[摘要]通过一个底部两层框支转换结构高层住宅项目的设计分析，介绍了高层转换结构设计中需要注意的问题和一些实用处理方法。 [关键词]框支剪力墙结构；计算模型；中梁刚度；CFG桩复合地基；钻孔灌注桩
Abstract: Through the analysis on the design of the bottom with a two-tier frame transfer structure in a high-rise residential project, this paper introduces the matter for attention and some practical approaches in the design of high-rise conversion structure.
Key words: frame supporting shear wall structure; computing model; centre sill stiffness; CFG pile composite foundation; bored pile
中图分类号： TU2 文献标识码：A
随着我国城市化进程的快速发展，城市用地的日趋紧张和地价的不断上涨，开发商对所取得的建设用地的经济效益最大化追求日益迫切。因此底部两层商铺，上部住宅或者公寓的建筑形式日益增多。其结构形式往往采用部分框支剪力墙结构。通过一个典型的高层底商住宅，总结部分框支剪力墙结构设计中需要注意的问题和一些实用处理方法。
1工程概况：
该工程位于郑州市中原区秦岭路中段。地下两层，为地下车库及设备用房；地上共33层，其底部两层为住宅商业服务网点，其余为住宅。该工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g；设计地震分组为第一组；建筑场地类别为Ⅱ类。住宅采用剪力墙结构，底部两层为获得较大规则空间，部分剪力墙不落地，设置框支框架，形成部分框支剪力墙结构。
2上部结构分析计算
采用SATWE和PMSAP两种空间分析软件，对主体结构进行整体分析比较，以保证力学分析的可靠性。计算地震作用时采用考虑空间扭转耦联的振型分解反应谱法。
2.1.1采用多种计算模型进行不同目标的分析
采用刚性楼板假定，层刚度比采用地震剪力与地震层间位移的比值算法，计算结构位移角、位移比及周期、周期比；采用刚性楼板假定，层刚度比采用剪切刚度算法，计算结构地下室顶板上下层嵌固端刚度比，以满足地下室顶板嵌固要求；采用刚性楼板假定，层刚度比采用剪弯刚度算法，计算结构转换层上、下侧向刚度比，以满足规范要求；采用非强制刚性楼板假定，层刚度比采用地震剪力与地震层间位移的比值算法，计算结构内力，进行施工图设计。
2.1.2计算中应注意的若干问题及计算模型的处理
为了使转换梁与上部剪力墙变形协调更加合理，墙元细分最大控制长度应尽量取小，本工程取为1；转换梁应该考虑轴向变形的影响，计算时转换层楼板定义为弹性楼板，考虑楼板的面内刚度，计算转换梁轴力；框支转换结构属于竖向不规则结构，其转换层强制定义为薄弱层，此时与结构刚度比值无关；转换层梁刚度放大系数，对于中梁取为1.2，对于边梁取为1.0。
对于同一根转换梁支承两片剪力墙的情况，该转换梁两端框支柱布置在同一根轴线上，并跨越相邻的节点，节点间布置刚性梁，然后在两片剪力墙轴线处分别布置折算转换梁，折算转换梁宽度之和为实际转换梁宽度。
对于转换梁与其上部墙体轴线不重合的情况，尽可能使剪力墙的轴线与转换梁轴线对齐；当确实无法对齐时，充分考虑垂直力偏心对转换梁产生的附加扭矩和对框支柱产生的附加弯矩的不利影响。
结构整体分析时，转换大梁上部剪力墙对框支转换梁支座的垂直压力作用反映不够。设计中采用人工计算将剪力墙底部的总垂直力作为转换梁的荷载进行转换大梁的抗剪强度复核。
对于框支梁上墙体开有边门洞的情况，加强该区段框支梁的配筋，并采用梁端加腋的方式提高其抗剪承载力，加腋截面采用1200（长）X400（高）mm。
2.1.3本工程已经存在或可能存在的不规则性
扭转不规则：在规定水平力作用下，考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2（ GB50011-3.4.2）；
偏心布置：偏心距大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15%（JGJ99-3.2.2）；
凹凸不规则：平面凹凸尺寸大于相应边长30%等（GB50011-3.4.2）；
组合平面：细腰形或角部重叠形（JGJ3-4.3.3）；
楼板不连续：有效宽度小于50%，开洞面积大于30%，错层大于梁高（GB50011-3.4.2）；
刚度突变：相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%（GB50011-3.4.2）；
尺寸突变：缩进大于25%，外挑大于10%和4m，多塔（JGJ3-4.4.5）；
构件间断：上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类（GB50011-3.4.2）；
承载力突变：相邻层受剪承载力变化大于80% （GB50011-3.4.2）；
其它不规则：如局部的穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换；
本工程已存在第3）条和第8）条不规则，对于其它条文，应尽量调整控制其指标，避免形成超限高层建筑工程，节约造价。
2.1.4反应谱分析的主要结果
2.1.5采取的必要加强措施
对转换梁采用有限元程序FEQ进行应力分析及配筋计算，并取大值进行配筋。转换梁上部筋全部拉通布置，下部纵向钢筋全部直通到柱内，加强腰筋配置，箍筋沿梁全长加密。转换梁内纵向钢筋接头采用机械连接，控制接头率及接头位置。
框支柱纵筋及箍筋加强，箍筋沿柱全高加密。对于形成短柱的框支柱，设置芯柱进一步加强其延性。
转换层楼板厚度取180mm，双层双向配筋，楼板中的钢筋应锚固在边梁或墙体内不小于LaE；控制楼板开洞率及开洞位置；楼板边缘和较大洞口周边设置边梁，边梁宽度取为板厚2倍，并加强其配筋；适当加强转换层相邻上下楼层楼板厚度及配筋。
3 基础设计：
3.1场地岩土工程条件
该工程场地地形略有起伏，所处地貌单元为黄河冲积倾斜平原。各层土承载力特征值、压缩模量和压缩性
3.2基础方案比较确定
3.2.1CFG桩复合地基
结合当地工程经验，本工程可采用CFG桩复合地基。CFG桩复合地基技术相比较而言工程造价低廉，施工速度较快，技术门槛较低。但存在施工过程中因拔管速度过快、泵压不够等原因造成断桩、缩径、塌孔等现象，从而影响周边的建筑物、道路、地面等沉降并开裂。技术门槛低造成施工队伍良莠不齐，容易出现影响工期的工程事故。另外，根据《河南省建设厅关于加强高层建筑工程复合地基专项审查的通知》要求，对地基基础设计等级甲级且岩土工程勘察等级甲级拟采用复合地基的高层建筑工程均应进行专项审查。本高层住宅超过30层，地基基础设计等级及岩土工程勘察等级均为甲级，需要进行专项审查。采用CFG桩复合地基，可以第7层粉土层为持力层，桩径400mm，桩长18m，单桩承载力理论值700kN（建议试桩），桩间距可取1.25m正方形布桩，复合地基承载力特征值为620kPa；造价可按60元/m估算，则单位承载力（kPa）的造价为1.10元。
3.2.2钻孔灌注桩基础
结合当地工程经验，本工程也可采用钻孔灌注桩基础。但是钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象；桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响；因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定其极限荷载；场地污染较严重，工期长。 采用钻孔灌注桩基础，可以第8层粉土夹粉质粘土层为持力层，桩径600mm，桩长24m，单桩承载力理论值2249kN，桩间距可取1.9正方形布桩，则桩基提供的平均反力为620kPa；造价按360元/m估算，则单位承载力（kPa）的造价为3.86元。
3.2.3地基方案选型
根据以上分析比较，最终采用CFG桩复合地基方案。
3.3地基基础设计中应注意的问题
本工程地下两层，地上二层存在结构转换，为了避免出现高位转换，节约造价，结合工程实际，结构嵌固端取在地下室顶板。为了满足规范对嵌固端上下层侧向刚度比的要求，部分在地上一层、二层转换掉的剪力墙，在地下室范围内不影响建筑功能的情况下继续布置，以增加地下室部分的结构剪切刚度。该部分继续布置的剪力墙由于竖向刚度不连续，在基础计算时应按实际考虑其刚度及荷载传递。可以采取布置深梁的方式模拟其刚度及受力；也可在基础设计时删除该墙，不考虑其刚度贡献，仅在计算嵌固端上下层刚度比时考虑其刚度，此方法偏于安全。本工程采用后一种处理方法，简单实用。
4 结论：
（1）针对规范对于框支转换结构不同的刚度比要求，采用不同的计算模型，确保结构整体分析的正确。
（2）对于复杂结构，应严格按照规范要求进行多种软件的比较分析；必要时，对于重要构件尚应手算校核。
（3）对于框支柱、转换梁及转换层楼板的计算，结合计算程序特点，正确设置其计算参数；采取相应的构造措施，加强薄弱部位构件的延性。
（4）对于基础的计算应考虑竖向构件不连续的不利影响，采用合理的简化措施，可以有效的处理复杂问题。
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