摘要：本文以高層鋼結構住宅項目實例，介紹該工程的主要特點和結構分析的有關內容，工程採用鋼管混凝土框架-核心筒結構體系，局部採用鋼板剪力牆，還包括結構佈置、抗震設計等。
關鍵詞：鋼板剪力牆;高層建築;鋼結構住宅;設計分析
1、工程概況
本工程由A、B兩棟高層住宅和與其連接的地下室組成，總建築面積爲48331.43㎡。A棟塔樓採用混凝土結構，建築高度89.1m，地上共29層;B棟爲混合結構，建築高度92.1m，地上共3O層。地下室共兩層，採用框架結構。本文主要針對對B棟結構進行介紹。
B棟結構設計使用年限爲5O年，結構安全等級二級。抗震設防烈度爲7度，設計基本地震加速度爲0.10g，設計地震分組爲第一組，建築場地類別爲Ⅱ類，設計特徵週期T一0.45S，抗震設防類別爲丙類;取5O年一遇基本風壓0.75kN/m，承載力計算時按基本風壓的1.1倍採用，地面粗糙度C類。
2、結構體系及佈置
本工程B棟主樓爲高層建築，結構體系爲矩形鋼管混凝土框架-核心筒結構，局部設定鋼板剪力牆，地下室頂板作爲上部結構的嵌固端。根據JGJ3―2010《高層建築混凝土結構技術規程》的要求，混凝土核心筒及鋼管混凝土柱抗震等級按二級設計，根據GB50011―2010《建築抗震設計規範》的要求鋼樑及鋼板剪力牆抗震等級按三級沒計。
外圍框架柱採用矩形鋼管混凝土柱，截面尺寸最大爲口600×350×28，其在地下部分設計爲鋼骨混凝土柱，以防止剛度突變;鋼樑主要採用焊接H型鋼樑，外框柱鋼樑主要截面爲H480×150×8×14，其餘框架鋼樑主要截面爲H480×300×12×25;樓面次樑主要截爲H48o×150×6×8/10;鋼板剪力牆採用6mm厚鋼板加向加勁肋的形式。核心簡牆體厚度爲200，250～300mm;核心筒牆體混凝土強度等級爲C3O―C60，鋼管混凝土柱內灌混凝土強度等級爲C45一C6O，鋼結構材質Q345B，典住宅樓層平面見圖1。
圖1 標準層結構平面
3、超限情況
參照JGJ3―2010、GB50011―2010及廣東省標準DBJ15―92―2013《高層建築混凝土結構技術規程》，根據結構平面佈置及試算結果，工程存在以下超限內容：1)建築平面凹凸尺寸大於相應投影方向總尺寸的3O%，即9.3m>21.5m×30%=6.45m，不符合凹凸規則條件;2)規定水平力作用下，考慮偶然偏心的最大扭轉位移比爲1.3>1.2，爲扭轉不規則結構。
4、結構整體分析
採用SATWE三維空間分析軟什對汁算模進行了多遇地震作用和風倚載作用下結構的內力和位移計算。整體汁算時採用剛性樓板假定，考慮雙向地震作用及扭轉耦聯的振動影響。中樑剛度放大係數按JGJ3―2010取值，週期折減係數爲0.9，結構阻尼比0.4，連樑剛度折減係數爲0.65。前3階振型詳見圖2，主要計算算結見表1。
圖2 結構前3階振型
5、靜力彈塑性推覆(Pushover)分析
爲了實現“大震不倒”的第三水準抗震設防目標，對結構進行了第二階段的抗震設計，即罕遇地震作用下的結構彈塑性變形驗算。計算軟件採用PK―PM的PUSH模組。根據JGJ3―2010第11.1.5條和第3.7.5條規定，框架-核心筒結構層間彈塑性位移角限值爲1/100。分析本工程的彈塑性靜力推覆分析的結果，用以確定建築潛在的薄弱層和建築的塑性鉸形成機制，推覆分析的曲線也用於估算罕遇地震下的彈塑性位移，考察其是否能夠滿足結構的抗震性能目標。
分析結果表明，結構能力譜與罕遇地震作用下的需求譜剛好好相交，且能順利穿越需求譜，在該交點即在性能點時：X向最大層問位移角爲1/325，Y向的最大層問位移角爲1/253，均滿足JGJ3―2010要求。其杆件塑性鉸分佈見圖3。
6、鋼板剪力牆設計
本工程在初步設計中，兩個方向的抗側剛度均不滿足JGJ3―2010要求，由於建築功能限制無法設定混凝土剪力牆和鋼支撐，故採用沒置厚度較薄的.鋼板剪力牆的方式增加結構剛度。
由於SAFWE無法直接建立鋼板剪力牆單元，故採用鋼管支撐等剛度模擬的方法計算，具體思路爲：首先在模型中不設支撐，不考慮側向荷載，初步確定樑柱截面，確保其在豎向倚載作用下滿足要求;然後在模型中添加支撐，同時考慮風荷載、地震作用，確保結構整體的層間位移角等滿足規範要求。
7、圍護結構設計
樓板採用自承式樓板，該模板系統是將樓板中鋼筋在工廠加工成鋼筋桁架，再將鋼筋桁架與底部模板(包括鍍鋅鋼板、竹膠板、預製混凝土薄板等)連接成一體的立體板材。在建設現場，將模板直鋪設在鋼樑上，進行簡單的附加鋼筋工程，便可澆築混凝土，形成混凝土樓板。
室外和室內牆體均採用輕質高強灌漿牆。該系統是一種新型、非承重牆體，該牆體以高強防水板作爲面板，用輕鋼龍骨作爲立柱，在其空腔內泵人輕質灌漿材料而形成的實心整體牆體，與傳統的黏土磚牆體、鋼筋混凝土牆體等相比，具有輕質、防火、抗震、隔熱、隔聲、易安裝等優點。而且此種牆體構造簡單、便於施工，且具有多種用途，廣泛用於建築物的外牆及非承重隔牆中。
8、結語
綜上所述，鋼結構住宅作爲一種新興的住宅形式，具有抗震性能好、居住環境優、經濟性能合理、具有可持續發展等優點，符合同家綠色環保建築的標準。
參考文獻：
[1] JGJ3-2010，高層建築混凝土結構技術規程[S]
[2]GB50011-2010，建築抗震設計規範[S]
[3]GB50017-2003，鋼結構設計規範[S]
[4]JGJ99-98，高層民用建築鋼結構技術規程[S]
[5]DBJ15-92-2013，高層建築混凝土結構技術規程[S]