一种巨柱全框支剪力墙结构体系及设计方法与流程

本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种全框支剪力墙结构体系的设计方法。

背景技术：

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)的规定，高层建筑是指10层及10层以上或房屋高度大于28米的住宅建筑和房屋高度大于25m的其他高层民用建筑。由于高层建筑的下部楼层所承受的轴力较大，为了保证结构的稳定性和安全性，要求下部楼层具备更大的刚度，而设置更多的墙体和排布更密的柱网，同时根据结构抗侧刚度的需要，墙体和柱网随着建筑楼层的升高而减少。

而近年来，建筑开发商为了追求更多的商业利益，将高层建筑向多功能和综合用途发展，即在同一栋高层建筑上，上部楼层布置住宅或旅馆，底部楼层布置商铺、文娱设施这类需要大开间的楼层结构。这一结构要求尽量减少墙体数量和尽可能使柱网的分布更为稀疏，从而导致下部楼层刚度过小，而上部楼层又因为墙体数量过多且柱网密集布置，进一步增加上部楼层的刚度，导致上下部楼层的刚度比变小，这对高层建筑的结构安全性造成严重的隐患。

为了解决这一隐患，《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)规定，需要在上部楼层和下部楼层之间设置转换结构构件，以完成上部楼层到下部楼层的结构形式转变或上部楼层到下部楼层布置改变，而设置转换结构构件的所在楼层称为转换层，这类建筑结构形式为框支剪力墙结构。

对于框支剪力墙结构，一大特点是其上部楼层的部分剪力墙因建筑要求而不能落地，直接落在转换层之上，因而这一结构也称为部分框支剪力墙结构，其在地震作用下往往由于上、下部楼层之间的刚度突变，容易因侧移过大和延性不足而发生结构破坏。因此《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)规定，部分框支剪力墙结构的框支框架(即从转换层至底层包括地下一层的所有框支柱和框架梁的组合)承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50％，这意味着落在转换层的剪力墙面积不能超过50％。

现有的框支剪力墙结构中的框支柱相互之间的间距较小，间距不能满足轨道交通上盖的要求。现有常规的部分框支剪力墙结构不能用在轨道交通上，不能够实现轨道交通上盖。因为常规的部分框支剪力墙结构只能转换剪力墙面积不能超过50％，不能单向转换，当需要转换的剪力墙面积超过50％，甚至需要把上部剪力墙全部转换时。一般的部分框支转换结构已经不能满足建筑功能要求。所以必须在结构转换的楼层设置全框支转换层，采取加强措施做成巨柱全框支剪力墙结构体系。

但是如果将该框支剪力墙结构用在轨道交通上盖建筑，特别是位于轨道交通始末站点、或者在轨道交通检修库区的轨道交通上盖建筑，由于配套的检修基地库房的工艺要求，需要下部楼层具备相对于商铺、文娱设施更大的开间，通常由建筑的开间距离确定框支柱的间距，由建筑的开间距离确定哪些剪力墙不可以落地，以至于要求上部楼层落在转换层的剪力墙面积超过50％甚至100％，亦即所有剪力墙不落地，这一技术要求显然已经远远超出《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)中的规定，属于超限工程。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种巨柱全框支剪力墙结构体系，旨在保证高层建筑的结构安全及抗震性能的前提下，对轨道交通上盖的高层建筑，实现超过50％面积的剪力墙转换。

本发明这一目的采用如下技术方案来实现的：

一种巨柱全框支剪力墙结构体系，所述结构体系包括转换层、转换层以下的由框架及框支框架组成的盖下结构以及转换层以上的由剪力墙结构组成的盖上结构，所述盖下结构位于地面与转换层之间，为地面首层，盖下结构的框支框架具有框支柱，其特征在于：所述结构体系为轨道交通上盖的高层建筑综合体结构，所述转换层采用多跨转换，所述框支柱为型钢混凝土巨柱或钢管混凝土巨柱，框支柱之间的跨度满足单轨道或双轨道的线跨要求，所述框支柱的轴压比不大于0.4，所述盖上结构的剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地，所述框支柱的抗剪承载力比不小于0.65；

所述框支柱的底部设有承台，所述承台埋设于地下，每两承台之间平行于轨道方向设置有单向地梁并拉结，所述轨道下方埋设填石；

所述盖下结构的框架及框支框架、以及所述剪力墙的底部加强区采用现浇结构；

所述转换层与相邻上层的层间位移角之比小于0.5，且所述盖下结构各框支层之间的位移角不大于1/2000。

本发明的巨柱全框支剪力墙结构体系为框支柱巨柱+剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地+轨道交通上盖+高层建筑的建筑综合体结构，该结构体系采用框支柱巨柱支撑，满足高层建筑结构的强度要求，采用剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地，能够使得盖下结构首层具有更大的开间，满足地面首层铺设轨道交通所需的空间要求，实现轨道交通上盖。该结构体系实现了建筑综合体的优化设计，具有多功能，满足建筑结构安全及抗震性能的前提下，还能够有效的节省空间。

在上述基础上，本发明还可以有以下改进：

所述盖下结构的框支柱按单轨道线跨布置，所述高层建筑的核心筒落地布置，核心筒范围内的框支柱采用型钢混凝土巨柱，所述盖下结构的其余框支柱采用钢管混凝土巨柱，所述转换层采用梁式转换层。

所述盖下结构的框支柱按单轨道线跨布置，所述高层建筑的核心筒落地布置，核心筒范围内的框支柱采用型钢混凝土巨柱，所述盖下结构的其余框支柱采用钢管混凝土巨柱，所述转换层采用厚板转换层。

所述盖下结构的框支柱按两轨道线跨布置，所述高层建筑的核心筒不落地，所述盖下结构的所有框支柱均采用型钢混凝土巨柱，所述转换层采用厚板转换层。

上述框支柱的布置为：与轨道线平行的方向，相邻的框支柱之间的间距为10～40米；与轨道线垂直的方向，相邻的框支柱之间的间距为10～40米。

本发明中，所述型钢混凝土巨柱或钢管混凝土巨柱的截面为圆形或者正方形，圆形的直径为1米～4米，正方形的边长为1米～4米。

在上述基础上，本发明还可以有以下改进：

所述型钢混凝土巨柱的截面长度为所述盖上结构剪力墙的6-9倍，所述钢管混凝土巨柱的截面长度不小于1米。

进一步地，所述框支柱纵向配筋率，特一级边柱、中柱不小于1.4％，角柱不小于1.6％；一级边柱、中柱不小于1.2％，角柱不小于1.4％；二级边柱、中柱不小于1.0％，角柱不小于1.2％。

进一步地，所述框支柱箍筋配箍特征值应比普通框架柱要求的数值增加0.02，且箍筋面积配箍率不应小于1.6％。

本发明的目的之二是提供上述巨柱全框支剪力墙结构体系的设计方法。

本发明这一目的采用如下技术方案来实现的：一种巨柱全框支剪力墙结构体系设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，

s1.对所述巨柱全框支剪力墙结构体系进行抗震超限审查，在进行结构计算分析时采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算；

s2.考虑扭转耦联计算所述结构体系的扭转效应，其振型数不小于15，多塔楼的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使多振型参与质量之和不小于总质量90％；

s3.对所述结构体系采用弹性时程分析法进行补充计算，对所述结构体系采用弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算；

s4.对所述结构体系中的斜交抗侧力构件的结构、或盖上结构与盖下结构抗侧力主轴，其相交角度若大于15°时，分别计算各抗侧方向水平地震作用，并考虑最不利地震角度作用，进行包络设计；

s5.对所述结构体系中受力复杂的结构构件及关键节点，进行有限元分析，并依据其分析结果校核所述结构构件及关键节点的配筋设计。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的巨柱全框支剪力墙结构体系为框支柱巨柱+剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地+轨道交通上盖+高层建筑的建筑综合体结构，具有多功能，满足建筑结构安全及抗震性能的前提下，还能够有效的节省空间。

(2)通过采用巨柱替代大量落地剪力墙抵抗风和地震作用下的水平剪力，与常规部分框支转换结构相比，具备更高的抗震性能，层间位移角小于1/1000，且方便施工，提高施工效率，缩短了施工周期；

(3)通过采用单向地梁拉结结构布置，避免了当建筑底部有轨道交通通过时压坏地梁，同时，采用填石方法有效解决了现有的部分框支转换结构的底部无法通过轨道交通的问题。

(4)保证高层建筑的结构安全及抗震性能的前提下，对轨道交通上盖的高层建筑，可实现超过50％面积的剪力墙转换。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明所述结构体系的其中一种结构形式的立面结构示意图；

图2为本发明所述结构体系在框支柱按单轨道线跨布置时的俯视图；

图3为本发明所述结构体系在框支柱按另一种单轨道线跨布置时的俯视图；

图4为本发明所述结构体系在框支柱按两轨道线跨布置时的立面结构示意图；

图5为图4的关于地基布置的俯视图；

图6为地基的立面结构示意图；

图7为该算例中其建筑剖面图；

图8为该算例中首层结构布置图；

图9为该算例中9m板结构布置图；

图10为该算例中15m板结构布置图；

图11为该算例中其结构体系的1#楼转换层结构布置图；

图12为该算例中其结构体系的1#楼标准层结构布置图；

图13为该算例中其结构体系的6#楼转换层结构布置图；

图14为该算例中其结构体系的6#楼标准层结构布置图；

图15为该算例中其结构体系的7#楼转换层结构布置图；

图16为该算例中其结构体系的7#楼标准层结构布置图；

图17为该算例中其结构体系的11#楼转换层结构布置图；

图18为该算例中其结构体系的11#楼标准层结构布置图；

图19为所选取的地震波为th119tg045_superstitionhills-0211-24-1987elcentroimp._x__天然波以及rh4tg045_x____人工波的波图；

图20为所选取的地震波为no_1184，tg(0.47)天然波、northridge-01_no_944，tg(0.43)天然波和northridge-01_no_959，tg(0.47)天然波的波图；

图21为所选取的地震波为th3tg045，tg(0.45)天然波和名称为人工波2的波图；

图22为1#楼模型弹性时程分析结果曲线得出的规范谱与平均谱对比图；

图23为6#楼模型弹性时程分析结果曲线得出的规范谱与平均谱对比图；

图24为7#楼模型弹性时程分析结果曲线(8、9#楼类同)得出的规范谱与平均谱对比图；

图25为11#楼模型弹性时程分析结果曲线(10#楼类同)得出的规范谱与平均谱对比图；

其中：1-转换层；2-盖下结构；3-盖上结构；4-框支柱；5-型钢混凝土巨柱；6-核心筒范围；7-轨道线；8-钢管混凝土巨柱；9-承台；10-地梁；11-碎石。

具体实施方式

如图1至图6所示的巨柱全框支剪力墙结构体系，包括转换层1、转换层1以下的由框架及框支框架组成的盖下结构2以及转换层1以上的由剪力墙结构组成的盖上结构3，盖下结构2位于地面与转换层1之间，为地面首层，盖下结构2的框支框架具有框支柱4，该结构体系为轨道交通上盖的高层建筑综合体结构，其转换层1以下为由框架及框支框架组成的盖下结构2，转换层1以上为由剪力墙结构组成的盖上结构3。

具体地，转换层1采用多跨转换，其设置在高层建筑的裙房二层，盖下结构2的框支柱4为型钢混凝土巨柱5或钢管混凝土巨柱8，其轴压比不大于0.4，框支柱4之间的跨度满足单轨道或双轨道的线跨要求，盖上结构3的剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地，盖下结构2首层(盖下结构2首层即是地面首层或地面一层)的框支柱4抗剪承载力比不小于0.65，框支柱4的底部设有承台9，该承台9埋设于地下，每两承台9之间平行于轨道方向设置有单向地梁10并拉结，轨道下方埋设填石11，盖下结构2的框架及框支框架、以及剪力墙的底部加强区采用现浇结构，转换层1与相邻上层的层间位移角之比小于0.5，且盖下结构2各框支层之间的位移角不大于1/2000。

本实施例的巨柱全框支剪力墙结构体系为框支柱巨柱+剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地+轨道交通上盖+高层建筑的建筑综合体结构，满足建筑结构安全及抗震性能的前提下，还能够有效的节省空间。

具体地，框支柱4在采用型钢混凝土巨柱5时型钢含钢率不小于4％，其纵向钢筋最小配筋率不小于1.0％，框支柱4的截面尺寸不小于1.4m×1.4m，但当框支柱4的截面长宽比大于2时，截面的短边最小尺寸不小于1200mm。

具体地，框支柱4的纵向配筋率，特一级边柱、中柱不小于1.4％，特一级角柱不小于1.6％；一级边柱、中柱不小于1.2％，一级角柱不小于1.4％；二级边柱、中柱不小于1.0％，二级角柱不小于1.2％。

具体地，框支柱4轴压比不宜大于0.4，箍筋配箍特征值应比普通框架柱要求的数值增加0.02，且箍筋面积配箍率不应小于1.6％。

具体地，该结构体系沿两主轴方向，其刚度及承载力均匀分布。转换层1不宜采用二次或多次转换设计，可采用厚板转换代替，转换厚板设计应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj3-201010.2.14条规定。

该结构体系具有如下三种结构布置形式：

如图2所示，盖下结构中的框支柱按单轨道线7跨布置，高层建筑的核心筒落地布置，核心筒范围6采用型钢混凝土巨柱5，盖下结构的其余框支柱采用钢管混凝土巨柱8，框支柱4的布置为：与轨道线平行的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米；与轨道线垂直的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米。，换层可采用梁式转换层，厚板转换层的转换厚板不小于2米。

如图2所示的布置形式，可实现剪力墙全部不落地或剪力墙单向不落地，剪力墙单向不落地是指剪力墙一个方向转换，一个方向不转换直接落到基础顶，使得该高层建筑除落地的核心筒之外，盖上结构的建筑布置可随意调整。

如图3所示，盖下结构中的框支柱按单轨道线7跨布置，高层建筑的核心筒落地布置，核心筒范围6采用型钢混凝土巨柱5，框支柱4的布置为：与轨道线平行的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米；与轨道线垂直的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米，盖下结构的其余框支柱采用钢管混凝土巨柱8，转换层可采用厚板转换层，厚板转换层的转换厚板不小于2米。

如图3所示的该布置形式，可实现剪力墙全部不落地或剪力墙双向不落地，剪力墙双向不落地是指剪力墙两个方向都做转换，剪力墙只落到转换层，使得该高层建筑的核心筒能在型钢混凝土巨柱所形成的带状范围内调整，而盖上结构3的建筑布置则可随意调整。

如图4所示，盖下结构2中的框支柱4按两轨道线7跨布置，高层建筑的核心筒不落地，盖下结构2的所有框支柱4均采用型钢混凝土巨柱5，框支柱4的布置为：与轨道线平行的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米；与轨道线垂直的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米。转换层采用厚板转换层，厚板转换层的转换厚板不小于2.5米。

如图4所示的该布置形式，可实现剪力墙全部不落地或剪力墙的双向不落地，在实现盖上结构3的建筑布置可随意调整的同时，实现盖下结构2的大跨度布置，满足了建筑对下盖结构有尽可能大的自由灵活空间要求，对轨道交通上盖的高层建筑最为适用。

具体地，上述三种布置形式，型钢混凝土巨柱或钢管混凝土巨柱的截面可以为圆形或者正方形，圆形的直径为1米～4米，正方形的边长为1米～4米。如果框支柱4采用型钢混凝土巨柱，其截面长度为盖上结构3剪力墙的6-9倍，即框支柱4的直径或边长是剪力墙最小宽度的6-9倍，如果框支柱4采用钢管混凝土巨柱，其截面长度不小于1米。

本发明还提供了一种全框支剪力墙结构体系的设计方法，该设计方法包括以下步骤：

s1.对巨柱全框支剪力墙结构体系进行抗震超限审查，在进行结构计算分析时采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算；

具体地，抗震超限审查主要依据按照《住房城乡建设部关于印发<超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点>的通知》(建质【2015】67号)执行，当结构体系存在超限的项目时，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)，综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构体系的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素，指定结构体系抗震性能目标。

具体地，确立结构抗震性能目标后，在对依据该性能目标的所设计的机构体系进行地震环境下的计算分析时，采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算，例如采用中国建筑科学研究院开发的pkpm-satwe2010和北京盈建科软件股份有限公司开发的yjk进行多遇地震计算对比分析。

具体地，在进行刚度计算时，计入侧向刚度的盖下结构2，宜取盖上结构3范围外扩一跨；全框支结构转换层1等效侧向刚度应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj3-2010e.0.3要求，宜满足《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj3-20103.5.2第1款及第2款刚度验算要求。

s2.考虑平扭耦联计算结构体系的扭转效应，其振型数不小于15，多塔楼的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使多振型参与质量之和不小于总质量90％；

具体地，塔楼范围内的框支框架，应满足中震抗弯抗剪弹性，大震抗弯不屈服、抗剪弹性性能目标要求；而塔楼范围外扩一跨的框架，宜满足大震抗剪弹性性能目标要求。

具体地，对于框支柱4承受的水平地震标准值，盖上结构3每个塔楼的相关范围，每根框支柱4所受剪力应至少取该盖上结构3基底剪力6％，且不小于整体结构底层剪力3％；盖上结构3每个塔楼的相关范围，每层框支柱4承受剪力之和应至少取盖上结构3基底剪力的100％，且不小于整体结构底层剪力30％。

s3.对结构体系采用弹性时程分析法进行补充计算，对结构体系采用弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算；

具体地，采用时程分析法时，按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于五组的实际强震记录和两组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按《建筑抗震设计规范》表5.1.2-2采用。

具体地，在采用时程分析法进行弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80％。

s4.对结构体系中的斜交抗侧力构件的结构、或盖上结构3与盖下结构2抗侧力主轴，其相交角度若大于15°时，分别计算各抗侧方向水平地震作用，并考虑最不利地震角度作用，进行包络设计；

s5.对结构体系中受力复杂的结构构件及关键节点，进行有限元分析，并依据其分析结果校核结构构件及关键节点的配筋设计。

具体地，对受力复杂的结构构件及关键节点，采用yjk进行模拟该结构构件及其关键节点在多种工况如恒载工况或中震工况下进行有限元分析。

以下给出一个算例用以论证全框支剪力墙结构体系的抗震效果。

如图7所示，该算例单个塔楼的结构总高度h是73.1m，第一层为架空层(架空层即为盖下结构2的首层)，层高5.3m；第二层为运用库，层高9.0m；第三层为车库，层高6.0m；第四层为塔楼架空层，层高4.8m；第五至二十层为住宅，层高3.0m，结构嵌固端位于基础面，无地下室。

该算例可适用于图2、图3、图4中的任一种结构，即可用于单轨道结构，也可以用于双轨道结构。

该算例中框支柱4的具体布置方式：与道线7平行的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米，不影响轨道线就行，与道线7垂直的方向，相邻的框支柱4之间的间距为10～40米，不影响轨道线就行。

该算例结构体系，其宽度b为16.0m，高宽比h/b为4.57。，为大底盘多塔楼结构，裙房3层，共有12栋塔楼，每栋塔楼在15m盖板以上均为17层，按21层建模(含3层裙房以及1层构架层)，塔楼平面最大表面积xmax(m)×ymax(m)为37.3m×16.0m或38.4m×16.0m。上部塔楼采用钢筋混凝土剪力墙结构，剪力墙均不落地，为100％面积的剪力墙转换，三层楼面设置框支框架转换层，转换柱和转换梁均采用型钢混凝土构件。

该算例采用现浇钢筋混凝土楼盖体系。裙房、塔楼楼板均采用梁板结构。首层楼板厚度取200mm，二层板厚取180mm，三层(转换层)板厚取250mm；塔楼楼板厚度取120、100mm。

该算例中，结构体系中的各部位的抗震等级要求如下：

该算例中，主要构件尺寸、材料表及控制参数表如下：

该算例中其结构体系的首层结构布置，其大底盘长321m，宽114m，中部设置有一道0.15m宽的y向防震缝，如图8所示；

该算例中其结构体系的9m板结构布置大底盘长281m，宽95m，中部设置有一道0.15m宽的y向防震缝，如图9所示；

该算例中其结构体系的15m板结构布置15m板结构布置大底盘长281m，宽95m，中部设置有一道0.15m宽的y向防震缝，如图10所示；

该算例中其结构体系的1#楼转换层结构布置如图11所示，2-5#楼类同；

该算例中其结构体系的1#楼标准层结构布置如图12所示，2-5#楼类同；

该算例中其结构体系的6#楼转换层结构布置如图13所示，12#楼类同；

该算例中其结构体系的6#楼标准层结构布置如图14所示，12#楼类同；

该算例中其结构体系的7#楼转换层结构布置如图15所示，8、9#楼类同；

该算例中其结构体系的7#楼标准层结构布置如图16所示，8、9#楼类同；

该算例中其结构体系的11#楼转换层结构布置如图17所示，10#楼类同；

该算例中其结构体系的11#楼标准层结构布置如图18所示，10#楼类同。

对该算例中其结构体系的楼面荷载取值如下表：

对该算例中其结构体系的主要墙体线荷载取值如下表：

对该算例中其结构体系的风荷载，基本风压按50年一遇0.60kn/m2取值，0.60kn/m2用于计算水平位移，同时在计算结构承载力、稳定性时用基本风压的1.1倍，即1.1*0.60＝0.66kn/m2，地面粗糙度取b类，主楼风荷体型系数取1.40，阻尼比取5％。风振舒适度按《建筑荷载规范》10年一遇的风荷载验算，风压取为0.30kn/m2，阻尼比取2％。

该算例中其结构体系的设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别按标准设防类(丙类)；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g；设计地震分组为第一组，建筑场地类别为iii类；多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08，阻尼比取0.05，反应谱特征周期tg＝0.45s(大震取0.5s)。

该算例中其结构体系的超限情况的判别标准是按粤建市函【2017】738号《广东省住房和城乡建设厅关于进一步加强超限高层建筑工程抗震设防审查管理工作的通知》，“我省超限高层建筑工程抗震设防专项审查范围按照《住房城乡建设部关于印发<超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点>的通知》(建质【2015】67号)执行”。

其结构体系的超限类型具有四项，分别是超高、扭转不规则、凹凸不规则和尺寸突变，其中扭转不规则的涵义是该结构体系的偶然偏心的扭转位移比大于1.2，凹凸不规则的涵义是指结构体系的平面凹凸尺寸大于相应边长30％，尺寸突变的涵义是指竖向构件收进位置高于结构高度20％且收进大于25％，或外挑大于10％和4m。

由上述超限情况，由于本结构体系的塔楼结构存在四项不规则，根据广东省《高规》，综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素，制定结构抗震性能目标为c，其中关键构件框支框架的性能水准按性能目标为b。

本全框支剪力墙结构体系的c级性能目标表如下：

注：《省高规》(dbj15-92-2013)式(3.11.3-1):sgek+η(s*ehk+0.4s*evk)≤ξrk；

《省高规》(dbj15-92-2013)式(3.11.3-3):vgek+ηv**ek≤ζfckbh0。

本全框支剪力墙结构体系的b级性能目标表如下：

注：《省高规》(dbj15-92-2013)式(3.11.3-1):sgek+η(s*ehk+0.4s*evk)≤ξrk；

《省高规》(dbj15-92-2013)式(3.11.3-3):vgek+ηv**ek≤ζfckbh0。

依据上述参数，采用中国建筑科学研究院开发的pkpm-satwe2010和北京盈建科软件股份有限公司开发的yjk对本算例中的全框支剪力墙结构体系进行多遇地震计算对比分析。

其主要分析内容和分析方法如下表：

对本算例中的全框支剪力墙结构体系进行结构分析的输入参数如下表：

pkpm-satwe2010和yjk在输入上述参数后的计算结果如下列各表。

1#楼计算结果列表(2-5#楼类同)：

6#楼计算结果列表(12#楼类同)：

7#楼计算结果列表(8、9#楼类同)：

11#楼计算结果列表(10#楼类同)：

由上述计算结果可知，两种计算软件的各项计算结果基本吻合。

根据《建筑抗震设计规范》5.1.2条表5.1.2-3规定，采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按《建筑抗震设计规范》表5.1.2-2采用。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80％。

时程分析法计算采用五组天然波和两组人工波，选取的地震波图如图19-21所示。

通过时程分析法计算，结果如下：

1#楼模型弹性时程分析结果曲线(2-5#楼类同)得出的规范谱与平均谱对比图如图22所示；

6#楼模型弹性时程分析结果曲线(12#楼类同)得出的规范谱与平均谱对比图如图23所示；

7#楼模型弹性时程分析结果曲线(8、9#楼类同)得出的规范谱与平均谱对比图如图24所示；

11#楼模型弹性时程分析结果曲线(10#楼类同)得出的规范谱与平均谱对比图如图25所示；

由以上计算结果可知，七组地震波的平均地震影响系数曲线与反应谱的地震影响系数曲线在统计意义上相符，且满足单条地震波计算所得结构底部剪力不应小于cqc法计算结果的65％，不大于cqc法计算结果的135％，多条地震波计算所得结构底部剪力的平均值不应小于cqc法计算结果的80％，且不大于cqc法计算结果的120％。多组时程波的平均地震影响系数曲线与cqc法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20％。根据时程分析多条波平均值与cqc法计算结果比较后，个别楼层时程分析法地震剪力较大，因此在用cqc计算时楼层剪力时需乘全楼放大系数1.07～1.09。

根据塔楼的抗震性能目标设计，在设防烈度地震作用下结构的抗震性能水准需满足《省高规》(dbj15-92-2013)第3.11.3条第3项：“第3性能水准”的要求，即部分结构竖向构件可能出现轻微的塑性变形但不达到屈服状态，结构水平构件允许部分进入屈服阶段。

结构计算分析采用弹性方法在yjk上实现，验算设防地震作用下，结构构件抗震承载力满足《省高规》(dbj15-92-2013)式(3.11.3-1)的要求：

1.对于框支框架的框支柱和转换梁，取值：

η＝1.1，ξ＝0.67(压、剪)，ξ＝0.77(弯、拉)；

2.对于底部加强部位剪力墙、框架柱、转换层楼板，取值：

η＝1.1，ξ＝0.74(压、剪)，ξ＝0.87(弯、拉)；

3.对于非底部加强部位剪力墙、非底部加强部位框架柱，取值：

η＝1.0，ξ＝0.74(压、剪)，ξ＝0.87(弯、拉)；

4.对于连梁及框架梁，取值：

η＝0.8，ξ＝0.74(压、剪)，ξ＝0.87(弯、拉)；

主要计算参数中，连梁刚度折减系数为0.5，αmax取0.23，场地特征周期tg取0.45，阻尼比为0.05，风荷载不参与组合，结果显示结构完全能满足预期的抗震性能目标设计水准。

根据塔楼的抗震性能目标设计，在设防烈度地震作用下结构的抗震性能水准需满足《省高规》(dbj15-92-2013)第3.11.3条第4项：“第4性能水准”的要求，即部分结构竖向构件可能出现轻度的塑性变形并部分达到屈服状态，结构水平构件允许大部分达到塑性状态。

结构计算分析采用弹性方法在yjk上实现，验算罕遇地震作用下，竖向构件的受剪截面满足《省高规》(dbj15-92-2013)式(3.11.3-3)的要求：

1.对于框支框架的框支柱和转换梁，取值：

η＝1.1，ζ＝0.133

2.对于底部加强部位剪力墙、框架柱、转换层楼板，取值：

η＝1.1，ζ＝0.15

3.对于非底部加强部位剪力墙、非底部加强部位框架柱，取值：

η＝1.0，ζ＝0.15

主要计算参数中，连梁刚度折减系数为0.3，αmax取0.50，场地特征周期tg取0.50，阻尼比为0.06，风荷载不参与组合，结果显示结构完全能满足预期的抗震性能目标设计水准。

相对于现有建筑标准规定，本发明的巨柱全框支剪力墙结构属于超限工程。但是通过该算例证明本发明的巨柱全框支剪力墙结构在超限的情况下仍能满足结构安全要求及抗震性能要求。即本发明的巨柱全框支剪力墙结构体系为框支柱巨柱+剪力墙全部不落地或单向剪力墙落地+轨道交通上盖+高层建筑的建筑综合体结构，在超限的情况下仍然保证能够满足建筑结构安全及抗震性能，并且使得盖下结构首层具有更大的开间，满足地面首层铺设轨道交通所需的空间要求，实现高层建筑的轨道交通上盖，优化了建筑综合体设计。

综上，本工程存在多项不规则，我们在设计中充分利用概念设计方法，对关键构件设定抗震性能化目标。并在抗震设计中，采用多种程序对结构进行了弹性计算分析，除保证结构在小震下完全处于弹性工作外，还补充了关键构件在中震和大震下的验算。计算结果表明，各项指标均表现良好，基本满足规范的有关要求。因此，本巨柱全框支剪力墙结构体系，在保证了高层建筑的结构安全及抗震性能的前提下，对轨道交通上盖的高层建筑，可实现超过50％面积的剪力墙转换。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。