導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞： 高層住宅；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

Abstract: with the improvement of people's living standard, the housing is not only a for shelter, rest place, but also the people enjoy living place. Now, to demand more and more housing conditions, high-rise residential structure optimization design, not only can improve the building safety degree, still can reduce the construction cost, cost savings, to have a higher ratio of housing. In this paper, the residential structure design optimization design, puts forward several Suggestions, hoping to help design personnel.

Keywords: high-rise residential; Structure; Design optimization

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0引言

高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分析，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，目的是在設(shè)計(jì)滿足國(guó)家相關(guān)建設(shè)法規(guī)的前提下，提高建筑物的技術(shù)質(zhì)量，降低總成本，是投資利益最大化，并且能保證建筑物抗震性能和安全性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是對(duì)設(shè)計(jì)再次分析，再次加工的過程。讓住宅結(jié)構(gòu)剛度適中、均衡整體結(jié)構(gòu)布局、減小構(gòu)件在外力影響下的變形或者破壞，達(dá)到既美觀又堅(jiān)固抗震的效果，這是高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)。

在高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，每一道工序都要精心設(shè)計(jì)，做到計(jì)算合理準(zhǔn)確，方案合理可行，本文對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化存在問題進(jìn)行分析并提出幾點(diǎn)可行建議。

1高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

低層建筑和高層簡(jiǎn)述橫向和豎向的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)基本原理是相同的，但是建筑高度越高，豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越難，這也是建筑界正在努力解決的問題之一。住宅結(jié)構(gòu)越高，就要求有較大的柱子或者墻來承受垂直壓力負(fù)荷，這對(duì)建筑材料的要求比較高。另外，住宅越高，側(cè)向力所產(chǎn)生的剪切變形和傾覆力矩就要大得多，而且側(cè)向荷載產(chǎn)生的響應(yīng)并不是線性的，而是隨著高度增加而迅速增大，在現(xiàn)代高層住宅建筑物中，重要的問題是整體抗彎和抗變形，抗震等，高層建筑與低層建筑結(jié)構(gòu)有著很大差異，需要考慮的因素也很多，例如共振，扭轉(zhuǎn)，水平側(cè)向位移等。所以，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較困難，考慮因素復(fù)雜多變，影響因素很多，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要從整體上進(jìn)行把握，設(shè)計(jì)出實(shí)用性強(qiáng)的好方案。

1.2 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素

住宅越高，安全性就越來越要重視，抗震性能也要增強(qiáng)，所以設(shè)計(jì)中要考慮的因素也就增多，主要影響因素有水平負(fù)荷，軸向變形，側(cè)移等。

(1) 水平荷載.。水平荷載是需要考慮的決定因素，一般來說，豎直方向上載荷在構(gòu)建中受力只與樓房高度有關(guān)，但是水平受力卻比較復(fù)雜，且易受外界條件影響，數(shù)值變化不定，所以其是影響住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素。

(2) 軸向變形。在高層住宅建筑中，樓層越高，豎向負(fù)荷就越大，能夠在軸向引起較大的變形，影響建筑結(jié)構(gòu)的續(xù)梁彎矩，將會(huì)引起連續(xù)梁之間支座點(diǎn)的負(fù)彎矩值降低，造成端支座負(fù)彎矩值以及跨中正彎矩值增大，從而引起預(yù)測(cè)材料長(zhǎng)度不準(zhǔn)確，對(duì)下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響。

(3) 控制指標(biāo)側(cè)移。結(jié)構(gòu)側(cè)移量是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮的因素，這一點(diǎn)與低層樓房不同，樓房高度越高，側(cè)移量在水平荷載影響下變形越明顯，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注意在水平荷載作用下的側(cè)移要控制在要求范圍之內(nèi)。(4)結(jié)構(gòu)延性。結(jié)構(gòu)延性是一種重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，高層住宅建筑在地震作用下的變形大，建筑越高，變形越明顯，為了在地震情況下放置建筑物倒塌，要特別注意在構(gòu)造上采取合適的措施，保證住宅的安全。

2高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 選擇設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案

進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，首先要進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的選擇。結(jié)構(gòu)方案的好壞決定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)于同一個(gè)建筑設(shè)計(jì)要求，其結(jié)構(gòu)方案往往是不唯一的，但是不同的設(shè)計(jì)方案會(huì)影響工程質(zhì)量和工程造價(jià)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案?？梢宰裱韵略瓌t。

首先，根據(jù)相關(guān)建筑規(guī)則的規(guī)定來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案總體要求，處理好結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的最佳受力狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單明確，直接易懂，具有足夠的承載力，良好的延性和剛度。其次，要保持結(jié)構(gòu)的安全可靠。應(yīng)該仔細(xì)考慮每一個(gè)構(gòu)建，使各個(gè)構(gòu)建能夠相互協(xié)調(diào)，發(fā)揮最大功能，保證設(shè)計(jì)目標(biāo)水準(zhǔn)，使結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)又安全。再次，要盡量避免或者減小外力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。因?yàn)榈挚古まD(zhuǎn)效應(yīng)所需要的材料用量很大，而且結(jié)構(gòu)也會(huì)很復(fù)雜，會(huì)提高工程造價(jià)，不經(jīng)濟(jì)不實(shí)惠。最后，要積極與建筑部門進(jìn)行互動(dòng)交流。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者往往對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和材料不是很了解，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要與建筑師進(jìn)行交流，聽取他們提出的建議，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要充分理解結(jié)構(gòu)概念，真實(shí)客觀地進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過反復(fù)優(yōu)化，修改，最后設(shè)計(jì)出造價(jià)最低并且質(zhì)量最好的結(jié)構(gòu)方案。

2.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

在進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，首先是要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，主要有結(jié)構(gòu)承重體系設(shè)計(jì)，建筑縫的處理設(shè)計(jì)等，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后，就可以開始進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)了，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要注意一下幾方面。

(1)正確認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性?，F(xiàn)在房地產(chǎn)已經(jīng)是一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，人們對(duì)住宅要求也越來越高，而作為投資方，追求的是利益的最大化，進(jìn)行住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，不但可以有效降低總成本，還可以使建筑結(jié)構(gòu)更美觀安全，能經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)材降，從而減低工程造價(jià)。高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，首先要仔細(xì)閱讀建筑結(jié)構(gòu)圖紙，綜合考慮各種因素的影響，經(jīng)過反復(fù)優(yōu)選等過程，達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)原結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，合理驚醒構(gòu)件布置，適當(dāng)選擇構(gòu)件尺寸等，做到精益求精，最后提出優(yōu)化建議。

(2)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。這部分是設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)，不僅要進(jìn)行對(duì)抗側(cè)力單元優(yōu)化設(shè)計(jì)，還要進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。使設(shè)計(jì)符合防震要求，在各項(xiàng)參數(shù)都符合規(guī)范要求的前提下，不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少剪力墻的數(shù)量和厚度，使結(jié)構(gòu)兩方向剛度接近兩個(gè)方向水平位移，達(dá)到最佳受力狀態(tài)。

在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)分析，主要由豎向抗側(cè)力構(gòu)件構(gòu)成，包括剪力墻，筒體，框架等。主要分析他們的受力狀態(tài)，使構(gòu)件充分利用起來。在進(jìn)行計(jì)算分析時(shí)，不能盲目地依賴計(jì)算機(jī)，還要結(jié)合工程師的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的計(jì)算參數(shù)，經(jīng)過多次計(jì)算比較，找到最佳參數(shù)值。要注意實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算模型的偏差，因?yàn)橛?jì)算機(jī)在計(jì)算的過程中，需要對(duì)模型進(jìn)行假定，而實(shí)際結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)錯(cuò)綜復(fù)雜的，所以計(jì)算值與實(shí)際結(jié)構(gòu)會(huì)有差異，在通過計(jì)算值來選擇結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分結(jié)合實(shí)際情況來分析。

其次進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是根據(jù)住宅結(jié)構(gòu)平面，分析豎直載荷和水平載荷，合適實(shí)際情況，合理布置構(gòu)件，選用合適材料，結(jié)合實(shí)際材料構(gòu)造進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和內(nèi)力分析，根據(jù)分析結(jié)果適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。此外，還要進(jìn)行可行判斷，對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行內(nèi)力分析，滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，校驗(yàn)可行性，如果不可行，就要調(diào)整設(shè)計(jì)方案，知道方案可行為止。

(3)地基處理的優(yōu)化。高層住宅建筑更要注重地基的處理，否則將前功盡棄，在選擇地基時(shí)，要選擇地質(zhì)條件不復(fù)雜，容易施工的地質(zhì)，因?yàn)榈刭|(zhì)條件越復(fù)雜，做好地基工作造價(jià)越高，而選擇相對(duì)簡(jiǎn)單的地質(zhì)條件，不僅可以降低地基處理的成本，地基安全度也會(huì)增加，從而降低工程造價(jià)，提高工程性價(jià)比。

(4) 進(jìn)行建筑材料的優(yōu)化。優(yōu)化建筑材料目的就是花盡量少的錢，做到經(jīng)濟(jì)安全，符合設(shè)計(jì)要求。這就要求在選擇建筑材料時(shí)，要合理利用材料性能，根據(jù)不同的需求來選擇不同的材料，實(shí)際上，因材料選擇不當(dāng)造成的浪費(fèi)很多，有些地方需要質(zhì)量好材料，有些地方一般材料即可達(dá)到要求，設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮這些因素，例如采用高強(qiáng)度鋼筋低強(qiáng)度取代鋼筋的時(shí)候可以節(jié)約鋼材。

3結(jié)論

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程造價(jià)，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，不僅能讓建筑物安全實(shí)用，又能使其經(jīng)濟(jì)美觀，舒適。所以進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要，實(shí)際設(shè)計(jì)中，要結(jié)合實(shí)際情況和具體條件來靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)住宅建筑設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]高立人等.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)［M］．北京:中國(guó)計(jì)劃出版杜,2005．

篇2

【關(guān)鍵詞】高層住宅；錯(cuò)層結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；抗震措施

【中圖分類號(hào)】TU973.16【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1002-8544（2015）07-0151-01

1.錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論探討

依據(jù)規(guī)范及相關(guān)參考文獻(xiàn)理論總結(jié)：對(duì)于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為其不利的因素主要存在兩個(gè)方面：一是由于樓板被分成數(shù)塊，且相互錯(cuò)置，在錯(cuò)層構(gòu)件中產(chǎn)生很大的變形和內(nèi)力，削弱了樓板協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體受力的能力；二是由于樓板錯(cuò)層，使得錯(cuò)層交接部位形成豎向短構(gòu)件（如框架結(jié)構(gòu)中的短柱），可能在同向受力中因錯(cuò)層構(gòu)件剛度大而產(chǎn)生內(nèi)力集中，不利于抗震設(shè)計(jì)。短構(gòu)件問題主要是針對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)，其不利于抗震的震害表現(xiàn)也多出現(xiàn)在多層框架中。對(duì)于以剪力墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件的高層住宅，規(guī)則的錯(cuò)層對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響有限，影響主要在于兩側(cè)有錯(cuò)層連梁相連的墻體。結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層會(huì)增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，錯(cuò)層構(gòu)件在結(jié)構(gòu)整體中所占的比例越大，則整體側(cè)向剛度增加幅度越大，但剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增加的幅度相比于框架結(jié)構(gòu)要小。如圖1所示，相互錯(cuò)層的相鄰樓板A和B僅由中間的錯(cuò)層柱或墻相聯(lián)系，相比較平面剛度極大的樓板，錯(cuò)層柱或墻的彎剪剛度是個(gè)極小值，當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時(shí)，結(jié)構(gòu)兩部分將產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形，可能會(huì)在錯(cuò)層柱或墻中形成較大的內(nèi)力，錯(cuò)層柱或墻的受力與兩部分的均勻性有關(guān)。錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究表明Ⅲ，由于錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)整體成彎曲破壞.根據(jù)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和靜力試驗(yàn)破壞結(jié)果，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)無大的區(qū)別。由此可知，錯(cuò)層對(duì)剪力結(jié)構(gòu)體系得影響有限，錯(cuò)層剪力結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)的合理布置和結(jié)構(gòu)措施的加強(qiáng)，可以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。

2.工程實(shí)例

2.1工程概況

鄭州高新區(qū)地礦綜合樓礦產(chǎn)研發(fā)中心1#、2#樓住宅小區(qū)位于該市高新區(qū)，根據(jù)其功能要求為錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)。該工程建筑平面布置為一字型，建筑物長(zhǎng)度約為69m，寬度約為12.6m，建筑主體高度52.1m，共18層，加上屋頂以上塔樓的高度后，建筑的總高度為55.8m，高寬比為4.43。規(guī)范要求，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為45m，綜合考慮變形縫設(shè)置要求，該建筑變形縫寬度取200mm，將建筑物分成A、B、c三個(gè)單元，如圖2所示（陰影處為錯(cuò)層區(qū)域）。建筑剖面圖見圖3，住宅標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.9m，上部結(jié)構(gòu)各標(biāo)準(zhǔn)層與錯(cuò)層之間相差1.45m。該工程為丙類建筑，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地特征周期為Tg=0.40S，罕遇地震作用的水平地震影響系數(shù)最大值為0.72。計(jì)算時(shí)基本風(fēng)壓按50年重現(xiàn)期取0.45KN/㎡。

2.2計(jì)算模型

該工程被變形縫分成A、B、C三個(gè)單元，其中A和C單元對(duì)稱，因此我們只需建立A和B兩個(gè)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。按照《高規(guī)》復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相關(guān)要求，錯(cuò)層兩側(cè)宜采用結(jié)構(gòu)布置和側(cè)向剛度相近的結(jié)構(gòu)體系。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中，錯(cuò)開的樓層應(yīng)各自參加結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，不應(yīng)該并為一層計(jì)算。本工程采用現(xiàn)澆剪力結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算軟件以STAWE為主進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，以PMSAP進(jìn)行校對(duì)。建模時(shí)圖3所示各標(biāo)高處均按獨(dú)立的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)層輸入模型，按實(shí)際標(biāo)高組裝，錯(cuò)層處剪力墻厚度取250mm，與之相連的墻體厚度也取250mm。文獻(xiàn)指出，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)墻體應(yīng)盡量帶有較大的翼緣，一是可以增加墻體的穩(wěn)定性，二是增加了墻體的抗震承載能力和延性，對(duì)抗震有利。所建模型中墻體都帶有較大的翼緣，以增強(qiáng)墻體的穩(wěn)定性和抗震性能。文獻(xiàn)指出，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析時(shí)，分別采用彈性樓板和剛性樓板模擬結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層樓板，發(fā)現(xiàn)兩種計(jì)算方法的結(jié)果差異不大。振型分解反應(yīng)譜分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在常遇地震作用下錯(cuò)層位置樓板會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，而位移、基底剪力等指標(biāo)均滿足規(guī)范抗震要求。設(shè)計(jì)中用SATWE和PMSAP計(jì)算時(shí)，分別考慮錯(cuò)層樓板為剛性樓板和彈性樓板，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果確實(shí)差異不大。

2.3計(jì)算結(jié)果

兩種程序的計(jì)算結(jié)果相差不大，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了保障。

2.4抗震構(gòu)造措施

對(duì)于錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)，《高規(guī)》中指出，錯(cuò)層處平面外受力的剪力墻截面厚度抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于250mm，并應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱；抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。錯(cuò)層處剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.5％。本例參考了大量的相關(guān)文獻(xiàn)及其規(guī)范的要求，在建筑專業(yè)允許的前提下，設(shè)置變形縫，將建筑分為三個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在錯(cuò)層處的剪力墻加厚，厚度取250mm，并讓墻體帶有較大的翼緣，增強(qiáng)墻體的延性和穩(wěn)定性。錯(cuò)層處剪力墻抗震等級(jí)提高一級(jí)，按二級(jí)考慮?；炷翉?qiáng)度等級(jí)在底部加強(qiáng)區(qū)為C35，上部為C30。

3.結(jié)論

需要注意：（1）錯(cuò)層結(jié)構(gòu)造成平面樓板不連續(xù)，豎向構(gòu)件應(yīng)力集中，是一種對(duì)抗震不利的結(jié)構(gòu)形式，但錯(cuò)層對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)體系的影響有限，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)的合理布置和構(gòu)造措施的加強(qiáng)，可以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。（2）錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，考慮結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，合理的布置結(jié)構(gòu)平面，采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，可以很好的保證結(jié)構(gòu)的安全性，確保收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]魏雅麗.《某高層建筑錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]》.國(guó)外建材科技，2006

篇3

關(guān)鍵詞：高層住宅；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TU241.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0引言

高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分析，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，目的是在設(shè)計(jì)滿足國(guó)家相關(guān)建設(shè)法規(guī)的前提下，提高建筑物的技術(shù)質(zhì)量，降低總成本，是投資利益最大化，并且能保證建筑物抗震性能和安全性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是對(duì)設(shè)計(jì)再次分析，再次加工的過程。讓住宅結(jié)構(gòu)剛度適中、均衡整體結(jié)構(gòu)布局、減小構(gòu)件在外力影響下的變形或者破壞，達(dá)到既美觀又堅(jiān)固抗震的效果，這是高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)。

在高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，每一道工序都要精心設(shè)計(jì)，做到計(jì)算合理準(zhǔn)確，方案合理可行，本文對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化存在問題進(jìn)行分析并提出幾點(diǎn)可行建議。

1高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

低層建筑和高層建筑橫向和豎向的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)基本原理是相同的，但是建筑高度越高，豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越難，這也是建筑界正在努力解決的問題之一。住宅結(jié)構(gòu)越高，就要求有較大的柱子或者墻來承受垂直壓力負(fù)荷，這對(duì)建筑材料的要求比較高。另外，住宅越高，側(cè)向力所產(chǎn)生的剪切變形和傾覆力矩就要大得多，而且側(cè)向荷載產(chǎn)生的響應(yīng)并不是線性的，而是隨著高度增加而迅速增大，在現(xiàn)代高層住宅建筑物中，重要的問題是整體抗彎和抗變形，抗震等，高層建筑與低層建筑結(jié)構(gòu)有著很大差異，需要考慮的因素也很多，例如共振，扭轉(zhuǎn)，水平側(cè)向位移等。所以，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較困難，考慮因素復(fù)雜多變，影響因素很多所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要從整體上進(jìn)行把握，設(shè)計(jì)出實(shí)用性強(qiáng)的好方案。

1.2 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素

住宅越高，安全性就越來越要重視，抗震性能也要增強(qiáng)，所以設(shè)計(jì)中要考慮的因素也就增多，主要影響因素有水平荷載，軸向變形，側(cè)移等。

(1) 水平荷載.。水平荷載是需要考慮的決定因素，一般來說，豎直方向上載荷在構(gòu)建中受力只與樓房高度有關(guān)，但是水平受力卻比較復(fù)雜，且易受外界條件影響，數(shù)值變化不定，所以其是影響住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素。

(2) 軸向變形。在高層住宅建筑中，樓層越高，豎向負(fù)荷就越大，能夠在軸向引起較大的變形，影響建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁彎矩，將會(huì)引起連續(xù)梁之間支座點(diǎn)的負(fù)彎矩值降低，造成端支座負(fù)彎矩值以及跨中正彎矩值增大，從而引起預(yù)測(cè)材料長(zhǎng)度不準(zhǔn)確，對(duì)下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響。

(3) 控制指標(biāo)側(cè)移。結(jié)構(gòu)側(cè)移量是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮的因素，這一點(diǎn)與低層樓房不同，樓房高度越高，側(cè)移量在水平荷載影響下變形越明顯，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注意在水平荷載作用下的側(cè)移要控制在要求范圍之內(nèi)。

2高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 選擇設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案

進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，首先要進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的選擇。結(jié)構(gòu)方案的好壞決定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)于同一個(gè)建筑設(shè)計(jì)要求，其結(jié)構(gòu)方案往往是不唯一的，但是不同的設(shè)計(jì)方案會(huì)影響工程質(zhì)量和工程造價(jià)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案?？梢宰裱韵略瓌t。

首先，根據(jù)相關(guān)建筑規(guī)則的規(guī)定來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案總體要求，處理好結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的最佳受力狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單明確，直接易懂，具有足夠的承載力，良好的延性和剛度。

其次，要保持結(jié)構(gòu)的安全可靠。應(yīng)該仔細(xì)考慮每一個(gè)構(gòu)件，使各個(gè)構(gòu)件能夠相互協(xié)調(diào)，發(fā)揮最大功能，保證設(shè)計(jì)目標(biāo)水準(zhǔn)，使結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)又安全。

最后，要積極與建筑專業(yè)進(jìn)行互動(dòng)交流。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者往往對(duì)建筑的材料不是很了解，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要與建筑師進(jìn)行交流，聽取他們提出的建議，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要充分理解結(jié)構(gòu)概念，真實(shí)客觀地進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過反復(fù)優(yōu)化，修改，最后設(shè)計(jì)出造價(jià)最低并且質(zhì)量最好的結(jié)構(gòu)方案。

2.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

在進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，首先是要對(duì)建筑工程進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，主要有結(jié)構(gòu)承重體系設(shè)計(jì)，抗震縫的處理設(shè)計(jì)等，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后，就可以開始進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)了，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面：

(1)正確認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性?，F(xiàn)在房地產(chǎn)已經(jīng)是一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，人們對(duì)住宅要求也越來越高，而作為投資方，追求的是利益的最大化，進(jìn)行住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，不但可以有效降低總成本，還可以使建筑結(jié)構(gòu)更美觀安全，能經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能降材，從而降低工程造價(jià)。高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，首先要仔細(xì)閱讀建筑結(jié)構(gòu)圖紙，綜合考慮各種因素的影響，經(jīng)過反復(fù)優(yōu)選等過程，達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)原結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，合理進(jìn)行構(gòu)件布置，適當(dāng)選擇構(gòu)件尺寸等，做到精益求精，最后提出優(yōu)化建議。

(2)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。這部分是設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)，不僅要進(jìn)行抗側(cè)力單元優(yōu)化設(shè)計(jì)，還要進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。使設(shè)計(jì)符合抗震要求，在各項(xiàng)參數(shù)都符合規(guī)范要求的前提下，不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少剪力墻的數(shù)量和厚度，使結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向剛度接近兩個(gè)方向水平位移，達(dá)到最佳受力狀態(tài)。

在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，主要由豎向抗側(cè)力構(gòu)件構(gòu)成，包括剪力墻，筒體，框架等。主要分析他們的受力狀態(tài)，使構(gòu)件充分利用起來。在進(jìn)行計(jì)算分析時(shí)，不能盲目地依賴計(jì)算機(jī)，還要結(jié)合工程師的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的計(jì)算參數(shù)，經(jīng)過多次計(jì)算比較，找到最佳參數(shù)值。要注意實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算模型的偏差，因?yàn)橛?jì)算機(jī)在計(jì)算的過程中，需要對(duì)模型進(jìn)行假定，而實(shí)際結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，所以計(jì)算值與實(shí)際結(jié)構(gòu)會(huì)有差異，在通過計(jì)算值來選擇結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分結(jié)合實(shí)際情況來分析。

其次進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是根據(jù)住宅結(jié)構(gòu)平面，分析豎向荷載和水平載荷，核實(shí)實(shí)際情況，合理布置構(gòu)件，選用合適材料，結(jié)合實(shí)際材料構(gòu)造進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和內(nèi)力分析，根據(jù)分析結(jié)果適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3)地基處理的優(yōu)化。高層住宅建筑更要注重地基的處理，否則將前功盡棄，在選擇地基時(shí)，要選擇地質(zhì)條件不復(fù)雜，容易施工的地質(zhì)，因?yàn)榈刭|(zhì)條件越復(fù)雜，地基處理造價(jià)越高，而選擇相對(duì)簡(jiǎn)單的地質(zhì)條件，不僅可以降低地基處理的成本，地基安全度也會(huì)增加，從而降低工程造價(jià)，提高工程性價(jià)比。

3結(jié)論

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程造價(jià)，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，不僅能讓建筑物安全實(shí)用，又能使其經(jīng)濟(jì)美觀，舒適。所以進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要，實(shí)際設(shè)計(jì)中，要結(jié)合實(shí)際情況和具體條件來靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)住宅建筑設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)。

4 參考文獻(xiàn)

篇4

關(guān)鍵詞：小高層住宅；結(jié)構(gòu)形式；結(jié)構(gòu)方案

中圖分類號(hào)：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1小高層住宅的優(yōu)越性

隨著住宅層數(shù)的增加,容積率的提高,同等規(guī)模的居住區(qū)的用地面積也會(huì)相應(yīng)減少。小高層住宅能有效地節(jié)約用地。住宅設(shè)計(jì)應(yīng)以人為本。電梯的使用,體現(xiàn)了對(duì)人的關(guān)懷。小高層住宅電梯的使用,不僅解決了垂直交通問題,方便居民(尤其是老齡居民)的出入,而且大大提高了房屋的居住品質(zhì)。小高層住宅由于采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)體系,整體性、抗震性都大大優(yōu)于多層磚混結(jié)構(gòu)。小高層住宅的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在電梯的優(yōu)化設(shè)計(jì)和土建費(fèi)用較低方面?？傊?小高層的整體投入低于高層,其中7層～9層的小高層住宅的投入只略高于多層住宅,但由于節(jié)約了土地,也就減少了資源浪費(fèi)、節(jié)省了大筆的費(fèi)用。

2小高層住宅的基本結(jié)構(gòu)形式

2.1框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)一般適用干多層結(jié)構(gòu)和小高層結(jié)構(gòu)，適用高度范圍在60.0m以下(6度設(shè)防)框架結(jié)構(gòu)具有布置靈活，可以有較大的室內(nèi)空間等特點(diǎn)。填充墻采用輕質(zhì)隔墻可以減輕結(jié)構(gòu)自重，但是框架柱內(nèi)凸會(huì)影響戶型的實(shí)際使用面積，并影響家具的布置，有時(shí)由于住宅中房間分隔的不規(guī)則性又造成柱網(wǎng)的難以布置?！陡咭?guī)》在第4.8.2條中規(guī)定，對(duì)高度大干30.0m的框架結(jié)構(gòu)建筑，在抗震為6度設(shè)防的地區(qū)，抗震等級(jí)為三級(jí)，sATwE程序計(jì)算結(jié)果為：在水平荷載(風(fēng)荷載及地震荷載)作用下，水平位移與層間位移比為最大(1／1200)；由于框架柱作為唯一的抗水平力構(gòu)件，軸壓比限值為0.90，故框架柱截面尺寸較大。并且由于建筑的造形或使用的要求，會(huì)形成框架的一端位于柱上、另一端位于梁上的現(xiàn)象，或幾根框架柱不在同一條軸線上，形成單跨框架現(xiàn)象，從而成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)。在需要考慮到抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于框架粱柱截面比較小，剮度比較低，抗震性能又差，如果采用砌體填充墻，在地震中會(huì)損壞嚴(yán)重并且修復(fù)費(fèi)用高，所以對(duì)高層結(jié)構(gòu)不宜采用。

2.2異型柱框架結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)形式派生于框架結(jié)構(gòu)形式，具有框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，此外，它與墻同寬的異型柱解決了建筑平面使用問題。據(jù)《混凝土異型柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程~JGJ1492006第3.1.2條規(guī)定：抗震設(shè)防為6度時(shí)，異型柱結(jié)構(gòu)適用于高度為24m以下的房屋。由于異型柱在受力性能方面(比如受剪承載力、節(jié)點(diǎn)承載力以及延性等)比普通矩形柱差，它無法滿足比較高的建筑物在抗側(cè)力以及軸力等方面的要求。所以，相對(duì)來說異型柱框架結(jié)構(gòu)在抗震性能方面是最差的一種結(jié)構(gòu)形式。但由于能夠解決住宅室內(nèi)無柱角的問題，在多層中還是有比較好的應(yīng)用市場(chǎng)。

2.3普通剪力墻結(jié)構(gòu)

普通剪力墻結(jié)構(gòu)一般用于高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是在30層左右的高層結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是根據(jù)建筑平面布局來設(shè)置鋼筋砼墻，使用剪力墻以解決建筑平面的使用問題。它的優(yōu)點(diǎn)是整體剛度大，抗震性能好，水平位移小，居住舒適。剪力墻布置必須均勻合理，使整個(gè)建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，否則對(duì)結(jié)構(gòu)受力及抗震均不利。若剛度太大，周期太短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，造成不必要的材料浪費(fèi)；但如果剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，則會(huì)影響建筑物的使用。對(duì)于小高層住宅來說，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對(duì)于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的作用。

2.4框架剪力墻結(jié)構(gòu)

在近幾年的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用比較廣泛。這種結(jié)構(gòu)形式既具備框架結(jié)構(gòu)布置靈活的優(yōu)點(diǎn)，又具備較好的抗震性能，缺點(diǎn)是其框架柱的內(nèi)凸也會(huì)影響到戶型的使用面積及家具的布置。在這種結(jié)構(gòu)形式中，由于框架柱主要承受豎向荷載，軸壓比限值較框架結(jié)構(gòu)有所放寬，但是考慮到框架柱的構(gòu)造要求，若在實(shí)際計(jì)算中軸壓比大于0．90，柱配筋則可能比較大，所以與框架結(jié)構(gòu)一樣存在上述的建筑使用問題。

2.5異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)形式派生于框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式，與墻同寬的異型柱解決了建筑平面使用問題。在抗震方面，異型柱主要承受豎向荷載，水平位移及層間位移大大減小，但是異形柱的肢長(zhǎng)較短，所以當(dāng)建筑物較高時(shí)，異形柱無法滿足軸力和抗側(cè)力的要求。以抗震為6度設(shè)防的地區(qū)為例，建筑物高于18.0m抗震等級(jí)即為三級(jí)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的總高度要小于45.0米，柱中距要小于7.20米，這點(diǎn)比框架結(jié)構(gòu)的60.0米上限的要求嚴(yán)格。

2.6短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是根據(jù)建筑物平面布置的要求而在其凹凸轉(zhuǎn)角處布置各種形式的短墻肢，主要有“一型、Y型、+型、T型、Z型、Y型”等各種形式。在使用這種結(jié)構(gòu)形式時(shí)，結(jié)構(gòu)布置極其靈活，可以將管道井、電梯間和樓梯間等部位四個(gè)側(cè)面的剪力墻均布置短肢剪力墻，也可以根據(jù)需要布置一些長(zhǎng)肢墻，所以基本上能滿足建筑物的使用布置和豎向受力要求。不過由于短肢剪力墻在抗震性能方面較弱，而且在地震區(qū)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)也不多，所以為了安全起見，在抗震方面，對(duì)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用范圍、抗震等級(jí)、最大適用高度、墻肢厚度、軸壓比、截面剪力設(shè)計(jì)值、縱向鋼筋配筋率等方面都有較嚴(yán)格的規(guī)定限制。目前的短肢剪力墻體系小高層建筑由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室，基礎(chǔ)則采用樁筏基礎(chǔ)，對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行合理選型，將對(duì)整個(gè)地下室設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重要影響。

3小高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體指標(biāo)控制

3.1總體信息的設(shè)置與控制。

電算判斷結(jié)構(gòu)抗震是否可行的主要依據(jù)是在風(fēng)荷載和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，結(jié)構(gòu)的振型曲線，自振周期以及風(fēng)荷載和地震作用下建筑物底部剪力和總彎矩是否在合理范圍中?？傮w信息的設(shè)置對(duì)這幾組電算限值的影響是十分明顯的。因此，合理設(shè)置總體信息的數(shù)值，才能正確地判別結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件截面尺寸是否可行。譬如說建筑物剛度太大，周期太短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，就會(huì)造成不必要的材料浪費(fèi)；但剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，又會(huì)影響建筑物的使用。這里以小高層住宅常用的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，有以下幾組數(shù)值值得注意：

（1）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于 15，對(duì)多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的 9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的 90%。

（2）計(jì)算各振型地震影響系數(shù)所采用的結(jié)構(gòu)自振周期應(yīng)考慮非承重墻體的剛度影響予以折減，當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)可取 0.9 ～ 1.0，框架剪力墻結(jié)構(gòu)可取 0.7 ～ 0.8。

（3）在內(nèi)力與位移計(jì)算中，抗震設(shè)計(jì)的框架剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度可予以折減，節(jié)減系數(shù)不宜小于 0.5。

（4）樓層層間最大位移與層高之比的限值 u/h 不宜小于1/1000 且第一自振周期為平動(dòng)周期，周期大小約為層數(shù)的 0.06～ 0.08 倍之間。

3.2 高層結(jié)構(gòu)的平面及豎向布置。

在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡(jiǎn)單，規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置。豎向體形宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

（1） 結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減小扭轉(zhuǎn)的影響，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移是A 級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的 1.2 倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的 1.5 倍。

（2） 當(dāng)樓板平面比較狹長(zhǎng)、有較大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響。樓面凹入或開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的 30%；在扣除凹入或開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于 5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應(yīng)小于 2m。

（3）高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)為 55m，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)為 45m。

（4）抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的 80%。

3.3 高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮建筑場(chǎng)地的地質(zhì)狀況、上部結(jié)構(gòu)的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發(fā)生過量的沉降或傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應(yīng)注意與相鄰建筑物的影響，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下設(shè)施等的正常使用與安全。常用的高層建筑基礎(chǔ)類型有筏形基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)等。筆者所在地區(qū)的淺層土體承載力較低，持力層埋深一般大于 25m，較多選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)。樁基承臺(tái)可選用：柱下單獨(dú)承臺(tái)、雙向交叉梁、筏板承臺(tái)、箱型承臺(tái)。目前的剪力墻體系小高層由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室?；A(chǔ)則采用樁筏基礎(chǔ)。如何對(duì)樁進(jìn)行合理選型，將對(duì)整個(gè)地下室設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重要影響。

3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻應(yīng)沿主軸或其他方向雙向布置，避免單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻布置必須均勻合理，自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變，使整個(gè)建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且X，Y兩向剛重比接近。

（1）在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)避免一字形剪力墻和短肢剪力墻，若出現(xiàn)則盡量布置成長(zhǎng)墻（h/w>8）。短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為 5 ～ 8 的剪力墻，一般的剪力墻是指墻肢截面高厚比大于 8 的剪力墻。短肢墻的厚度不應(yīng)小于 200mm，7、8 度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，宜設(shè)置翼緣。

（2）剪力墻墻體配筋一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計(jì)算及規(guī)范建議的最小配筋率即可，即一、二、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)均不應(yīng)小于0.25%，四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于 0.20%，雙排鋼筋之間采用φ6@600 600 拉筋。

（3） 一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第 7.2.16 條設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；其余剪力墻應(yīng)按第 7.2.17 條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件即可。由于規(guī)范中已有十分詳細(xì)的規(guī)定，這里不再重復(fù)了。

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【關(guān)鍵字】異形柱框架結(jié)構(gòu)；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；概述

1. 引言：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益繁榮昌盛，高層住宅發(fā)展較為迅速，設(shè)計(jì)思路也在不斷的推陳出新，尤其是近些年來人們對(duì)房屋的平面和空間布置的要求條件越來越高，從而對(duì)高層住宅的建筑布局也就有了新的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，普通的框架結(jié)構(gòu)（比如，露梁露柱）已經(jīng)很難被房屋的使用者所接受，因?yàn)樗坏绊懙绞覂?nèi)家具的擺放，而且對(duì)屋內(nèi)空間沒有達(dá)到有效的利用，因此，建筑工程師要根據(jù)以上問題來探索一種無論是在安全性、適用性還是在經(jīng)濟(jì)性都能達(dá)到一個(gè)良好效果的結(jié)構(gòu)形式。比如異形柱框架結(jié)構(gòu)、中高層磚墻與混凝土剪力墻組合砌體結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)等已經(jīng)陸續(xù)進(jìn)入相應(yīng)的應(yīng)用階段。

2. 異形柱框架結(jié)構(gòu)

2.1 異形柱框架結(jié)構(gòu)的概述

異形柱框架結(jié)構(gòu)體系是指異形柱截面采用的圖形是“L”形“T”形“Z”以及十字形，并不是常用的矩形、圓形、肢寬與填充墻厚度相等，而是要保證異形柱截面的肢長(zhǎng)和肢寬的比要小于4的柱和相應(yīng)梁組成的框架。此種框架結(jié)構(gòu)一般在室內(nèi)沒有柱棱，并且墻體厚度也比較薄，這樣一來，我們不但可以有效的利用房屋使用面積，而且還可以采用相對(duì)比較輕質(zhì)的墻體材料進(jìn)行墻的填充，減輕了結(jié)構(gòu)的自身重量，同時(shí)還使得建筑物的熱工性能得到很好的改善。

2.2 異形柱框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及相關(guān)規(guī)定

因?yàn)楫愋沃蚣芙Y(jié)構(gòu)是一種總抗側(cè)力剛度比較弱的一種結(jié)構(gòu)體系，因此我們?cè)诳拐鹪O(shè)計(jì)、截面設(shè)計(jì)以及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要更加的嚴(yán)格一些。

（1）適用高度

由于異形柱框架結(jié)構(gòu)從豎向來看整體結(jié)構(gòu)比較輕柔，因此相對(duì)于矩形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，其房屋的最大高度要有較大幅度的降低。

（2）柱的截面計(jì)算

異形柱截面其本身是一個(gè)雙向偏壓的構(gòu)件，因此我國(guó)對(duì)其正截面承載力的研究一般采用數(shù)值積分法，此種方法在科學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，在實(shí)際的軟件開發(fā)領(lǐng)域由于其求解效率太低，計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，而使得其沒有得到廣泛的運(yùn)用。在實(shí)際的操作中，我們一般采用：第一種方法：有限元法，即利用現(xiàn)有的有限元計(jì)算程序來求出各柱單元的內(nèi)力，然后在根據(jù)相關(guān)的的規(guī)范制度來進(jìn)行配筋的計(jì)算。該方法在計(jì)算精確度和計(jì)算模型上可靠性還是比較高的，但是美中不足的是，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的過程中耗時(shí)比較長(zhǎng)，并且還要求設(shè)計(jì)人員必須有一定的有限元知識(shí)功底來做保障。第二種方法：近似等效截面法，即在計(jì)算的過程中，根據(jù)等慣性矩原則，將異形柱的截面等效成矩形柱截面，然后再通過計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，求出柱的內(nèi)力，在運(yùn)用矩形柱的內(nèi)力與對(duì)應(yīng)位置的異形柱之和，求出異形柱的配筋數(shù)。此種方法雖然在時(shí)間上沒有很大的耗費(fèi)，但是其計(jì)算的精確度比較低。

（3）構(gòu)造要求

①柱截面肢寬：為了防止在荷載作用下，由于粘結(jié)的強(qiáng)度不夠而出現(xiàn)破壞的風(fēng)險(xiǎn)，因此，我們?cè)谥孛嬷珜挼脑O(shè)計(jì)上不宜過小，一般情況下，柱肢寬度與墻的厚度是等同的，且以不小于200毫米為宜，柱肢長(zhǎng)度為550～600毫米，最長(zhǎng)不能超過800毫米。

②材料要求：為了提高異形柱框架的抗震等級(jí)，減少結(jié)構(gòu)的側(cè)移，在材料的要求上，我們應(yīng)該采用現(xiàn)澆框架，并將現(xiàn)澆樓面優(yōu)先采用。此外，對(duì)混凝土的鋼筋強(qiáng)度要求也是比較嚴(yán)格。

③軸壓比控制：為應(yīng)對(duì)當(dāng)前混凝土的嚴(yán)格規(guī)范要求，我們?cè)谠O(shè)計(jì)思路上應(yīng)盡量降低建筑物本身的重量，一般情況下，我們可以將建筑物的平均重量控制在9.0KN/m?比較合適。在此還應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)的是，在建筑物的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，而沒有設(shè)置伸縮縫的情況下，我們應(yīng)該對(duì)適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)混凝土鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，減少分布筋的間距，進(jìn)而提高其抗裂性能。

3. 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

3.1 短肢剪力墻的概述

短肢剪力墻是指墻肢截面高度和厚度之比為5～8的剪力墻。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)中不宜完全采用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)置的短肢剪力墻比較多時(shí)，我們應(yīng)該布置筒體或者一般剪力墻，進(jìn)而運(yùn)用短肢剪力墻和筒體來進(jìn)行水平力剪力墻結(jié)構(gòu)的防范。

3.2 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

近幾年來隨著短肢剪力墻的興起，對(duì)減輕建筑物結(jié)構(gòu)的本身重量又有了很大的進(jìn)步，并且應(yīng)用也比較廣泛。短肢剪力墻是剪力墻結(jié)構(gòu)體系的其中一種，其與剪力墻不同的是，在剪力墻肢的選擇上是有所差別的，短肢剪力墻采用的是比較短的墻肢，并且采用的常用圖形為“L”字形、“T”字形、“Z”字形、十字形、折線形以及一字形等等。

3.3 短肢剪力墻的抗震薄弱環(huán)節(jié)和概念設(shè)計(jì)

首先，為了最大限度的減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在短肢剪力墻的分布問題上我們應(yīng)該力求達(dá)到均勻分布，保證剛度中心和建筑物質(zhì)心的接近。還有至于在剪力墻數(shù)量和肢長(zhǎng)長(zhǎng)度的確定問題上我們應(yīng)該根據(jù)抗側(cè)力的需求來加以確定。

其次，與普通的剪力墻結(jié)構(gòu)相比較而言，短肢剪力墻的抗側(cè)剛度還是比較薄弱的，因此，高層建筑上不應(yīng)該采取全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系，在設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)該布置筒體（比如，我們可以利用電梯與樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒），進(jìn)而運(yùn)用短肢剪力墻和筒體來進(jìn)行水平力剪力墻結(jié)構(gòu)的抵抗，防止建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的變形。

第三，在短肢剪力墻的配筋加強(qiáng)問題上，我們應(yīng)該將墻肢截面的軸壓比控制在小于等于0.6，主要目的是為了提高墻肢的承載能力和延性。此外，在連接各墻肢間的梁我們應(yīng)該采用不同于一般剪力墻的連梁，并且為保證連梁不被破壞，我們要對(duì)連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算。

最后，為了提高短肢剪力墻的承載能力和抗變形能力，我們需要將短肢剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)置在大于等于C25。對(duì)于短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，應(yīng)該將底部加強(qiáng)部和其他各層都作出相應(yīng)的調(diào)整，并根據(jù)抗震等級(jí)的不同分別乘以相應(yīng)的系數(shù)，主要目的是為了防止短肢剪力墻過早的被剪壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，雖然異形柱框架結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中都得到了廣泛的運(yùn)用，但是，由于其本身各自有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)局限性，目前仍需要我們對(duì)其進(jìn)一步的改善和提高，希望在我們的努力探索下，能夠給社會(huì)帶來更多的優(yōu)異的產(chǎn)品。

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[4]黃志雄,劉少輝.工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題分析[J].四川建設(shè).2007年

篇6

關(guān)鍵詞:高層住宅；剪力墻；結(jié)構(gòu)布置；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

剪力墻作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系，具有結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好、用鋼量少和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，且可以有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，目前剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑中有著廣泛的應(yīng)用及推廣。但剪力墻結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，其抗震性能與普通高層結(jié)構(gòu)相比更為不利，若設(shè)計(jì)人員沒有做好住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，很可能影響到剪力墻整體性能的發(fā)揮，甚至影響到住宅建筑的質(zhì)量安全。因此，建設(shè)單位必須清晰認(rèn)識(shí)到剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，通過探討剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，采取必要的防震措施，并在確保安全的基礎(chǔ)上對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而有效提高住宅建筑的抗震性能及經(jīng)濟(jì)性。

1 工程概況

某高層剪力墻住宅抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，建筑物場(chǎng)地類別為III類場(chǎng)地，場(chǎng)地特征周期為0.45s，設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。本工程為地下1層，地上18層的帶錯(cuò)層高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，建筑總長(zhǎng)度為30.6m，總寬度為15.2m，屋面高度為54.0m，室內(nèi)外高差0.3m，高寬比約為3.6，長(zhǎng)寬比約為2.0，非錯(cuò)層部位層高3.0m，錯(cuò)層部位層高為4.5m，在高度方向?qū)?個(gè)3.0m設(shè)計(jì)成2層，每隔3層(9m)，有一個(gè)平層，平層處樓板是拉通的。錯(cuò)層部分所占平面比例約為35%，標(biāo)準(zhǔn)層平面和剖面圖見圖1。

圖1 樓層錯(cuò)層平面及剖面

2 結(jié)構(gòu)布置

從圖1a可以看出，本工程建筑平面布置基本對(duì)稱和規(guī)則的，因此結(jié)構(gòu)的平面布置也是基本對(duì)稱的，是規(guī)則的，這樣就避免了引起較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)，為了減少豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的不規(guī)則程度和錯(cuò)層對(duì)剪力墻的不利影響，與建筑專業(yè)充分協(xié)調(diào)，盡量避免在受力復(fù)雜的錯(cuò)層處的剪力墻上開洞。另外，從圖1b可以看出，本工程每隔3層(錯(cuò)層)有一平層，平層樓板相連通，這些平層加強(qiáng)了各豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的聯(lián)系，協(xié)調(diào)了非錯(cuò)層及錯(cuò)層豎向構(gòu)件的差異變形，作用非常重要。鑒于此，對(duì)平層的構(gòu)造措施進(jìn)行了加強(qiáng)，使其更有效地傳遞地震產(chǎn)生的剪切作用力。

3 分析結(jié)果論述

根據(jù)JGJ3―2010第10.1.1條規(guī)定，錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)。JGJ3―2010第5.1.12條規(guī)定，應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力分析計(jì)算，所以除了用SATWE計(jì)算外，還采用了MIDAS和ETABS兩種軟件對(duì)本結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體內(nèi)力分析，并對(duì)三種不同軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

運(yùn)用SATWE分析時(shí)，錯(cuò)開的樓層均各自參加結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，故結(jié)構(gòu)建模時(shí)按每個(gè)錯(cuò)開樓層進(jìn)行建模。選取計(jì)算參數(shù)時(shí)，結(jié)構(gòu)體系采用復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)，考慮平扭耦連計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并考慮偶然偏心。根據(jù)JGJ3―2010第3.9.3條的規(guī)定，設(shè)防烈度為7度，房屋高度不大于60m的一般剪力墻結(jié)構(gòu)，其剪力墻抗震等級(jí)應(yīng)為三級(jí)。

3.1 周期及剪重比

根據(jù)JGJ3―2010第3.4.5條的要求，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9。B級(jí)高度高層建筑、超過A級(jí)高度的混合結(jié)構(gòu)及JGJ3―2010第10章所指的復(fù)雜高層建筑(含錯(cuò)層結(jié)構(gòu))不應(yīng)大于0.85。為了控制結(jié)構(gòu)的在地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的相對(duì)關(guān)系，因此JGJ3―2010用周期比來反映整體結(jié)構(gòu)的抗扭能力，三種不同分析軟件計(jì)算所得的周期及周期比見表1。

表1 周期比

由表1可以看出，對(duì)于錯(cuò)層剪力墻結(jié)構(gòu)，三種軟件計(jì)算的周期值稍有差異，第一扭轉(zhuǎn)周期和第一平動(dòng)周期的比值相差很小。計(jì)算時(shí)應(yīng)該注意，必須在強(qiáng)制剛性樓板假定下進(jìn)行計(jì)算，這樣才能消除錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中的局部振動(dòng)。

3.2 結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則驗(yàn)算

根據(jù)JGJ3―2010第3.4.5條的要求，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍。B級(jí)高度高層建筑、超過A級(jí)高度的混合結(jié)構(gòu)及JGJ3―2010第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。位移比反映的是結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則性，其目的也是限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。由于本工程為錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，輸出的計(jì)算結(jié)果是每個(gè)結(jié)構(gòu)層的位移比，也包括錯(cuò)層部位，這種結(jié)果是不準(zhǔn)確的，根據(jù)相關(guān)資料，可以采用按實(shí)際層考慮錯(cuò)層結(jié)構(gòu)中的位移比及層間位移角的方法，即某一豎向構(gòu)件以有水平構(gòu)件(有樓板相連)為準(zhǔn)設(shè)為一實(shí)際層，通過選用位移詳細(xì)輸出，每層每個(gè)點(diǎn)的位移均能輸出。由于最大位移往往發(fā)生在建筑物的四角，所以可以取建筑物四角的實(shí)際層的位移差來計(jì)算最大層間位移比和層間位移角，取樓層的兩個(gè)角點(diǎn)計(jì)算位移的平均值，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算位移比及層間位移角，最大水平位移也可取建筑物四角的位移值，以此來計(jì)算最大水平位移比，從而解決位移比問題。圖2為三種分析軟件計(jì)算所得的位移角曲線對(duì)比。

a―X向；b―Y向

1―SATWE結(jié)果；2―ETABS結(jié)果；3―MIDAS結(jié)果

圖2 X、Y向位移角

從圖2的位移曲線對(duì)比圖可以看出，本工程雖然有錯(cuò)層的存在，但整體變形曲線與一般剪力墻結(jié)構(gòu)的變形曲線形狀大體一致，沒有明顯的變形突變。

3.3 樓層薄弱層驗(yàn)算

根據(jù)JGJ3―2010第3.5.3條規(guī)定，A級(jí)高度高層建筑樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80%，不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的65%。根據(jù)程序的計(jì)算結(jié)果，層間受剪承載力滿足規(guī)范的要求，即沒有薄弱層。

從圖3所示的樓層地震剪力曲線可以看出，與一般剪力墻結(jié)構(gòu)一樣，從下到上是逐層遞減的，沒有明顯的剪力突變，曲線大致光滑。

a―X向；b―Y向

1―SATWE結(jié)果；2―ETABS結(jié)果；3―MIDAS結(jié)果

圖3 X、Y向樓層剪力

3.4 彈性時(shí)程分析

根據(jù)JGJ3―2010第5.1.13條的規(guī)定，復(fù)雜高層應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。時(shí)程分析選波時(shí):應(yīng)按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于二組實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線，其中天然波TH3TG065，特征周期0.65s，有效峰值加速度35cm/s2，持續(xù)時(shí)間40s；人工波RH2TG055，特征周期0.55s，有效峰值加速度35cm/s2，持續(xù)時(shí)間40s；天然波TH3TG045，特征周期0.45s，有效峰值加速度35cm/s2，持續(xù)時(shí)間30s，其平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符，且彈性時(shí)程分析時(shí)，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

經(jīng)過對(duì)三種不同分析軟件計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析，對(duì)施工圖進(jìn)行了如下優(yōu)化設(shè)計(jì):

1)抗震等級(jí)的合理選取:非錯(cuò)層部位框架梁的抗震等級(jí)采用三級(jí)，錯(cuò)層處的框架梁的抗震等級(jí)提高一級(jí)按二級(jí)采用，并適當(dāng)加強(qiáng)縱筋和箍筋的配筋量。錯(cuò)層處剪力墻抗震等級(jí)提高一級(jí)按二級(jí)采用，剪力墻厚度為250mm，設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，水平和豎向分布筋配筋率均不小于0.5%，其他非錯(cuò)層部位剪力墻抗震等級(jí)按三級(jí)采用，剪力墻厚度均為200mm，加強(qiáng)區(qū)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，非加強(qiáng)區(qū)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，水平和豎向分布筋配筋率均不小于0.3%，這樣避免了全都采用二級(jí)梁和剪力墻帶來的浪費(fèi)。

2)考慮到錯(cuò)層部位的結(jié)構(gòu)樓板受力較復(fù)雜，且易產(chǎn)生應(yīng)力集中，本工程樓板厚度適當(dāng)加強(qiáng)。樓板厚度除一層嵌固端為180mm厚外，其余各層樓板板厚最小取120mm(個(gè)別跨度較大的樓板厚度按實(shí)際需要)，錯(cuò)層范圍內(nèi)的樓板采用雙層雙向配筋，錯(cuò)層部位每個(gè)方向單層鋼筋的配筋率不小于0.25%，如圖4所示。

3)平層處的樓板采用除適當(dāng)加厚處理外，還增加部分通長(zhǎng)鋼筋的方法進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，在保證滿足規(guī)范和安全的前提下，最大限度的降低工程造價(jià)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)。

注:－－－表示抗震等級(jí)為二級(jí)的錯(cuò)層處剪力墻。

圖4 典型平面配筋

5 結(jié)語(yǔ)

通過分析住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，筆者得出了以下幾點(diǎn)建議：①剪力墻結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜；抗震性能差和受力復(fù)雜等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用平面布置規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，以減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；②平層樓板課通過加厚樓板厚度、加強(qiáng)配筋來促進(jìn)平層樓板在各豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系，加強(qiáng)抗震的有效傳遞；③在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，應(yīng)采用不同力學(xué)模型的軟件分別計(jì)算，并根據(jù)規(guī)范的要求采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，從而更好的保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性和可靠性；④本工程在滿足建筑功能和安全的前提下，最大限度的降低了工程造價(jià)，受到業(yè)主及參建方的一致好評(píng)。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)同時(shí)承受垂直和水平荷載，還要抵抗地震作用，在低層結(jié)構(gòu)中，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移很小，通常可以忽略；而在高層建筑中，水平荷載和地震力的作用將成為高層建筑剪力墻的控制因素。剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下側(cè)向變形的特征為彎曲型。剪力墻結(jié)構(gòu)承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。其特點(diǎn)是整體性好，側(cè)向剛度大，水平力作用下側(cè)移小，并且由于沒有梁、柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置。在水平地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為整體彎曲變形，底部的小墻肢承由于豎向荷載較大，破壞嚴(yán)重，特別是一字形小墻肢的破壞最為嚴(yán)重。可增加建筑物周邊墻肢長(zhǎng)度或連梁高度來消除扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，從而使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度明顯增大。為了提高墻肢的承載力和延性，還需加強(qiáng)邊緣構(gòu)件配筋，增大這些部位墻肢縱筋和箍筋的配筋率，嚴(yán)格控制軸壓比。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化

1、在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜沿主軸方向布置，形成空間結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向布置剪力墻，并宜使兩個(gè)受力方向的抗側(cè)剛度接近，以使其具有較好的空間工作性能。剪力墻的抗側(cè)剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，墻不宜布置太密，使其結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。

2、剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，剪力墻的門窗洞口宜上下對(duì)齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁，應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用的計(jì)算簡(jiǎn)圖較為符合，設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置，當(dāng)剪力墻的洞口布置出現(xiàn)錯(cuò)洞、疊合錯(cuò)洞時(shí)，墻內(nèi)配筋應(yīng)構(gòu)成框架形式。

3、較長(zhǎng)的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長(zhǎng)度較均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，以避免剪力墻產(chǎn)生脆性的剪切破壞?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免在洞口與墻邊或在兩個(gè)洞口之間形成墻肢截面高度與厚度之比小于4的小墻肢。當(dāng)小墻肢截面的高度小于墻厚的4倍時(shí)，應(yīng)按框架柱設(shè)計(jì)，箍筋按框架柱加密區(qū)要求全高加密。

4、剪力墻的特點(diǎn)是平面內(nèi)剛度及承重力大，而平面外剛度及承載力都相對(duì)很小，應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩，保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時(shí)，應(yīng)采取足夠的措施減少梁端部彎矩對(duì)墻的不利影響。

5、剪力墻布置對(duì)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度有很大影響，剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變；允許沿高度改變墻厚和混凝土強(qiáng)度等級(jí)，或減少部分墻肢，使側(cè)向高度沿高度逐漸減小。剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。

6、在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析，在滿足最大層間位移、周期比、位移比的各項(xiàng)指標(biāo)確定每層剪力墻的厚度時(shí)，同時(shí)考慮不同抗震等級(jí)軸壓比的影響及穩(wěn)定性和相關(guān)構(gòu)造要求。對(duì)于普通的住宅建筑在7度和8度地區(qū)，墻厚大多數(shù)情況下是按穩(wěn)定和構(gòu)造要求所控制的。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第7.2.2條和8.2.2條確定的剪力墻允許高厚比見表1。

注：H為層高或剪力墻無支長(zhǎng)度的較小值

三、 剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的優(yōu)化

在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求綜合考察結(jié)構(gòu)是否合理，如剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度不宜過大，在滿足樓層最大層間位移與層高之比滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，以規(guī)范規(guī)定的樓層最小剪力系數(shù)為目標(biāo)。

1、樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下，盡可能減少剪力墻的布置，以大開間剪力墻布置方案為目標(biāo)，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度，使樓層最小剪力系數(shù)接近（不小于）規(guī)范限值。這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入，同時(shí)降低工程造價(jià)。

2、剪力墻水平分布筋在邊緣構(gòu)件中的錨固。邊緣構(gòu)件本身是剪力墻的一部分，不能套用一般的梁與柱連接的做法，因?yàn)樗c剪力墻墻身之間的連接是相同構(gòu)件之間的連接。剪力墻的水平布筋是按整片墻肢的配置來抵抗水平地震作用產(chǎn)生的剪力的，用剪力墻邊緣構(gòu)件中的箍筋來改善混凝土的受壓性能，約束混凝士，使剪力墻在地震作用下具有較好的耗能和延性能力?？梢詫⑺椒植冀钛由熘翂χ瞬?，并垂直彎折15d。

3、連梁的配筋。剪力墻的連梁是耗能構(gòu)件，它的剪切破壞對(duì)抗震不利，會(huì)使結(jié)構(gòu)的延性降低。設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算，保證連梁的剪切破壞后于彎曲破壞。切忌人為加大連梁的縱筋，如此，可能無法滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求。不能認(rèn)為加大箍筋就能保證“強(qiáng)剪弱彎”。當(dāng)連梁不滿足截面控制條件時(shí)，如果盲目增加箍筋，會(huì)導(dǎo)致連梁發(fā)生剪切破壞先于箍筋充分發(fā)揮作用。連梁截面的抗剪計(jì)算，對(duì)于跨高比大于2.5的連梁，其剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù)ηvb：一級(jí)取1.3，二級(jí)取1.2，三級(jí)取1.1。剪力墻連梁的截面尚應(yīng)滿足以下要求：

跨高比大于2.5時(shí):v≤(0.2βcfcbbhbc)/rRE

跨高比不大于2.5時(shí)：v≤(0.15βcfcbbhbc)/rRE

式中：v為梁端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值：βc一混凝士強(qiáng)度影響系數(shù)，《高規(guī)》(JGJ3—2010)第6.2.6條的規(guī)定采用。

4、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比（周期比）的調(diào)整原則。震害表明，平面不規(guī)則、質(zhì)量與剛度偏心、抗扭剛度太弱的結(jié)構(gòu)，在震中破壞嚴(yán)重。在設(shè)計(jì)時(shí)，要保證結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱：首先要限制結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性，避免產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的計(jì)算應(yīng)考慮偶然偏心的影響；其次是限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，具體表現(xiàn)在Tt /T1指標(biāo)上。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)將結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件盡可能沿周邊布置，以提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和抗扭剛度。若在結(jié)構(gòu)的形心附近加大豎向構(gòu)件剛度，則只是對(duì)側(cè)向剛度的貢獻(xiàn)大，對(duì)抗扭剛度來說，貢獻(xiàn)甚微。

5、計(jì)算結(jié)果的分析、判斷

應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)不規(guī)則和復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體內(nèi)力和位移分析，確定其可靠、合理之后，才可在工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用。分析時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：非耦聯(lián)計(jì)算地震作用時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)自振周期一般在(0．04～O．08)n范圍內(nèi)(其中n為結(jié)構(gòu)計(jì)算總層數(shù))；振型曲線光滑連續(xù)，零點(diǎn)位置符合一般規(guī)律；耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，扭轉(zhuǎn)為主的周期應(yīng)不大于平動(dòng)為主的周期的0.9或0.85倍。結(jié)構(gòu)布置較正常的剪力墻結(jié)構(gòu)，底部總剪力值應(yīng)大致在v0=aG的范圍內(nèi)(其中a為合適范圍系數(shù)，G為結(jié)構(gòu)總重)。對(duì)于8度設(shè)防抗震區(qū)的剪力墻結(jié)構(gòu)，合適范圍系數(shù)一般為：Ⅱ類土a：(4～8)％；Ⅲ類土a=(6～9)％。對(duì)稱結(jié)構(gòu)在對(duì)稱外力作用下，其對(duì)稱點(diǎn)的內(nèi)力與位移也應(yīng)是對(duì)稱的。豎向剛度、質(zhì)量變化較均勻的結(jié)構(gòu)，在較均勻外力作用下，其內(nèi)力及位移等計(jì)算結(jié)果自上而下不應(yīng)有大的突變。

四 結(jié)束語(yǔ)

我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，一定要采用合理科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，還要考慮到多方面的因素，統(tǒng)一規(guī)劃協(xié)調(diào)，才能得到好的設(shè)計(jì)效果。對(duì)于建筑物中的關(guān)鍵部分一定要反復(fù)的審查，看其是否合理，只有將關(guān)鍵的構(gòu)件建好，才會(huì)使建筑物在根本上具有很好的抗震能力。

參考文獻(xiàn)

[1]陳學(xué)欣.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析[J].四川建材,2009(3)

[2]董海棉.高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].甘肅科技,2009(10)

篇8

關(guān)鍵字：高層住宅；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；技術(shù)性

中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

高層住宅的工程質(zhì)量直接關(guān)系著人們的生命安全，而影響高層住宅工程質(zhì)量的因素主要是設(shè)計(jì)質(zhì)量及施工質(zhì)量。其中高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又直接的影響著建筑之后的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性及合理性。如何設(shè)計(jì)出更安全更合理經(jīng)濟(jì)的高層建筑備受關(guān)注。如今對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)主要是通過設(shè)計(jì)好的平面及豎直方向布置，設(shè)定出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)格然后通過電腦計(jì)算出最終結(jié)果。但如果在過程中標(biāo)注存在不合理不完善的地方，將會(huì)對(duì)整體的高層住宅建筑埋下不安全的因素，造成大量資源浪費(fèi)，甚至讓人身安全不能得到保障。分析高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)性問題，明白其原則及特點(diǎn)，才可以更好的為人民服務(wù)。

一、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（一）容積率高

高層住宅有著極高的容積率，可以緩解人口住宅壓力，相對(duì)單層或低層住房來言，高層住宅的容積率達(dá)到了單層或低層住宅容積率的幾十或百倍以上的容積率。

（二）節(jié)省性強(qiáng)

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以節(jié)省城市的土地使用面積，有助于城市景觀的改造，讓人們?cè)诟玫沫h(huán)境下生活。

（三）荷載量大

高層住宅因?yàn)閷虞^多，其使用的鋼材也較多。因此高層住宅結(jié)構(gòu)受到的自重或風(fēng)力或地震等豎直和水平方向上的荷載量較大。加上其地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尤為復(fù)雜，基礎(chǔ)上的荷載也是很大。

二、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

（一）安全性及耐久性原則

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須遵行安全性原則，安全第一，高層住宅的安全與否關(guān)系著眾多人的生命問題，在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要將安全性原則放在首位。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也要遵循耐久性的原則，在選擇結(jié)構(gòu)體系及建筑材料的時(shí)候，要嚴(yán)格把關(guān)，保證建筑耐久性。

（二）舒適性原則

因?yàn)槭亲≌O(shè)計(jì)，所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，充分的營(yíng)造適宜居住的結(jié)構(gòu)，要符合舒適性原則，滿足住戶的要求，如室內(nèi)采光、溫度、隔音效果和戶型規(guī)模等問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候還要將居住者是否進(jìn)行空間分割的問題考慮在內(nèi)，在設(shè)計(jì)剪力墻的問題上，要盡可能的采用大開間進(jìn)行布置。

（三）經(jīng)濟(jì)性原則

在進(jìn)行高層住宅設(shè)計(jì)之前，要充分的掌握施工地點(diǎn)的特性，在保證建筑安全性、耐久性和舒適性原則之后，要選擇最為合適的最為經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造設(shè)計(jì)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案所帶來的成本將會(huì)直接的影響到房屋的造價(jià)問題，所以要在設(shè)計(jì)高層住宅結(jié)構(gòu)的時(shí)候，在保證質(zhì)量的前提下，采用經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)方案。

三、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)性分析

（一）在對(duì)于高層住宅建筑在結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性、剛性、及整體穩(wěn)定性和承受能力等問題上，有著一個(gè)宏觀的綜合限值。一般是在高層建筑結(jié)構(gòu)的高寬比例中提出限值的大小。限值是可以突破的，在滿足了剛重比、剪重比和層間位移等要求之下，高寬的比例是可以突破限值的限定。但因?yàn)楦邔挶鹊脑黾?，?huì)造成建筑在結(jié)構(gòu)層次水平方向中增加了諸如剪力墻等抗側(cè)力構(gòu)件，這樣就會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)構(gòu)件上出現(xiàn)了不平衡的抗側(cè)力，從而增加了結(jié)構(gòu)的造價(jià)，并對(duì)結(jié)構(gòu)整體的性能、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)剛性要求變得更高。

（二）針對(duì)建筑平面采用呈線型的結(jié)構(gòu)的高層住宅，因?yàn)殚L(zhǎng)度增大，將會(huì)造成兩端主軸方向側(cè)向剛度出現(xiàn)不同，甚至?xí)休^大的差異。當(dāng)建筑位置位于風(fēng)力較大的地點(diǎn)，建筑受到的風(fēng)力荷載加大，為了滿足位移的要求就需要在橫向上增加剪力墻，增加剪力墻也使得主軸方向的剛度差異擴(kuò)大。為了解決這種問題，要在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要控制好兩個(gè)主軸方向在振動(dòng)周期比上小于0.8.

（三）如今出現(xiàn)了很多的高層住宅建筑可以進(jìn)行商住兩用，在設(shè)計(jì)此類建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，底層的層高會(huì)比較高，而在二樓及其以上層則會(huì)比較低，這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，很容易導(dǎo)致在建筑底層出現(xiàn)軟弱層。存在軟弱層的建筑抗震性能十分的差。面對(duì)這種問題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)上，就要采用好措施，大幅度的增加底層結(jié)構(gòu)的剛度，并保證底層的剛度大于上一層剛度的百分之七十。如果底層剛度大于上層剛度的兩倍或超過兩倍時(shí)，再采取抗力構(gòu)件增加的方式來增加底層的剛度是十分困難的，這時(shí)候則需要加大底層抗側(cè)力構(gòu)建的厚度或?qū)挾?，或增加二層樓板的剛度來避免出現(xiàn)軟弱層的現(xiàn)象。

（四）在高層住宅設(shè)計(jì)技術(shù)中，要防止產(chǎn)生拉托效應(yīng)。一般來說，在梁和剪力墻屬于垂直配置的情況下，梁的端部是可以進(jìn)行鉸接的方式進(jìn)行處理，而支座處鋼筋則需要按照構(gòu)造的要求進(jìn)行合理配置。當(dāng)頂部鋼筋水平端長(zhǎng)度不滿足設(shè)計(jì)時(shí)，可以在支座的剪力墻中設(shè)置小角鋼或焊短鋼筋等方式，以機(jī)械操作方式來增加連接的強(qiáng)度，避免拉托效應(yīng)的存在。

（五）躍層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在技術(shù)問題上要注意建筑整體的穩(wěn)定性，因?yàn)橐话愕能S層住宅建筑在設(shè)計(jì)中沒有樓板，采用挑空樓層的方式。沒有樓板的存在就將對(duì)整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成了一定的影響。所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)中注意按照構(gòu)造的特點(diǎn)，增加剪力墻厚度以達(dá)到穩(wěn)定整體的作用。

（六）在一些高層住宅設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中技術(shù)上采用的是全部剪力墻的方式，相對(duì)的就加大了柱子的荷載量。因?yàn)榧兗袅Y(jié)構(gòu)隔層才存在樓板，加上陽(yáng)臺(tái)等其他自重都會(huì)增加柱子的承載力，所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)要注意加強(qiáng)柱子的延性，提高柱子本身在水平方向上的抗剪能力，也可以在柱子之中設(shè)置芯柱或型鋼，或提高縱向鋼筋配筋率也可以提高柱子延性。

（七）在進(jìn)行復(fù)式高層住宅設(shè)計(jì)時(shí)，要注意加大樓板的厚度并加大樓板的配筋率，因?yàn)閺?fù)式住宅中，很多客廳頂部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)開洞的現(xiàn)象，加上樓梯或其他的開洞面積，會(huì)讓整個(gè)樓板的開洞面積很大，增加樓板厚度或配筋率有利于維護(hù)整體建筑的穩(wěn)定。

四、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)性優(yōu)化

（一）剪力墻的技術(shù)優(yōu)化

設(shè)計(jì)剪力墻的關(guān)鍵在于連接設(shè)計(jì)，對(duì)剪力墻的技術(shù)優(yōu)化，可以提高建筑的抗震作用，保證建筑安全。在滿足結(jié)構(gòu)的剛度后，要從經(jīng)濟(jì)和抗力等因素全面綜合的考慮，然后進(jìn)行對(duì)抗側(cè)力的布置，對(duì)抗側(cè)力的布置不能純碎的增加剪力墻的數(shù)量。剪力墻配置要遵循著均勻的原則，分布在周邊，并根據(jù)水平位移的限值，盡量的保證最低量的剪力墻。

（二）結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)優(yōu)化

高層建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)該能在使用的期限內(nèi)滿足居住用戶的要求，如果實(shí)際建筑沒有達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，則主要因素為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中建筑結(jié)構(gòu)問題，建筑結(jié)構(gòu)的不合理會(huì)降低房屋的可靠性和使用壽命，所以在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分的優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓整體建筑結(jié)構(gòu)符合要求，達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震性能的技術(shù)優(yōu)化

在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的時(shí)候，要根據(jù)抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，高層住宅的振型數(shù)不可低于8，尤其是建筑的結(jié)構(gòu)層數(shù)越多，就需要增加其建筑剛度，就需要更高標(biāo)準(zhǔn)的振型數(shù)，讓建筑擁有更好的抗震性能。

五、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)我國(guó)的基本國(guó)情，高層住宅已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢(shì)，在進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循其設(shè)計(jì)的原則，分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的技術(shù)性問題，并對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終打造出高質(zhì)量、低成本、舒適型的宜居高層住宅區(qū)，滿足人們的需要，造福于人民。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

關(guān)鍵詞:住宅建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；SATWE軟件；抗震性能

中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)人口日益增加，致使城市住房建設(shè)用地較為緊張，超高層住宅建筑的建設(shè)也日益增加。目前，超高層住宅建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化愈加明顯，許多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案逐漸被超高層住宅建筑工程所采用。同時(shí)住宅建筑結(jié)構(gòu)類型與使用功能越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化，對(duì)住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的要求也不斷提高。在超高層建筑建設(shè)過程中，部分建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)并不是十分合理，加上工程設(shè)計(jì)人員容易出現(xiàn)一些概念性的錯(cuò)誤，給建筑的質(zhì)量安全和使用帶來了一定的安全隱患。因此，如何提高超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，就成為了工程設(shè)計(jì)人員面臨的一項(xiàng)難題。

1 工程概況

某高層住宅建筑面積為29000.4m2，地下1層，地上43層，大屋面高度138.02m。本工程結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，120m＜高度＜150m，屬于B級(jí)高度建筑，樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋砼梁板體系。

建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，場(chǎng)地特征周期為0.55s，地震影響系數(shù)最大值采用0.08，上部結(jié)構(gòu)阻尼比0.05。建筑類別調(diào)整后用于抗震驗(yàn)算的烈度為7度，用于確定抗震等級(jí)的烈度為7度，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)。

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，主樓基礎(chǔ)采用沖鉆孔灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，樁直徑為1100mm，單樁豎向承載力特征值為8000kN；樁端持力層中風(fēng)化凝灰?guī)r(11)層，樁身全斷面進(jìn)入持力層≥1100mm，樁長(zhǎng)約50m。樁基全面施工前應(yīng)進(jìn)行試打樁及靜載試驗(yàn)工作，以確定樁基施工的控制條件和樁豎向抗壓承載力特征值。

承臺(tái)按抗沖切、剪切計(jì)算厚度為2700mm，承臺(tái)面標(biāo)高為－5.200，基礎(chǔ)埋置深度為7.7m(從室外地面起算)。

3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 超限情況的認(rèn)定

參照建設(shè)部建質(zhì)［2006］220號(hào)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》附錄一“超限高層建筑工程主要范圍的參照簡(jiǎn)表”，結(jié)合本工程實(shí)際逐條判別，將存在超限的情況匯總?cè)缦隆?/p>

(1)附表一，房屋高度方面

設(shè)防烈度為7度，剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度138.05m＞［120m］，超限。

(2)同時(shí)具有附表二所列三項(xiàng)及三項(xiàng)以上不規(guī)則的高層建筑(因篇幅所限，本文不再詳細(xì)列出)。

第一項(xiàng)．扭轉(zhuǎn)不規(guī)則:考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比＞1.2但＜1.3，雖然本條超限，但僅此一項(xiàng)。所以本工程不屬于附表二所列的超限高層。

(3)具有附表三某一項(xiàng)不規(guī)則的高層建筑工程。根據(jù)SATWE計(jì)算結(jié)果分析、判別，本工程亦不屬于表三所列的超限高層。

綜上所述，本工程只屬于高度超限的超高層建筑。

3.2 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程為剪力墻結(jié)構(gòu)，120m＜高度＜150m，屬于B級(jí)高度建筑，按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3－2002)(以下簡(jiǎn)稱高規(guī))5.1.13條規(guī)定:

(1)應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力位移計(jì)算。

(2)應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行整體補(bǔ)充計(jì)算。

根據(jù)《高規(guī)》要求，本工程采用的時(shí)程分析計(jì)算程序?yàn)镻KPM系列的SATWE軟件，并采用PMSAP軟件進(jìn)行對(duì)比分析。

本工程屬于純剪結(jié)構(gòu)，作為抗側(cè)力構(gòu)件的剪力墻，選用正確的結(jié)構(gòu)分析程序尤為重要。SATWE對(duì)剪力墻采用墻元模型來分析其受力狀態(tài)，這種模型的計(jì)算精度比薄壁柱單元高，所以我省大多數(shù)工程的結(jié)構(gòu)計(jì)算都選用SATWE程序。實(shí)際上就有限元理論目前的發(fā)展水平來看，用殼元來模擬剪力墻的受力狀態(tài)是比較切合實(shí)際的，因?yàn)闅ぴ图袅σ粯?，既有平面?nèi)剛度，又有平面外剛度。實(shí)際工程中的剪力墻幾何尺寸、洞口大小及其空間位置等都有較大的隨意性。為了降低剪力墻的幾何描述和殼元單元?jiǎng)澐值碾y度，SATWE借鑒了SAP84的墻元概念，在四節(jié)點(diǎn)等參平面殼元的基礎(chǔ)上，采用靜力凝聚原理構(gòu)造了一種通用墻元，減少了部分剪力墻因墻元細(xì)分而增加的內(nèi)部自由度和數(shù)據(jù)處理量，雖然提高了分析效率，卻影響了剪力墻的分析精度。此外，從理論上講，如果對(duì)樓板采用平面板元或殼元來模擬其真實(shí)的受力狀態(tài)和剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析比較精確，但是這樣處理會(huì)增加許多計(jì)算工作。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)分析中，多采用“樓板平面內(nèi)無限剛”假定，以達(dá)到減少自由度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)分析的目的，這對(duì)于某些工程可能導(dǎo)致較大的計(jì)算誤差。SATWE對(duì)于樓板采用了以下幾種假定:(1)樓板平面內(nèi)無限剛；(2)樓板分塊平面內(nèi)無限剛；(3)樓板分塊平面內(nèi)無限剛，并帶有彈性連接板；(4)樓板為彈性連接板。對(duì)彈性樓板實(shí)際上是以PMCAD前處理數(shù)據(jù)中的一個(gè)房間的樓板作為一個(gè)超單元，內(nèi)部自由度被凝聚了，計(jì)算結(jié)果具有一定的近似性，某種程度上影響了分析精度。根據(jù)高規(guī)要求，本工程應(yīng)采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力位移計(jì)算，由于PMSAP對(duì)剪力墻和樓板都采用了比較精確的有限元分析，單元模型更接近結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力狀態(tài)，雖然數(shù)據(jù)處理量大大增加，但其分析精度卻比SATWE高。用PMSAP軟件對(duì)SATWE程序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、校核，是比較可信的。

SATWE和PMSAP兩個(gè)程序均采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，彈性時(shí)程分析法計(jì)算結(jié)果作為振型分解反應(yīng)譜法的補(bǔ)充。

程分析主要結(jié)果匯總?cè)缦?

表1 結(jié)構(gòu)模態(tài)信息

表2 地震荷載(反應(yīng)譜法)和風(fēng)荷載下計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)

多遇地震時(shí)彈性時(shí)程分析所取的地面運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)程的最大值為35cm/s2。針對(duì)報(bào)告中提供的實(shí)際強(qiáng)震記錄和人工模擬的加速度時(shí)程曲線，根據(jù)08版抗震規(guī)范要求，本工程選擇了兩條天然波和一條人工波。這三條波的時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，且三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值亦大于振型分解反應(yīng)譜法(以下簡(jiǎn)稱CQC)計(jì)算結(jié)果的80%。由此可見本工程選擇的地震波是滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的。

SATWE和PMSAP時(shí)程分析的樓層剪力曲線如(圖1、圖2)所示。

圖1 SATWE時(shí)程分析樓層剪力圖

圖2 PMSAP時(shí)程分析樓層剪力圖

比較上圖振型分解反應(yīng)譜法(CQC)計(jì)算的樓層剪力曲線圖，在大部分樓層基本能包絡(luò)時(shí)程分析曲線，僅電算34層以上CQC法計(jì)算樓層剪力略小于時(shí)程分析的結(jié)果。由此可見振型分解反應(yīng)譜法用于本工程的抗震分析是安全可靠的。設(shè)計(jì)中仍以振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果為主，并將34層以上部分指定為薄弱層，該部分樓層地震剪力予以放大。這一方案也得到了本工程超限高層審查與會(huì)專家的認(rèn)可。

比較PMSAP和SATWE計(jì)算出的基底剪力非常接近，其余參數(shù)如周期、結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量、地震荷載和風(fēng)荷載下計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)位移、地震下的剪重比等都比較接近，說明用這兩個(gè)程序做計(jì)算分析是可以互相校核的。

3 抗震性能設(shè)計(jì)

本工程綜合考慮設(shè)防烈度，場(chǎng)地條件，房屋高度，不規(guī)則的部位和程度等因素，本工程只屬于高度超限的超高層建筑，且高度只超過A級(jí)而未超過B級(jí)，故將本工程預(yù)期抗震性能目標(biāo)定位在“D”級(jí)，即為小震下滿足性能水準(zhǔn)1的要求，中震滿足性能水準(zhǔn)4的要求，大震下滿足性能水準(zhǔn)5的要求。

普通的高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基于小振彈性設(shè)計(jì)，對(duì)于本超高層結(jié)構(gòu)作為主要承重構(gòu)件的剪力墻，尤其是底部加強(qiáng)區(qū)需要提高其抗震承載能力。根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的要求，剪力墻也需要有更高的抗震安全儲(chǔ)備，所以本工程剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)采用中震設(shè)計(jì)。具體措施如下:

(1)根據(jù)安評(píng)報(bào)告中震設(shè)計(jì)的地震影響系數(shù)最大值采用0.23，不考慮與抗震等級(jí)有關(guān)的內(nèi)力增大系數(shù)(即剪力墻抗震等級(jí)定為四級(jí))，不計(jì)入風(fēng)荷載的組合效應(yīng)。

(2)抗剪驗(yàn)算按中震彈性設(shè)計(jì)，考慮重力荷載與地震作用組合的分項(xiàng)系數(shù)，材料強(qiáng)度取設(shè)計(jì)值，考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計(jì)算結(jié)果作為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)水平筋的配筋依據(jù)。

(3)抗彎驗(yàn)算按中震不屈服設(shè)計(jì)，不考慮重力荷載與地震作用組合的分項(xiàng)系數(shù)，材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。計(jì)算結(jié)果作為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)約束邊緣構(gòu)件豎向鋼筋的配筋依據(jù)。

本工程通過對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)進(jìn)行中震設(shè)計(jì)，即抗彎承載力按中震不屈服復(fù)核，抗剪承載力按中震彈性復(fù)核，結(jié)構(gòu)能滿足性能水準(zhǔn)1、4的要求，預(yù)估結(jié)構(gòu)在大震作用下能滿足性能水準(zhǔn)5的要求。各性能水準(zhǔn)目標(biāo)具體描述如下:

性能水準(zhǔn)1:結(jié)構(gòu)在遭受多遇地震后完好，無損傷，一般不需修理即可繼續(xù)使用，人們不會(huì)因結(jié)構(gòu)損傷造成傷害，可安全出入和使用。

性能水準(zhǔn)4:遭受設(shè)防烈度地震后結(jié)構(gòu)的重要部位構(gòu)件輕微損壞，出現(xiàn)輕微裂縫，其他部位普通構(gòu)件及耗能構(gòu)件發(fā)生中等損害。

性能水準(zhǔn)5:結(jié)構(gòu)在預(yù)估的罕遇地震下發(fā)生比較嚴(yán)重的損壞，耗能構(gòu)件及部分普通構(gòu)件損壞比較嚴(yán)重，關(guān)鍵構(gòu)件中等損壞，有明顯裂縫，結(jié)構(gòu)需要排險(xiǎn)大修。

4 結(jié)論

通過工程實(shí)例分析超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：①PMSAP和SATWE計(jì)算結(jié)果的比較表明了SATWE計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基本可靠的；②采用合理的方法對(duì)部分樓層剪力進(jìn)行了調(diào)整，能夠有效確保工程抗震分析安全、可靠；③對(duì)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)采用中震設(shè)計(jì)，能夠滿足住宅建筑的抗震需要。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；上部結(jié)構(gòu)；框支柱設(shè)計(jì)

1 項(xiàng)目概述

某高層商業(yè)住宅樓，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上33層，建筑高度為99.70m。地下室作為停車庫(kù)，1～3層為商場(chǎng)；第4層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層；5層及以上為住宅樓。當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為7度，場(chǎng)地土為類Ⅱ；按100年重現(xiàn)期計(jì)算的基本風(fēng)壓值0.35kN/，地面粗糙度C類。

2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1抗震等級(jí)的確定

根據(jù)建筑平面使用功能要求，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)換形式為梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換梁板位于4層頂，為高位轉(zhuǎn)換層建筑?？拐鸬燃?jí)為框支框架一級(jí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位一級(jí)，剪力墻非底部加強(qiáng)部位三級(jí)。建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)； 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年?？蛑е图袅炷翉?qiáng)度等級(jí)為：地下2層～8層C55，8層～34層由C50遞減至C30。

2.2 上部與下部結(jié)構(gòu)的調(diào)整

本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于根據(jù)建筑功能要求設(shè)置的設(shè)備層層高僅為3m，使得轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度均較大于相鄰以下三層和相鄰上層的側(cè)向剛度，從而在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中需解決以下問題：

（1）如何使高位轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比滿足《高規(guī)》附錄E的要求；

（2）一層～三層的各層側(cè)剛度比（本層側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值）需滿足《高規(guī)》第5.1.14條規(guī)定；

（3）經(jīng)計(jì)算分析，最大轉(zhuǎn)換梁截面為1300x2500， 最小為1000x2000，形成框支柱的剪跨比小于1.5。根據(jù)《高規(guī)》第6.4.2條注3，剪跨比小于1.5的柱，其軸壓比限值應(yīng)專門研究并采取特殊構(gòu)造措施。

由于本工程的一層～三層作為商場(chǎng)，業(yè)主要求盡可能的減少上部住宅的落地剪力墻數(shù)量，以保證使用空間，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增大難度。為保證主體結(jié)構(gòu)豎向剛度均勻，使轉(zhuǎn)換層上下剛度接近，避免剛度突變形成薄弱層并且滿足《高規(guī)》附錄E第E.0.2條和公式規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí)等效側(cè)向剛度比宜接近1.0且≤1.3。因此采取以下措施解決上述的問題，具體措施包括以下幾個(gè)方面：

（1）轉(zhuǎn)換層上部在剪力墻滿足《高規(guī)》規(guī)定的各項(xiàng)控制參數(shù)前提下，盡量減少數(shù)量，增大結(jié)構(gòu)洞口，降低連梁高度，以減少上部樓層的側(cè)向剛度。

（2）與業(yè)主和建筑專業(yè)協(xié)商降低一～三層的層高，由原層高5.1m，4.2m，4.2m改為4.8m，3.9m，3.9m；以增大轉(zhuǎn)換層下部各層的側(cè)向剛度。

（3）增大轉(zhuǎn)換層以下各層墻體厚度。轉(zhuǎn)換層以下各層均按一層厚度取值為350～450mm厚，轉(zhuǎn)換層減小為30mm厚，上部為200～250mm厚，避免剛度突變；在一～三層周邊將部分磚墻改為剪力墻（新增，與上部剪力墻不對(duì)應(yīng)）以提高剪力墻的數(shù)量并增大側(cè)向剛度。

經(jīng)調(diào)整后，轉(zhuǎn)換層上、下剛度比均滿足《高規(guī)》附錄E的要求；一～三層的各層側(cè)剛度比亦滿足《高規(guī)》第5.1.14條規(guī)定。

2.3設(shè)備轉(zhuǎn)換層的設(shè)置

為避免出現(xiàn)剪跨比小于1.5的框支柱，對(duì)設(shè)備轉(zhuǎn)換層的設(shè)置提出多個(gè)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行比較：

設(shè)備轉(zhuǎn)換層采用輕鋼結(jié)構(gòu)體系，在主體結(jié)構(gòu)完成后再施工；不考慮該層參與主樓的整體計(jì)算分析。 則轉(zhuǎn)換層的實(shí)際層高為6.9m。經(jīng)計(jì)算分析，轉(zhuǎn)換層的側(cè)向高度在保證建筑功能要求的前提下無法滿足 《高規(guī)》附錄E第E.0.2條中 “當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層抗側(cè)剛度尚不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60%”。

直接加高設(shè)備層層高為4.6m以滿足框支柱剪跨比大于等于1.5。這樣，建筑總高度大于100m，無法實(shí)現(xiàn)。

確定設(shè)備轉(zhuǎn)換層層高為3m。對(duì)剪跨比小于1.5的框支柱采取特殊構(gòu)造措施。這樣，最終采用方案。

由于目前國(guó)內(nèi)并沒有對(duì)剪跨比小于1.5的框支柱進(jìn)行專門研究的規(guī)范和資料，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用幾點(diǎn)措施來提高框支柱的抗震性能和延性：（1）軸壓比限值降0.1， 對(duì)于一級(jí)抗震的框支柱取0.5；（2）框支柱截面中部設(shè)置芯柱；（3）在框支柱內(nèi)增設(shè)交叉斜筋；（4）增大框支柱的配筋率和配箍率。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

通過采用SATWE和PMSAP兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力位移計(jì)算分析，計(jì)算時(shí)按結(jié)構(gòu)不規(guī)則且同時(shí)考慮雙向地震作用和平扭藕連計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算――根據(jù)建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用了兩組記錄地震波和一組人工模擬地震波進(jìn)行計(jì)算對(duì)比。

各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)結(jié)果如下表所示：

（1）周期

則Tt/Tl=2.763/3.332=0.83

T1（第一平動(dòng)） T2 T3（第一扭動(dòng)） T4 T5

3.332 2.985 2.763 0.967 0.780

（2）位移

最大層間位移角均小于1.4。見表2

荷載工況 頂點(diǎn)位移（mm） 最大層間位移角

X向風(fēng)荷載 18.3 1.10

Y向風(fēng)荷載 29 1.06

X向地震 37.5 1.36

Y向地震 32.3 1.36

（3）轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比γe：X向γe=0.42，Y向γe=0.40。

（4）X向剛重比EJd/GH2=3.25；Y向剛重比EJd/GH2=4.04

剛重大于1.4，能夠通過《高規(guī)》第5.4.4條的整體穩(wěn)定驗(yàn)算；

剛重比大于2.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)。

通過以上數(shù)據(jù)顯示，計(jì)算結(jié)果正常，各項(xiàng)參數(shù)均滿足《高規(guī)》條文要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。

4 框支柱設(shè)計(jì)

框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性，對(duì)其軸壓比應(yīng)嚴(yán)格控制。

（1）該工程框支柱抗震等級(jí)為一級(jí)，軸壓比不得大于0.6，對(duì)于部分因截面尺寸較大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性還與配箍率有密切關(guān)系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全長(zhǎng)加密，且配箍率不得小于1.5%。

（2）在工程中，個(gè)別框支柱還兼作剪力墻端柱，所以還應(yīng)滿足約束邊緣構(gòu)件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C55混凝土）即為1.82%?？蛑е鶠榉浅Ｖ匾臉?gòu)件，為增大安全性，對(duì)柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應(yīng)的增大系數(shù)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%。因?yàn)槌绦蛴?jì)算時(shí)，一般假定樓板剛度無限大，水平剪力按豎向構(gòu)件的剛度分配，底部剪力墻剛度遠(yuǎn)大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考慮到實(shí)際工程中樓板的變形以及剪力墻出現(xiàn)裂縫后剛度的下降，框支柱剪力會(huì)增加，因而對(duì)框支柱的剪力增大作了單獨(dú)規(guī)定。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要盡可能地滿足建筑的使用功能的要求，而且要使結(jié)構(gòu)體系更加合理化，應(yīng)從建筑功能、結(jié)構(gòu)受力、設(shè)備使用、經(jīng)濟(jì)合理等多方面入手進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型和柱網(wǎng)布置，不斷地提升住宅建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，從而滿足建筑結(jié)構(gòu)合理的使用要求。

參考文獻(xiàn)