導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

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)測材料長度不準(zhǔn)確，對(duì)下料長度產(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)

篇2

一、工程概況

某住宅區(qū)由東、西兩區(qū)組成，總建筑面積約14.11萬m2，地上有6棟32～35層住宅，其中1#、2#樓1～2層為商業(yè)裙樓，3～32層為住宅，總高度97.8m；3#樓一層為架空層，2～32層為住宅，總高度97.6m；4#～6#樓1～35層均為住宅，總高度98.2m；地下2層，設(shè)置連通地下室作為車庫及設(shè)備用房使用，其中負(fù)2層有部分設(shè)有平戰(zhàn)結(jié)合的核6級(jí)、常6級(jí)防空地下室。

因本工程平面呈細(xì)腰型，腰部應(yīng)力最集中，而在此處又布置了電梯井道和消防疏散樓梯，開洞較多，對(duì)樓板剛度削弱較嚴(yán)重，不利于抗震，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中值得高度重視的部位?？蛑Ъ袅勇涞赝搀w及部分落地剪力墻結(jié)構(gòu)，屬A級(jí)高度復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)。底部設(shè)計(jì)為規(guī)整的大跨度柱網(wǎng)，既可滿足地下室停車場和設(shè)備用房的使用要求，又為其上的商業(yè)裙樓提供了更大的空間。其中1#、2#樓在2層頂部設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，3#樓在1層頂部設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層以下為框支框架及部分落地剪力墻，轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)；4#～6#樓為剪力墻結(jié)構(gòu)。上部住宅采用剪力墻結(jié)構(gòu)，其中剪力墻最小厚度200mm，轉(zhuǎn)換層以下剪力墻厚度400～ 700mm，框支柱最大截面800*2300mm，底部加強(qiáng)部位在六層以下，加強(qiáng)部位豎向抗側(cè)力構(gòu)件采用C50混凝土。1#～6#樓均以地下室頂板作為嵌固端。

二、計(jì)算分析及參數(shù)選取

采用中國建研院編制的SATWE進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算參數(shù)為：抗震設(shè)防烈度為7度，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，Ⅱ類場地土，基本風(fēng)壓0.9KN/m2（承載力計(jì)算）及0.75 KN/m2（位移計(jì)算），框支框架和剪力墻抗震等級(jí)分別為一級(jí)和二級(jí)，計(jì)算中考慮雙向地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、模擬施工加載，取18個(gè)振型進(jìn)行計(jì)算。

1、側(cè)向剛度計(jì)算方法的選取

A：剪切剛度法，即GKi=GiAi/Hi；B：剪彎剛度法，即 Ki=Δi/Hi；C：抗震規(guī)范條文說明建議方法（地震層間剪力與地震層間位移的比值），即 Ki=Vi/Δui。其中方法A適用于底層大開間結(jié)構(gòu)；在計(jì)算高位轉(zhuǎn)換這類長細(xì)柱（墻）結(jié)構(gòu)時(shí)，側(cè)向剛度宜采用方法B計(jì)算，以充分反映彎曲變形的影響；方法C適用于除A、B以外的規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)。

2、嵌固端選擇的合理性分析

地下室作為地下車庫使用，空間大間隔少，其頂板作為上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的嵌固端，應(yīng)保證被嵌固構(gòu)件在嵌固處不會(huì)發(fā)生平動(dòng)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)位移。本工程地下室頂板覆土1m，且消防車道部分給予20KN/m2的活荷載，地下室頂板采用現(xiàn)澆梁板框架井字梁結(jié)構(gòu)，主框架梁500*900（消防車道下部分500*110），次梁300*700mm；板厚200mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，采用雙向拉通配筋，并滿足構(gòu)造要求。結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度亦能滿足規(guī)范要求，因此嵌固端選擇在地下室頂板處是合理的。

3、結(jié)構(gòu)自振周期

以3#樓為例，按框支結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，T=（0.05～0.07）N=1.70～2.38s，自振周期值在經(jīng)驗(yàn)值范圍內(nèi)，扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng)周期Tt/T1=0.721

4、結(jié)構(gòu)規(guī)則性

本工程采用的是豎向抗側(cè)力構(gòu)件內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞的形式，屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算、內(nèi)力調(diào)整及構(gòu)造的方式調(diào)整，使其余各項(xiàng)均能滿足規(guī)范要求：結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)荷載作用下的層間最大位移轉(zhuǎn)角滿足規(guī)范要求；最大位移與樓層平均位移的比值滿足規(guī)范要求；側(cè)向剛度不小于相鄰上層的70%和相鄰3個(gè)樓層平均值的80%；腰部樓板通過構(gòu)造措施避免尺寸和平面剛度的急劇變化。

三、轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本工程轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件為梁―柱體系，框支框架抗震等級(jí)取一級(jí)?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度取六層以下，抗震等級(jí)為二級(jí)，軸壓比限值為0.6，在結(jié)構(gòu)質(zhì)量不變的情況下， 該部位不落地剪力墻往往不能滿足要求，需要特別加厚或加長，為避免轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度突變，加大落地剪力墻和底部核心筒剪力墻厚度，提高底部豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)。結(jié)合樓層扭轉(zhuǎn)位移控制條件，在平面剛度較弱的周邊部位增加布置剪力墻并調(diào)整使其對(duì)稱均勻，避免過大偏心，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)也能提高轉(zhuǎn)換層下部的側(cè)向剛度比。上部剪力墻的水平剪力需要通過轉(zhuǎn)換層樓板傳遞到落地剪力墻，實(shí)現(xiàn)上下層剪力的重分配，轉(zhuǎn)換層樓板傳遞因豎向不連續(xù)產(chǎn)生的水平集中應(yīng)力，平面翹曲變形顯著，因此轉(zhuǎn)換層板厚取 200mm，雙層雙向配φ12@150結(jié)合周邊框架梁的布置，轉(zhuǎn)換層樓板整體性得到加強(qiáng)。

結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換梁盡量做到一次轉(zhuǎn)換，盡量做到轉(zhuǎn)換梁軸線與上部墻肢軸線相重合，以避免由偏心支承帶來的彎剪扭效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)延性的降低。對(duì)于二次轉(zhuǎn)換、偏心布置和受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換構(gòu)件，施工圖階段補(bǔ)充局部應(yīng)力分析，在考慮最不利荷載組合情況下得到轉(zhuǎn)換梁的應(yīng)力分布特點(diǎn)，對(duì)高應(yīng)力區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)，如提高配箍率和增加抗扭筋的設(shè)置，提高轉(zhuǎn)換梁構(gòu)件的抗剪和抗扭能力。

四、概念設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施

概念設(shè)計(jì)比數(shù)值設(shè)計(jì)更重要，先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想可以通過概念設(shè)計(jì)得到充分的體現(xiàn)。概念設(shè)計(jì)是指通過力學(xué)規(guī)律、震害教訓(xùn)、試驗(yàn)研究、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等的設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)對(duì)策和措施 ， 它比量化的計(jì)算更能有效的從宏觀上處理好結(jié)構(gòu)的安全問題，特別是抗震安全。結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位，地震能量的耗散僅集中在少數(shù)薄弱部位，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞。現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)方法的前提之一是假定整個(gè)結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)件設(shè)計(jì)并加以構(gòu)造措施，或采用動(dòng)力時(shí)程分析進(jìn)行驗(yàn)算，試圖達(dá)到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)。

本工程采用合理的建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，在方案階段早期介入，并將概念設(shè)計(jì)貫徹整個(gè)設(shè)計(jì)始終。通過不同結(jié)構(gòu)布置方案的試算和比較，不斷調(diào)整剪力墻的位置和數(shù)量使之趨于合理經(jīng)濟(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱部位采取抗震加強(qiáng)措施，主要包括：提高結(jié)構(gòu)抗震能力，保證框支轉(zhuǎn)換層及以上作為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)的部位有足夠的承載能力和延性，將轉(zhuǎn)換層以上6層不落地剪力墻混凝土等級(jí)提高至C50，降低構(gòu)件軸壓比，增加墻體豎向和水平鋼筋，提高構(gòu)件延性，并適應(yīng)罕遇地震作用下塑性鉸的出現(xiàn)和發(fā)展；提高結(jié)構(gòu)抗扭剛度，降低扭轉(zhuǎn)作用，將底部加強(qiáng)層以下兩邊縱向的剪力墻厚度增大至250mm；加強(qiáng)樓板傳遞水平力的能力，將細(xì)腰部樓板厚度加大至160mm，并提高其配筋率，采用雙層雙向通長配筋。

五、結(jié)束語

綜上所述，本工程抗側(cè)力構(gòu)件結(jié)構(gòu)布置合理，自振周期及剪重比適中，水平位移滿足規(guī)范限制要求，構(gòu)件截面取值合理，結(jié)構(gòu)體系具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力，構(gòu)件設(shè)計(jì)滿足“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的原則，對(duì)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的薄弱部位采取了必要的加強(qiáng)措施，結(jié)構(gòu)體系選擇恰當(dāng)。

篇3

Abstract: a high-rise residential buildings by six tall building of residence, six storey tower buildings are in the fourth floor, this paper introduces the structure of the building, 5, and 6 concept design, calculation, analysis and structural measures, a reference for the similar project.

Keywords: box a-the shear wall structure; Conversion layers structure; High-rise buildings; Seismic design

中圖分類號(hào)：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

工程概況

本工程位于廣州市海珠區(qū)，地面以上由6棟33層住宅（呈形分布，順時(shí)針依次自編為1～6棟），帶三層裙樓組成，設(shè)兩層地下室。總建筑面積164409，其中地下室20244，地面以上144165(其中裙樓為22855)。本工程塔樓在各棟之間以防震縫分隔；裙樓高度每兩棟塔樓之間以防震縫分隔；縫寬均為400mm；地下室不設(shè)縫。首層為商場、住宅/公寓大堂、書店、藥店、郵政所、居委會(huì)等，二層為餐廳、廚房，三層為辦公室、會(huì)議室，四層為住宅、裙樓屋面花園兼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，五層及以上為住宅。地下室為停車庫和設(shè)備用房，其中地下二層局部設(shè)有平戰(zhàn)結(jié)合的核6級(jí)、常6級(jí)人防區(qū)。

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；抗震設(shè)防烈度為7度，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2001），設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g，地震動(dòng)力反應(yīng)譜特征周期0.35s，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防分類為丙類?；炷两Y(jié)構(gòu)的環(huán)境類別：地下室臨水面和露天混凝土結(jié)構(gòu)為二類a組，其余均為一類；混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制等級(jí)為三級(jí)（對(duì)一、二a類環(huán)境分別為wlim=0.3mm及0.2mm）。混凝土受彎構(gòu)件的撓度限值按跨度由小到大依次為l0/200、l0/250。建筑結(jié)構(gòu)防火等級(jí)為一級(jí)；

地基與基礎(chǔ)

本工程設(shè)兩層地下室，地下室底板面標(biāo)高-8.5m，考慮采用人工挖孔樁基礎(chǔ)（先挖基坑后挖樁，避開上部軟弱土層及縮短樁長，避免樁長過長），樁端持力層為中風(fēng)化泥巖、（泥質(zhì)）粉砂巖，樁長約10～24m，平均樁長約14m，樁端嵌巖深度0.5米。利用裙樓屋面花園及地下室頂板面綠化覆土，結(jié)合建筑物自重，外加工程樁兼作抗拔樁，經(jīng)驗(yàn)算，地下室抗浮滿足要求。

上部結(jié)構(gòu)計(jì)算

本工程首先以結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)為指導(dǎo)，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系和合理的結(jié)構(gòu)布置；其次，以計(jì)算分析為手段尋找出結(jié)構(gòu)中的薄弱部位；最后，對(duì)關(guān)鍵部位和薄弱部位采取有效的構(gòu)造措施保證設(shè)計(jì)構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)。

本工程根據(jù)建筑高度和使用功能，選用部分框支-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)計(jì)算整體計(jì)算選用中國建筑科學(xué)研究院編制的SATWE軟件（墻元模型）和TAT（薄壁桿模型）。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）（以下簡稱“高規(guī)”）之規(guī)定，本工程屬A級(jí)高度帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮偶然偏心地震作用、扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)、雙向地震作用及施工模擬；結(jié)合規(guī)范規(guī)定的要求及結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)理論，各棟X、Y方向剪重比適中，均滿足“高規(guī)”第3.3.13條要求;單塔SATWE第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期之比小于0.85，須滿足“高規(guī)”4.3.5條要求;各棟樓在偶然偏心影響的地震作用下，屬扭轉(zhuǎn)I類或Ⅱ類不規(guī)則平面；滿足“高規(guī)”4.3.5條“A級(jí)高度建筑不應(yīng)大于該樓層平均值1.5倍”要求;各棟有效質(zhì)量系數(shù)均大于90％，所取振型數(shù)滿足“高規(guī)”第4.3.5條有關(guān)要求;各塔樓在地震作用和風(fēng)荷載作用下層間位移角＜1/1000，滿足“高規(guī)”4.6.3條要求;本工程各棟塔樓在地震作用下各樓層(以剪切變形為主的)平均有害位移小于整體平均位移的20％，遠(yuǎn)小于樓層整體平均位移的50％，也從側(cè)面證明了本工程結(jié)構(gòu)體系在水平作用下的變形是以彎曲變形為主的特性;各層側(cè)向剛度均大于相鄰上一層側(cè)向剛度的70%，并大于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%，滿足“抗規(guī)”第3.4.2條側(cè)向剛度規(guī)則性要求;按“省補(bǔ)充規(guī)定”3.3.1條表3.3.1-1中第4點(diǎn)，以上下層位移角比值對(duì)剛度進(jìn)行評(píng)價(jià)，屬側(cè)向剛度規(guī)則的情況;樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力大于其上一層受剪承載力的80%，滿足“抗規(guī)”第3.4.2條樓層承載力均勻性要求;各棟的剛重比均大于2.7，滿足高層建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的要求，不考慮P-Δ效應(yīng)的影響（“高規(guī)”5.4.4條）。SATWE與TAT的計(jì)算結(jié)果相近，結(jié)果合理、有效， 計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)周期及位移符合規(guī)范要求，剪重比適中，構(gòu)件截面取值合理，結(jié)構(gòu)體系選擇恰當(dāng)。

5、6棟整體主要電算結(jié)果

轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)

布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，使盡可能多的上部豎向結(jié)構(gòu)能向下落地連續(xù)貫通；布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，盡量避免多級(jí)復(fù)雜轉(zhuǎn)換，慎重采用傳力復(fù)雜、抗震不利的平厚板轉(zhuǎn)換；應(yīng)盡量強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，使轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度盡量接近、平滑過渡。

規(guī)范對(duì)于轉(zhuǎn)換梁的構(gòu)造要求提得比較多也比較詳細(xì)，包括最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)、最小梁寬、最小梁高以及配筋構(gòu)造要求等，對(duì)轉(zhuǎn)換層樓板的受力計(jì)算及配筋構(gòu)造均作出了要求。這里要強(qiáng)調(diào)的是，轉(zhuǎn)換層樓板由于擔(dān)負(fù)著從上部剪力墻到落地剪力墻及框支柱剪力重分布的重任，應(yīng)適當(dāng)增加次梁分隔其板跨，以增加轉(zhuǎn)換層樓板的穩(wěn)定性，這與在鋼梁腹板設(shè)置加勁肋的原理是一樣的；結(jié)構(gòu)中所有轉(zhuǎn)換梁盡量做到一次轉(zhuǎn)換，并盡量做到轉(zhuǎn)換梁軸線與上部墻肢軸線相重合，以避免由偏心支承帶來的彎剪扭效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)延性的降低。對(duì)二次轉(zhuǎn)換、偏心布置和受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換構(gòu)件，補(bǔ)充局部應(yīng)力分析，在考慮最不利荷載組合情況下得到轉(zhuǎn)換梁的應(yīng)力分布特點(diǎn)，對(duì)高應(yīng)力區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)，如提高配箍率和增加抗扭筋的設(shè)置，提高轉(zhuǎn)換梁構(gòu)件的抗剪、抗扭能力。

篇4

【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)

篇5

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

改革開放以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)已經(jīng)成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，在國家城鄉(xiāng)一體化統(tǒng)籌發(fā)展思路指引下，城市化進(jìn)程加快，房地產(chǎn)開發(fā)如火如荼，其中高層住宅小區(qū)占了很大的比例。而目前的鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)住宅以剪力墻結(jié)構(gòu)居多，因此，對(duì)于從事高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師來說，必須能夠吸收當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些成功經(jīng)驗(yàn)，并把結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、合理性與結(jié)構(gòu)抗震的安全性等諸多因素加以統(tǒng)籌考慮，才能很好的與建筑師配合并設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。

1 高層住宅的受力特點(diǎn)與支撐件

對(duì)于高層住宅而言，越高所承受的豎向荷載就越大，水平風(fēng)荷影響也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。對(duì)于比較低的建筑來說，高度較低，地基面積較大，相對(duì)而言所受的風(fēng)荷及地震影響就相對(duì)較小，在高層住宅上，水平荷載產(chǎn)生的傾覆力會(huì)很大，設(shè)計(jì)人員主要考慮的問題是水平荷載，軸向變形及結(jié)構(gòu)延性等方面。

1.1 水平載荷

建筑物的高度達(dá)到一定數(shù)值后，它們在豎直方向上承載的荷載變化量并不大，所承受的風(fēng)荷載以及地震作用的水平荷載會(huì)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，建筑物的結(jié)構(gòu)特性不同，風(fēng)荷載及地震水平荷載則會(huì)隨之發(fā)生較大變化。

1.2 軸向變形

建筑物越高，豎向荷載越大，豎向荷載越大，連接柱中的軸向變形就會(huì)越大，相應(yīng)的，連續(xù)梁的彎矩所受影響就會(huì)越大，預(yù)制構(gòu)件的下料長度也會(huì)受影響而有所改變，由此可見，在施工時(shí)必須計(jì)算出軸向變形值，并及時(shí)調(diào)整下料長度。

1.3 結(jié)構(gòu)側(cè)移

高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵之一是結(jié)構(gòu)側(cè)移的控制，建筑物越高，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移就會(huì)越大，對(duì)于建筑物的穩(wěn)定性威脅也就越大，因此，高層住宅的結(jié)構(gòu)側(cè)移一定要嚴(yán)格控制，以確保建筑物的穩(wěn)定性。

1.4 結(jié)構(gòu)延性

相對(duì)于低層建筑而言，高層住宅的結(jié)構(gòu)柔和性較好，在地震侵襲發(fā)生較大震動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的變形。建筑物在塑性變形階段中對(duì)變形能力的要求相對(duì)較高，要想保證結(jié)構(gòu)延性，必須在建筑設(shè)計(jì)中采取一定的措施。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中主要承擔(dān)豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既要安全合理，又要考慮經(jīng)濟(jì)問題。設(shè)計(jì)過程中，各種位移限制值都要滿足，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中抗側(cè)力構(gòu)件的作用也要充分考慮到。設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的數(shù)量也要滿足位移限制值相關(guān)規(guī)范的要求，數(shù)量應(yīng)該盡量少，但又不能影響基本振型的要求。建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)所承受的傾覆力矩應(yīng)不小于總數(shù)的一半。

2.1 調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)方面的原則

設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)布置是最好的設(shè)計(jì)方案，側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較為理想的狀態(tài)。樓層間的剪力系數(shù)盡量小，但不能超出規(guī)范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1:4，這樣既可以減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)降低了地震帶來的危害又可以節(jié)約費(fèi)用。

2.2 調(diào)整樓層間最大位移與層高之比方面的原則

規(guī)范規(guī)定的最大的樓層間的位移在計(jì)算的時(shí)候，如果樓層地區(qū)地震比較頻繁，所用的標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算可以保留在結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，應(yīng)該計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層住宅中。高層住宅重點(diǎn)考慮的方面就是樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪力變形。結(jié)構(gòu)的剪切變形由豎向構(gòu)件的數(shù)量決定，在建設(shè)施工中，有足夠多數(shù)量的構(gòu)件還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更要考慮構(gòu)建的布局是否合理，如果不合理，就會(huì)產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，樓層間的位移就達(dá)不到要求。因此，對(duì)于高層住宅而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)該盡量減小扭轉(zhuǎn)變形。

2.3 調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)超限方面的原則

剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高比太小會(huì)導(dǎo)致彎矩超限及剪力過大，超過規(guī)范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規(guī)范規(guī)定，在跨高比小于5的時(shí)候，連續(xù)梁不能夠拆減?？绺弑鹊恼_選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規(guī)定范圍內(nèi)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻的剛度較大，整體性較好，容易達(dá)到承受的荷載要求。設(shè)計(jì)師主要考慮以下幾個(gè)方面：

3.1 剪力墻截面的厚度要求

剪力墻厚度盡量小的優(yōu)點(diǎn)主要是保證剪力墻平面的剛度及其穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻相較于墻體平面外面時(shí)，相交處可以作為剪力墻的支撐，對(duì)于平面外的剛度與穩(wěn)定性有很好的保證。剪力墻最小厚度確認(rèn)時(shí)，計(jì)算依據(jù)主要是建筑物層高及無支長度中的較大值。按一、二級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應(yīng)小于200mm；其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應(yīng)小于160mm。當(dāng)為無端柱或翼墻的一字形剪力墻時(shí)，其底部加強(qiáng)部位截面厚度尚不應(yīng)小于層高的1/12；其他部位尚不應(yīng)小于層高的1/15，且不應(yīng)小于180mm；按三、四級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應(yīng)小于160mm；其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/25，且不應(yīng)小于160mm；非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻，其截面厚度不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/25，且不應(yīng)小于160mm。

3.2 剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求

剪力墻中混凝土要求相對(duì)較高，等級(jí)最少要為C20，如果剪力墻結(jié)構(gòu)中帶有筒體與短肢，那么其中的混凝土強(qiáng)度最少要為C25。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造邊緣的構(gòu)件在剪力墻墻肢中是必不可少的。在非抗震設(shè)計(jì)中，其墻端部位的構(gòu)件配置及鋼筋配置都要符合相關(guān)的規(guī)范。

3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮豎向分布時(shí)鋼筋配筋率的最小值，主要作用就是保證混凝土墻體在受到彎矩較大出現(xiàn)裂縫時(shí)不至于立刻達(dá)到抗彎承載力的極限，還可以防止斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪拉破壞。

3.5 剪力墻結(jié)構(gòu)開洞構(gòu)造設(shè)計(jì)。若是剪力墻結(jié)構(gòu)中開洞較小，其影響較小，在計(jì)算時(shí)可不必考慮在內(nèi)。為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)截面的承載力，要在鋼筋切斷集中處將洞口補(bǔ)足，并且鋼筋直徑最小要達(dá)到12mm。具體施工要根據(jù)實(shí)際情況，邊緣構(gòu)件的設(shè)置根據(jù)實(shí)際情況。

3.6 高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)體系受到的豎直方向荷載比較大，豎直荷載包括建筑整體的自身重量及樓面荷載產(chǎn)生的影響。由于荷載的存在，豎直方向會(huì)產(chǎn)生軸力，使連續(xù)梁內(nèi)出現(xiàn)彎矩。計(jì)算時(shí)依據(jù)的是其受力面積。若是水平荷載，其計(jì)算就要按平面考慮了。剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算工作比較復(fù)雜且工作量較大，在設(shè)計(jì)時(shí)，要針對(duì)不同的剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種抗剪性能較好的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑施工的具體情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免豎向剛度突變，確保其剛度。

4 結(jié)束語

目前我國城市土地供應(yīng)緊張與住宅市場需求旺盛的矛盾日漸突出，城市轉(zhuǎn)而向高度要空間的趨勢越來越明顯，高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系在住宅市場也隨之大量應(yīng)用。因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響千家萬戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)原則進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，反復(fù)驗(yàn)算，使剪力墻結(jié)構(gòu)滿足使用的需要并且有優(yōu)良的抗震性能，并在以上前提下優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到合理的工程造價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李盛勇，張?jiān)?剪力墻邊緣構(gòu)件的一種科學(xué)配筋形式[J].建統(tǒng)結(jié)構(gòu)，2003，08.

篇6

Abstract: with the development of China's construction business, modern city is standing tall buildings everywhere, for the structure of the high-rise residential design scheme is endless. In the high-rise residential development construction project, the structure design is very important in the period of a link, and high-rise residential planning and construction closely related. The author combined with years of the worked experience, for high-rise residence in the design of structure of the existing problems are analyzed, and puts forward some countermeasures.

Keywords: high-rise residential, structure design, structure system

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

隨著現(xiàn)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市高層建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)格也各式各樣，但是這也給高層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來了很多新的問題。在高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅要注重外形的美觀，更要考慮其承擔(dān)荷載的能力以及內(nèi)部空間的組織。同時(shí)，也要綜合考慮建筑施工和造價(jià)這方面的因素，進(jìn)而設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用又符合現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的城市建筑。

一、高層住宅結(jié)構(gòu)抗風(fēng)與抗震的設(shè)計(jì)

高層住宅結(jié)構(gòu)的層數(shù)越高，其剛度就越差，其受到風(fēng)力和地震力的影響也就越強(qiáng)。嚴(yán)重時(shí)，可引起高層住宅的側(cè)位移，也就是說，雖然建筑沒有完全倒塌，但是在風(fēng)力和地震力的影響下，會(huì)毀壞其內(nèi)部的分間墻、裝修以及設(shè)備等，甚至可能導(dǎo)致局部倒塌或引發(fā)火災(zāi)。由此可見，抗風(fēng)和抗震設(shè)計(jì)對(duì)于高層住宅結(jié)構(gòu)是非常必要的。

1．高層住宅結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的設(shè)計(jì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，首先，要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度來承受風(fēng)荷載對(duì)其產(chǎn)生的內(nèi)力，以及很好的結(jié)構(gòu)剛度，以保證在巨大的風(fēng)荷載的作用下，很好地控制水平移位。其次，要選擇科學(xué)合理的高層住宅結(jié)構(gòu)外形，以減少風(fēng)對(duì)其的作用力，選擇圓形或正多邊形最佳。另外，要盡量采用對(duì)稱的平面形狀，避免高層住宅結(jié)構(gòu)由于風(fēng)荷載過大而總體產(chǎn)生偏心扭曲。最后，要合理設(shè)計(jì)高層住宅的外墻玻璃以及其他裝飾品，避免風(fēng)荷載索引的局部破壞。

2．高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)

為了保證高層住宅的抗震性能，在進(jìn)行高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先，要避開不理的建筑場地，選擇合適的施工地點(diǎn)，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，提高低地基的穩(wěn)定性。同時(shí)要選擇能夠有效地適用于抗震的結(jié)構(gòu)體系。其次，不知高層住宅平面時(shí)，要盡量簡單、有規(guī)則性以及很好的對(duì)稱性，防止電梯間的偏置，減少扭轉(zhuǎn)的影響。

3．提高高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗風(fēng)和抗震性能的措施

首先，如果采取的是剪力墻結(jié)構(gòu)，那在高層住宅結(jié)構(gòu)的頂層、底層、山墻、內(nèi)縱墻的端開間的配筋率至少為0.25%。在這些易受溫度影響的部位，提高其配筋率。其次，在高層住宅的頂層，比較容易受到陽光的直接照射，所以要盡可能降低屋面板的溫度，將頂層局部劃分為幾部分，減少每段的長度。最后，在相對(duì)較長的結(jié)構(gòu)單元中，留出一定距離的混凝土后澆帶，以便于混凝土的自由收縮，提高其承受溫度的能力，同時(shí)也以使用建筑纖維等技術(shù)措施。

二、高層住宅結(jié)構(gòu)類型介紹

1．剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻結(jié)構(gòu)是高層住宅結(jié)構(gòu)中一種比較常用的體系，其主要是將框架結(jié)構(gòu)中的梁柱用鋼筋混凝土墻板來代替，一般用鋼量比框剪結(jié)構(gòu)少，用一系列的剪力墻相互交錯(cuò)，來承受豎向承重和抵抗水平力。由于受到來自豎向和橫向的共同作用力，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置通常采用平面雙向或多項(xiàng)式布置，剪力墻的建筑材料主要有砌磚以及鋼筋混凝土。墻體的剛度相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)體系來講很比較大，非常有利于高層住宅結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震性能，常用于四十層以下的高層住宅結(jié)構(gòu)中。但是這種結(jié)構(gòu)也有些不足之處，盡管結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的整體性，但是制約了平面的布局。

2．框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系

這種體系主要是由剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)相結(jié)合組成的。由于剪力墻結(jié)構(gòu)主要受到水平側(cè)力，而框架結(jié)構(gòu)主要受到豎向的作用力，這樣就可以各取其長，進(jìn)行合理的分工。這種結(jié)構(gòu)主要以框架結(jié)構(gòu)為主，將剪力墻結(jié)構(gòu)布置于高層住宅的周邊、電梯間以及平面形狀變化較大的位置作為輔助，主要適用于二十五層以下的高層住宅結(jié)構(gòu)。剪力墻框架結(jié)構(gòu)可以極大地降低建筑自身重量，同時(shí)建筑內(nèi)部又有很大的空間靈活性，因此受到廣泛應(yīng)用。但是這種結(jié)構(gòu)體系也存在不足之處，結(jié)構(gòu)剛度不是很強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致抗風(fēng)和抗震能力就比較低。其中框架柱的應(yīng)用使得在室內(nèi)會(huì)有框架柱露出，影響室內(nèi)美觀的用戶的使用。

3. 筒形結(jié)構(gòu)體系

在設(shè)計(jì)超過三十層以上的高層住宅結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分考慮其所受到的巨大側(cè)力，在現(xiàn)有的幾種高層住宅體系中，只有筒形結(jié)構(gòu)的剛度比較大，中央設(shè)有井筒，同時(shí)與周圍的框架很好地結(jié)合，這樣就能夠形成極強(qiáng)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。這種高層住宅結(jié)構(gòu)的內(nèi)隔墻都是輕質(zhì)墻，外墻為圍護(hù)墻，在內(nèi)外筒之間就可以對(duì)家具以及輔助設(shè)備進(jìn)行自由分隔、靈活布置。

三、高層住宅的基礎(chǔ)形式的選擇

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，房產(chǎn)開發(fā)商更加注重投資成本低且經(jīng)濟(jì)收益較好的高層住宅，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理直接影響到住宅的造價(jià)。在對(duì)高層住宅的基礎(chǔ)類型進(jìn)行選擇時(shí)，要從整體進(jìn)行分析，選用整體性能較好的結(jié)構(gòu)，以及能夠充分滿足建筑地基的承載能力，以便設(shè)計(jì)出具有很高的安全性以及經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。

在選擇基礎(chǔ)形式時(shí)，要注重對(duì)地基類型、結(jié)構(gòu)類型、建筑的荷載以及具體的施工情況等因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，來慎重的進(jìn)行選擇。高層住宅的基礎(chǔ)形式主要有箱型基礎(chǔ)、樁基、鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)以及條形基礎(chǔ)等。

通過以上的分析，靜壓預(yù)先灌注樁基礎(chǔ)形式在人口相對(duì)稠密的失去和施工現(xiàn)場周圍進(jìn)行高層住宅的建筑時(shí)，具有很好的應(yīng)用優(yōu)勢。對(duì)于其弊端可以采用局部引孔以及其他的有效施工措施進(jìn)行克服。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，會(huì)涉及到很多方面的因素，設(shè)計(jì)師要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題進(jìn)行分析，并不斷的探索，充分改進(jìn)和完善高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

總結(jié)：

高層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，尤其是在抗風(fēng)和抗震性能的設(shè)計(jì)，因此，對(duì)一些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析和計(jì)算是非常必要的，也能為高層住宅結(jié)構(gòu)提供有效的設(shè)計(jì)依據(jù)。同時(shí)，要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念，結(jié)合實(shí)際情況，全面綜合地考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性，進(jìn)而設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

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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)測材料長度不準(zhǔn)確，對(duì)下料長度產(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。可以遵循以下原則。

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)。

篇8

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作，在進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中除了認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程，還要滿足結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性的要求。以下就高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題與解決措施進(jìn)行研究分析。

一、高層住宅中常用的結(jié)構(gòu)體系

1、剪力墻結(jié)構(gòu)。用鋼筋混凝土剪力墻（用于抗震結(jié)構(gòu)時(shí)也稱為抗震墻）承受豎向荷載和抵抗側(cè)向力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)是將建筑物的內(nèi)、外墻都做成實(shí)體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它既承擔(dān)垂直荷載、也抵抗水平力。因剪力墻是一整片高大的墻體、側(cè)面又有剛性樓蓋的支撐，故在其自身平面內(nèi)有很大的側(cè)向剛度，屬于剛性結(jié)構(gòu)，能承受較大的水平荷載（剪力），“剪力墻”即由此而得名。剪力墻墻肢截面高度與厚度的比值大于8，特點(diǎn)是整體性能好，側(cè)向剛度大，水平力下側(cè)向位移較小，并且由于沒有梁柱等外露或凸出部分，便于房間布置。剪力墻結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)、成熟、受力性能良好的結(jié)構(gòu)形式，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)墻體相對(duì)多、自重較大。綜合評(píng)價(jià)，這種結(jié)構(gòu)形式深受用戶和建筑師的歡迎，因而在許多高層住宅建筑中得到了光泛的應(yīng)用。

2、框架剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)是指由普通框架柱與一般剪力墻共同組成的一種結(jié)構(gòu)形式，由框架與剪力墻共同承擔(dān)荷載。它具有框架與剪力墻共同受力的優(yōu)點(diǎn)，又能獲得較大的建筑空間。但是由于現(xiàn)在建筑平面布置較靈活，框架布置非常復(fù)雜，很難形成規(guī)則的受力體系，并且隨著房間布局的變化，容易產(chǎn)生柱楞和凸出的大梁，影響建筑外觀和使用功能。同時(shí)，由于多次受力轉(zhuǎn)換，梁板的受力性能受到影響，提高了造價(jià)。

3、異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)。采用異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢截面高度與厚度的比值不大于4，柱肢受力情況復(fù)雜。由于對(duì)該結(jié)構(gòu)形式的抗震性能存在很多爭議，該結(jié)構(gòu)形式也一直沒有得到國家規(guī)范的承認(rèn)，在很多地區(qū)的應(yīng)用受限。經(jīng)過近幾年的實(shí)驗(yàn)和研究，該結(jié)構(gòu)形式通過了國家抗震規(guī)范的審查。規(guī)范對(duì)這種結(jié)構(gòu)形式的最大適用高度、使用范圍、抗震等級(jí)、一般剪力墻承受的地震傾覆力矩、墻肢厚度、軸壓比、截面剪力設(shè)計(jì)值、縱向鋼筋配筋率、體積配箍率等作了嚴(yán)格的規(guī)定。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)斷面較小，克服了框架剪力墻結(jié)構(gòu)適用性不好的缺點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)形式受到了業(yè)主和用戶的歡迎。但必須明確的是，由于異型柱的斷面很小，梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)鋼筋密集，施工振搗困難，該結(jié)構(gòu)形式的力學(xué)性能和抗震性能被削弱，須仔細(xì)計(jì)算核心區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)形式是我國獨(dú)創(chuàng)的，主要是為了降低造價(jià)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題

從設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法而言，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)跟多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本是相同的。但是在高層建筑中，要使用更多的結(jié)構(gòu)材料來抵抗外荷載，特別是水平荷載，因此抗側(cè)力結(jié)構(gòu)成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題，設(shè)計(jì)時(shí)要滿足更多的要求。

1、超高問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)建筑的要求也越來越高，近年來大中城市出現(xiàn)了較多超高建筑。針對(duì)這種情況，新高規(guī)根據(jù)建筑物的最大適用高度和高寬比將高層建筑結(jié)構(gòu)分為A級(jí)和B級(jí)，B級(jí)高度高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比可較A級(jí)適當(dāng)放寬，其結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)、有關(guān)的計(jì)算和構(gòu)造措施應(yīng)相應(yīng)更加嚴(yán)格。對(duì)于超高結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的軟件計(jì)算；應(yīng)三維模型分析、考慮耦連、彈性時(shí)程分析。必要時(shí)，宜驗(yàn)算薄弱層彈性變形要更加嚴(yán)格地根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行計(jì)算，避免留下安全隱患。

2、短肢剪力墻的設(shè)置問題。在新的高規(guī)中對(duì)短肢剪力墻有了全新的定義，主要是指墻肢的截面高度和厚度比在五到八之間的剪力墻。按照實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，由于短肢剪力墻在強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)性能上存在的缺陷，新的規(guī)定中對(duì)于短肢剪力墻的使用也有了進(jìn)一步的限制。最為有效的解決方式就是盡量減少或者避免短肢墻在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的出現(xiàn)。對(duì)于無法避免的短肢剪力墻，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定，限制墻肢的適用高度，軸壓比和抗震等級(jí)等。

三、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的解決措施

1、控制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.5條規(guī)定：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9。扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)的主方向，可通過計(jì)算振型方向因子來判斷，在兩個(gè)平動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的三個(gè)方向因子中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向因子大于0.5時(shí)，則該振型可認(rèn)為是扭轉(zhuǎn)為主的振型。當(dāng)不滿足以上要求時(shí)，宜調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置，增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。如在滿足層間位移比的情況下，減小某些（中部）豎向構(gòu)件剛度，增大平動(dòng)周期，加大端部豎向構(gòu)件抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)周期。

2、限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性避免產(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)?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.5條規(guī)定：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?？拐鹪O(shè)計(jì)的A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑其平面布置宜簡單，規(guī)則，對(duì)稱，減少偏心。結(jié)構(gòu)平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載，受力明確，傳力直接，力爭均勻?qū)ΨQ，減少扭轉(zhuǎn)影響。結(jié)構(gòu)剛度不對(duì)稱也會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。所以在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)均勻分布，令荷載合力作用線通過結(jié)構(gòu)剛度中心，以減少扭轉(zhuǎn)影響。結(jié)構(gòu)剛度不對(duì)稱產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，通過增加墻厚來調(diào)整扭轉(zhuǎn)效應(yīng)效果不佳。高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅中剪力墻影響剛度，而剪力墻為矩形截面，慣性矩為Iz=bh3/12，b為墻厚，h為墻長。剪力墻的長度對(duì)其剛度影響很大。首先分析哪部分結(jié)構(gòu)剛度大，哪部分結(jié)構(gòu)剛度小，增大剛度對(duì)結(jié)構(gòu)有利，還是減小剛度對(duì)結(jié)構(gòu)有利，通過增減剪力墻達(dá)到結(jié)構(gòu)剛度均勻?qū)ΨQ，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.5條對(duì)最大水平位移和層間位移的要求。

3、高層住宅轉(zhuǎn)角窗處的構(gòu)造處理。近年來隨著人們生活水平的日益提高，對(duì)居住的環(huán)境也提出了更高的要求。因此，房地產(chǎn)開發(fā)商們?yōu)榱俗≌L(fēng)采光好、視野開闊提出在平面角部設(shè)置轉(zhuǎn)角窗。角部墻體開洞，與角部墻體不開洞的剪力墻結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)整體效應(yīng)影響頗大，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度、自振周期、地震作用等均有不同程度的差異，角部墻體開洞的剪力墻結(jié)構(gòu)其外墻內(nèi)力明顯增大。開洞的角部各構(gòu)件扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，特別是洞口處的連梁，需配置抗扭鋼筋，轉(zhuǎn)角處樓板宜局部加厚，配筋宜適當(dāng)加大，在轉(zhuǎn)角處板內(nèi)設(shè)置連接兩側(cè)墻體的暗梁。

結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，現(xiàn)代化的城市到處都是高樓聳立，對(duì)于高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案也是層出不窮。文章就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中遇到的一些問題，介紹了高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)形式的選擇、限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、轉(zhuǎn)角窗構(gòu)造處理等，以滿足結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGJ 3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

篇9

1 引言

中國作為一個(gè)發(fā)展中國家，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國起步較晚，成熟及可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不是很多。但從改革開放以來，許多現(xiàn)代化建筑如雨后春筍般聳立。而鋼結(jié)構(gòu)因其自重輕、施工周期短、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)勢和特點(diǎn)被人們廣泛應(yīng)用于高層尤其是超高層建筑中。其中建筑鋼材又分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金鋼三類。大量使用的仍以普通碳素鋼為主。與混凝土高層相比：自重輕，截面小，可降低基礎(chǔ)造價(jià)，室內(nèi)有效面積大，與玻璃幕墻結(jié)合，建成現(xiàn)代感很強(qiáng)的建筑外形；工業(yè)化程度高，可降低人工費(fèi)用，增加建筑的投資回報(bào)率；抗震性能較好，利于向高層、超高層發(fā)展；綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展，8-17層的高層鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)可達(dá)到與混凝土持平，綜合造價(jià)可望超過混凝土。

高層鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于現(xiàn)代的高層建筑，鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架支撐(剪力墻板)體系、筒體體系和巨型框架體系。對(duì)于高層鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是建筑成敗、優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，方案階段有結(jié)構(gòu)工程師的參與是必要的。

2 高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的基本原理

鋼結(jié)構(gòu)是鋼材（鋼板和型鋼）經(jīng)過設(shè)計(jì)、加工，形成各種基本構(gòu)件，如拉桿（有時(shí)還包括鋼索）、壓桿、梁、柱及桁架等，然后將這些基本構(gòu)件按一定的方式通過焊接和螺栓等方式連接組成的工程結(jié)構(gòu)形式。輕型鋼結(jié)構(gòu)是一個(gè)很模糊的概念，沒有嚴(yán)格的定義。以下結(jié)構(gòu)都可稱為輕型鋼結(jié)構(gòu)：①由冷彎薄壁型鋼組成的結(jié)構(gòu)；②由熱軋輕型型鋼（工字鋼、槽鋼、 H型鋼、L型鋼、T型鋼等）組成的結(jié)構(gòu)；③由焊接輕型型鋼（工字鋼、槽鋼、 H型鋼、L型鋼、T型鋼等）組成的結(jié)構(gòu)；④由圓管、方管、矩形管組成的結(jié)構(gòu)；⑤由薄鋼板焊成的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)；⑥由以上各種構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)從工程實(shí)際情況出發(fā)，合理選用材料、結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造措施，滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝和使用過程中的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度要求，并符合防火、防腐蝕要求。宜優(yōu)先采用通用的和標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，減少制作、安裝工作量。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中，應(yīng)注明建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限、鋼材牌號(hào)、連接材料的型號(hào)（或鋼號(hào)）和對(duì)鋼材所要求的力學(xué)性能、化學(xué)成分及其他的附加保證項(xiàng)目。此外，還應(yīng)注明所要求的焊縫形式、焊縫質(zhì)量等級(jí)、端面刨平頂緊部位及對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求[1]。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)可以概括為以下幾點(diǎn)：

（1）為了不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的正常使用和觀感，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形規(guī)定好相應(yīng)的限值；

（2）計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形時(shí)可以不考慮螺栓孔引起的截面削弱；

（3）在設(shè)計(jì)的過程時(shí)，承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長度、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證為前提；

（4）在對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，梁與柱的剛性連接應(yīng)符合受力過程中梁柱間交角不變的假定，同時(shí)連接應(yīng)具有充分的強(qiáng)度承受交匯構(gòu)件端部傳遞的所有最不利的內(nèi)力。梁與柱鉸接時(shí)，應(yīng)使連接具有充分的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，且能有效地傳遞橫向剪力與軸心力。梁與柱的半剛性連接只具有有限的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，在承受彎矩的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的交角變化，在內(nèi)力分析事，必須預(yù)先確定連接的彎矩-轉(zhuǎn)角特性曲線，以便考慮連接變形的影響。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.2.1 鋼材結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

鋼材的結(jié)構(gòu)具有以下的特點(diǎn)：

（1）強(qiáng)度高，重量輕；

（2）塑性、韌性好；

（3）材質(zhì)均勻，工作可靠性高；

（4）適于于機(jī)械化加工，工業(yè)化生產(chǎn)程度高；

（5）減少砂、石、灰用量，減輕對(duì)再生資源的破壞；

（6）環(huán)保、可回收再利用，建筑造型美觀；

（7）密閉性能好,能制成不滲漏的密閉容器；

（8）耐熱性能好，耐火性能差；

（9）耐腐蝕性差。

表1 鋼材與混凝土的對(duì)比

鋼和混凝土容重比：3.4，強(qiáng)度比：210～136。所以剛才較混凝土的重量輕，這樣能夠便于運(yùn)輸和安裝，可跨越更大的跨度。

2.2.2 高層住宅鋼材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（1）對(duì)高層住宅鋼材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行柱網(wǎng)的布置，在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮選取一榀框架單元，對(duì)柱截面和梁截面要首先進(jìn)行初選?？蚣芰菏艿截Q向恒荷載、豎向活荷載、水平風(fēng)荷載和地震力的作用的影響。對(duì)內(nèi)力的計(jì)算時(shí)要采用分層法來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

（2）對(duì)高層住宅鋼材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該要考慮高層鋼材的承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在對(duì)承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要分兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，即：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。在設(shè)計(jì)的過程中要考慮到構(gòu)件和連接的強(qiáng)度破壞的承受能力，如果因?yàn)槠趯?dǎo)致破壞或者因?yàn)殇摬倪^度的變形不在適合繼續(xù)承載，鋼材的結(jié)構(gòu)將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系和結(jié)構(gòu)傾覆。

（3）在對(duì)高層住宅鋼材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果采取不同的安全等級(jí)設(shè)計(jì)。一般的高層住宅采用的鋼材結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)等級(jí)為2級(jí)，其他的特殊建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅的安全等級(jí)要根據(jù)其實(shí)際情況來確定。

（4）在對(duì)組合樓蓋設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)荷載內(nèi)力計(jì)算、壓型鋼板組合樓板受力驗(yàn)算、斜截面驗(yàn)算、支座負(fù)筋計(jì)算、撓度驗(yàn)算及自振頻率驗(yàn)算等內(nèi)容。這樣以便方便組合框架內(nèi)力組合值的計(jì)算。

3 結(jié)束語

篇10

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。

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、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。基礎(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。