种方法既可以消除层高突变对竖向刚度的影响.又可以调节钢结构层下面的层高，使钢结构层下面净高有所提升，更好的满足使用要求。2、在有条件的情况下增加高层高的剪力墙或剪力墙厚度，在低层高的部分减少剪力墙或者减少剪力墙厚度，可有效消除刚度突变问题。使用此种方法的时候，要注意剪力墙对建筑功能和外立面的影响，尽量少的影响建筑功能和外立面。

3、遇到结构问题，不要把它看做一个问题，而应该看做一个学习和提高的机会。通过不断的思考和试算，比较各种方法，虽然可能这些方法都能解决结构问题，但是肯定有一种方法，既能解决结构问题，又能对建筑影响最小或者最能优化建筑功能。因此做一个合格的结构工程师，应该更发散的去看问题，去解决问题。

参考文献

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