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第1篇

關(guān)鍵詞:住宅樓;樓蓋設(shè)計(jì);柱的設(shè)計(jì)

中圖分類號:F287.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1009-9166(2009)020(c)-0121-01

一、工程概況

某工程,是一幢沿街的帶底層商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的單元式住宅樓,建筑面積8994M2,建筑層數(shù)為9層,首層商業(yè)層高4.5m,住宅層高3m,總高度為28.5m,建筑總長度為93m,建筑占地3260m2。工程自然條件:基本風(fēng)壓0.85KN/M2,地基承載力特征值300Kpa,抗震七度設(shè)防。

二、結(jié)構(gòu)選型

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不僅要求具有足夠的承載力,而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗側(cè)力的剛度,使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。基于上述基本原理,工程綜合分析了結(jié)構(gòu)的適用,安全,抗震,經(jīng)濟(jì),施工方便等因素,選取了結(jié)構(gòu)方案.結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架體系,由鋼筋混凝土框架承擔(dān)豎向力和側(cè)力。鋼筋混凝土框架剛度布置相對比較均勻,在滿足建筑功能情況下,盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響。由于工程體型相對簡單,滿載較均勻,且樁端下不在軟弱下臥層,樁型為端承摩擦樁,所以工程只在±0.000以上設(shè)兩處100mm寬的抗震縫,同時(shí)兼作伸縮縫。

三、樓蓋設(shè)計(jì)

工程選用的是主次梁樓蓋,主次梁樓蓋雖然存在著結(jié)構(gòu)高度較大和模板安裝制作比較復(fù)雜的問題,但卻具有下列優(yōu)勢:①樓蓋混凝土折算厚度最小,自重最輕;②開間大,房間布局靈活;③承載力大;④對結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)比平板和雙向密肋樓蓋要大得多。

板的設(shè)計(jì):1、板厚取值。現(xiàn)澆樓蓋中,板的混凝土用量約占整個(gè)樓蓋的50%-60%,板厚的取值對樓蓋的經(jīng)濟(jì)性和自重的影響較大,在滿足板的剛度和構(gòu)造要求的前提下,應(yīng)盡量采用較薄的板,雙向板的最小板厚度為80mm,板的厚度與跨度的最小比值:四邊簡支板為1/40,連續(xù)板為1/50。工程最大板跨為5m,其余板跨均小于4m,考慮到工程為住宅樓,板內(nèi)有暗埋設(shè)備管,因此小于4m的板跨板厚也取100mm,5m板跨板厚取140mm。2、支座負(fù)筋直徑的取值。對于工程的設(shè)計(jì),一般板厚都≥100mm。根據(jù)簡支板現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出的最小構(gòu)造支座負(fù)筋為φ8@200,這與舊規(guī)范所給的φ6@200合適,因?yàn)棣?@200的筋太軟,鋼筋架易被踩蹋,致使負(fù)筋的有效高度很低而發(fā)揮不了構(gòu)造負(fù)筋的作用,現(xiàn)行所規(guī)定使用的φ8鋼筋雖比φ6鋼筋要好些,但如不采取其它措施,也同樣易產(chǎn)生構(gòu)造負(fù)筋變位。

四、柱的設(shè)計(jì)

工程框架柱設(shè)計(jì)的一個(gè)突出問題就是鋼筋混凝土柱的軸壓比問題,在設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn),框架柱的斷面由軸壓比限值確定,這往往使柱子斷面很大,一方面,這樣大的柱子,很容易使柱的剪跨比大于2而形成短柱;另一方面,由于柱斷面很大,占去了許多建筑空間,工程師們不易接受;同時(shí),由于自重增大,引起地震反應(yīng)增大,造成惡性循環(huán)。

(一)工程軸壓比限值的實(shí)質(zhì)。規(guī)范通過限制軸壓比,主要是希望柱發(fā)生延性好的大偏心受壓破壞,從而保證框架柱有足夠的變形能力在高軸壓比情況下V-滯回環(huán)骨架曲線的下降段比較陡,滯回環(huán)的豐滿程度差,在循環(huán)次數(shù)不多的情況下,框架柱喪失的承載力較大,耗能的能力較差,在低軸壓比情況下V-滯回環(huán)骨架曲線下降段比較平緩,框架柱承受變形能力較大,而承載力降低不明顯,對軸壓比加以限制,即要求在滿足一定層間變形時(shí),在反復(fù)荷載作用下滯回曲線在第三個(gè)循環(huán)抗力下降量不超過前一個(gè)循環(huán)抗力下降量,保證在大變形下,仍有穩(wěn)定的承載能力,從而保證框架柱“大震不倒”。

(二)影響工程的因素:(1)選用矩形截面柱的原因。框架柱的斷面形狀將直接影響著柱截面界限破壞時(shí)鋼筋和混凝土內(nèi)應(yīng)變,應(yīng)力的分布和混凝土受壓邊緣的極限應(yīng)變,從而影響到不同的截面形式的框架柱,反映出的強(qiáng)度變形特性是不一樣的,在相同條件下,圓形柱的軸壓比限值可提高10%左右。但本工程為住宅建筑,考慮房間布局的因素,只選用矩形截面的柱而不考慮選擇圓柱。(2)剪跨比的確定。建立在截面界限破壞基礎(chǔ)上的軸壓比公式中,未考慮剪應(yīng)力的影響,沒有體現(xiàn)出剪跨比的影響,事實(shí)上,剪跨比能夠大體反映截面上彎曲正應(yīng)力與剪切應(yīng)力的比例關(guān)系,因而是框架柱破壞形式的主導(dǎo)因素。通常認(rèn)為框架柱的剪跨比越大,延性越好。在一般配筋條件下,當(dāng)入>2時(shí),框架柱在橫向水平剪力作用下,一般都會發(fā)生延性好的彎曲破壞;當(dāng)入≤2時(shí),框架柱就變成了短柱,在橫向水平剪力作用下,一般發(fā)生延性差的剪切破壞.這種情況在工程中出現(xiàn)在與樓梯休息平臺相連的框架柱和墻有大開窗處的框架柱。對與短柱工程采取全長加密,取ф8@100。(3)箍筋約束的影響。在利用界限破壞條件推導(dǎo)框架柱的軸壓比限值時(shí),并沒有考慮箍筋約束的有利影響,箍筋能改善混凝土的受力性能,特別是能提高混凝土受壓邊緣的最大壓應(yīng)變。(4)混凝土的強(qiáng)度等級的影響。工程不考慮采用高強(qiáng)混凝土,因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土雖可以減小軸壓比,但是混凝土的強(qiáng)度等級不一樣,一般情況下,隨著混凝土強(qiáng)度等級的提高,變形能力變差。

總之,柱子設(shè)計(jì)關(guān)鍵是控制軸壓比,根據(jù)規(guī)范軸壓比限值取0.9。另外一個(gè)關(guān)鍵問題就是短柱現(xiàn)象,千萬不要忽略了。

第2篇

【關(guān)鍵詞】: 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 合理; 分析

1 工程概況

某工程, 是一幢底層商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的單元式住宅樓, 建筑面積8 994 m2 , 建筑層數(shù)為6.5層, 總高度23.5 m, 建筑占地1 260 m2。工程自然備件: 基本風(fēng)壓0.8 kN /m2 , 地基承載力特征值300 kPa。

2結(jié)構(gòu)選型

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 不僅要求具有足夠的承載力, 而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗側(cè)力的剛度, 使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，基于上述基本原理, 工程綜合分析了結(jié)構(gòu)的適用, 安全, 抗震, 經(jīng)濟(jì), 施工方便等因素, 選取結(jié)構(gòu)為框架體系, 由鋼筋混凝土框架承擔(dān)豎向力和側(cè)力。鋼筋混凝土框架剛度布置相對比較均勻, 在滿足建筑功能情況下, 盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響。

由于工程體型相對簡單, 滿載較均勻, 且樁端下不在軟弱下臥層, 樁型為端承摩擦樁, 所以工程只在±0.000以上19軸與20軸間設(shè)100 mm寬的防震縫, 同時(shí)兼作伸縮縫。

3樓蓋設(shè)計(jì)

工程選用的是主次梁樓蓋, 主次梁樓蓋雖然存在著結(jié)構(gòu)高度較大和模板安裝制作比較復(fù)雜的問題, 但卻具有下列優(yōu)勢:

①樓蓋混凝土折算厚度最小, 自重最輕;

②開間大, 房間布局靈活;

③承載力大;

④對結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)比平板和雙向密肋樓蓋要大得多。

3.1板的設(shè)計(jì)

3.1.1板厚取值

現(xiàn)澆樓蓋中, 板的混凝土用量約占整個(gè)樓蓋的50% ～60% , 板厚的取值對樓蓋的經(jīng)濟(jì)性和自重的影響較大, 在滿足板的剛度和構(gòu)造要求的前提下, 應(yīng)盡量采用較薄的板,雙向板的最小板厚度為80 mm, 板的厚度與跨度的最小比值: 四邊簡支板為1 /40, 連續(xù)板為1 /50。工程最大板跨為5m, 其余板跨均小于4 m, 考慮到工程為住宅樓, 板內(nèi)有埋機(jī)電暗管, 因此小于4 m的板跨板厚也取100 mm, 5 m板跨板厚取140 mm。

3.1.2板的配筋

板的配筋主要對板中某些不合理的配筋進(jìn)行調(diào)整, 如工程衛(wèi)生間, 陽臺處, 標(biāo)高都為H0.05 m.PKCAD配筋時(shí)一般對負(fù)筋在板有高差情況下也通長配筋。

3.1.3支座負(fù)筋直徑的取值

對于工程的設(shè)計(jì), 一般板厚度≥100 mm。根據(jù)簡支板現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出的最小構(gòu)造支座負(fù)筋為φ8@200, 這與舊規(guī)范所給的φ6@200合適, 因?yàn)棣?@200的筋太軟, 鋼筋架易被踩蹋, 致使負(fù)筋的有效高度很低而發(fā)揮不了構(gòu)造負(fù)筋的作用。現(xiàn)行所規(guī)定使用的φ8鋼筋雖比φ6鋼筋要好些, 但如不采取其它措施, 也同樣易產(chǎn)生構(gòu)造負(fù)筋變位。

4梁設(shè)計(jì)

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展, 大量建筑的興建, 建筑人員根據(jù)建筑功能和環(huán)境條件有目的的選擇主次梁樓(層) 蓋的設(shè)計(jì)方案也隨之增多, 同時(shí)也出現(xiàn)在主次梁樓蓋設(shè)計(jì)中應(yīng)怎樣合理布置柱網(wǎng)的綜合效益最好。究竟應(yīng)該選擇短跨為主梁還是選擇長跨為主梁, 在框架梁的彈性受力分析和承載力計(jì)算時(shí), 是否應(yīng)該考慮現(xiàn)澆板的共同工作效應(yīng), 如何有意識地對端跨進(jìn)行調(diào)整會更有利。

4.1如何合理布局主次梁與柱網(wǎng)

主次梁體系的傳力途徑從廣義講是樓面荷載通過板傳給次梁, 再由次梁通過受彎傳給主梁, 最后由主梁傳給柱子。在支承和傳遞荷載的過程中, 主次梁的變曲變形, I均與它們各自承擔(dān)的彎矩Mi及其自身跨度的平方成正比,而與彈性模量E和彎曲平面內(nèi)截面慣性矩Ii成正比, 另一方面, 從設(shè)計(jì)要求來分析, 建筑功能要求主次梁所占的結(jié)構(gòu)空間高度越小越好。

因此, 工程做主次梁樓蓋的柱網(wǎng)布置時(shí)考慮上述影響優(yōu)先選擇的柱網(wǎng)是矩形以短跨為主梁, 長跨為次梁, 而且短跨與長跨的比例應(yīng)小于0.75比較經(jīng)濟(jì), 工程一般比較常取0.65～0.7, 這樣設(shè)計(jì)出來的主次梁截面高度能協(xié)調(diào)一致, 從而保證樓蓋的結(jié)構(gòu)高度最小1另一方面, 從工程的使用功能和建筑美學(xué)方面考慮, 主梁的布置是依據(jù)房間布局而定的。

以短跨主梁截面尺寸為300 mm ×600 mm, 次梁截面尺寸為200 mm×300 mm現(xiàn)澆板厚為90 mm, 在正常使用荷載作用下。

4.2現(xiàn)澆板的考慮

在水平荷載作用下, 通過框架梁和現(xiàn)澆板的共同受彎來約束柱頂?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng), 使柱子產(chǎn)生自上而下的反彎曲, 從而形成樓架作用，由于梁板的共同作用, 不僅提高了框架梁的截面剛度, 還提高了梁端負(fù)彎矩承載能力。因此設(shè)計(jì)工程時(shí)特別注意了下列問題:

(1) 框架彈性受力分析時(shí)框架梁的合理截面形式在進(jìn)行整體現(xiàn)澆梁板分析時(shí), 本人為計(jì)算方便, 把框架梁簡化為矩形截面(與無樓板或預(yù)制樓板的空框架一樣計(jì)算, 很顯然這與現(xiàn)澆梁板框架結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能不符。若在進(jìn)行整體現(xiàn)澆梁板的框架分析時(shí), 框架梁的線剛度僅取矩形截面IR值, 計(jì)算得出的自振周期明顯偏大, 而實(shí)際上框架位移值要比計(jì)算值小, 則該框架結(jié)構(gòu)實(shí)際承受的地震作用及其效應(yīng)都將比計(jì)算值大。在垂直荷載作用下的梁端負(fù)彎矩計(jì)算值偏大, 而跨中正彎矩值卻偏小等。所以, 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)整體現(xiàn)澆梁板共同工作的特性和原理, 按規(guī)范規(guī)定的有效翼緣寬度, 將現(xiàn)澆板作為框梁架的翼緣, 共同參與彈性受力分析。

(2) 梁端負(fù)彎矩鋼筋的合理分布范圍對作為框架梁翼緣的現(xiàn)澆板內(nèi)與架肋平行的鋼筋參與梁端正截面抗彎承載力工作的問題, 在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB50010 -2002) 和《建筑抗震規(guī)范》(GB50011 - 2001) 中都未很明確的規(guī)定。所以, 設(shè)計(jì)時(shí)按矩形截面進(jìn)行極限承載力計(jì)算所需的梁端負(fù)彎矩鋼筋與無現(xiàn)澆板的空框架梁一樣布置在梁筋頂部的寬度范圍之內(nèi), 而翼緣板內(nèi)平行于梁肋的鋼筋則按現(xiàn)澆板的受力或構(gòu)造要求設(shè)計(jì)布置, 這無形之中增加了梁支座處負(fù)彎矩鋼筋的配筋量, 導(dǎo)致負(fù)屈服彎矩的相應(yīng)提高, 由于作為梁翼緣板內(nèi)平行梁肋的鋼筋參與梁端抗彎承載力的工作, 支座處的負(fù)屈服彎矩明顯要比無翼緣矩形梁的負(fù)屈服彎矩提高1這時(shí)裂縫可能不會出現(xiàn)在框架梁上,而先在柱上出現(xiàn)塑性鉸, 形成強(qiáng)梁弱柱現(xiàn)象。

為實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)目的, 保證在罕遇地震時(shí),能很快地在梁端附近出現(xiàn)塑性鉸線, 形成具有延性的結(jié)構(gòu)體系。應(yīng)將按設(shè)計(jì)荷載, 地震作用計(jì)算所需的梁端彎矩鋼筋合理地分布在梁肋及其有效的翼緣寬度范圍之內(nèi)。

至于多少有效翼緣寬度內(nèi)的鋼筋可以被考慮, 共同參加梁支座正截面的抗彎工作也暫時(shí)沒有定論。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取每一梁側(cè)的6倍的板厚范圍內(nèi)的板上, 下鋼筋參與共同抗彎。

在工程設(shè)計(jì)時(shí)為保證以上( 1) , ( 2) 兩點(diǎn)的共同作用, 梁端彎矩在SATWE程序的調(diào)整信息下進(jìn)行調(diào)整, 梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取0.8～1.0。

(3) 梁跨中彎矩的取值

在工程的設(shè)計(jì)過程中未考慮活荷載的不利分布, 而僅按滿布計(jì)算, 考慮該工程層數(shù)只有6.5層, 可通過調(diào)整跨中彎矩增大系數(shù)來加大梁的跨中彎矩, 以達(dá)到考慮活荷載不利分布影響的目的, 彎矩增大系數(shù)的取值范圍為1.0～1.3對于考慮活荷載不利分布的各層, 此系數(shù)不起作用。

(4) 梁扭矩折減

工程的現(xiàn)澆樓板采用剛性樓板假定。這時(shí)宜考慮樓板對梁抗扭的作用而對梁的扭矩進(jìn)行折減, 折減系數(shù)一般為0.4～1.0對于工程折減系數(shù)取0.4。若考慮樓板的彈性變形, 梁的扭矩不應(yīng)折減。

(5) 梁剛度增大

主要考慮現(xiàn)澆樓板對數(shù)值的作用, 樓板和梁連成一體按照“T”形截面梁工作, 而計(jì)算時(shí)梁截面取矩形, 因此可將現(xiàn)澆樓面中梁的剛度放大, 通常現(xiàn)澆樓面的邊框梁取1.5, 中間框架梁取2.0。

4.3關(guān)于次梁受力

工程所用的設(shè)計(jì)軟件PK引入了構(gòu)件的內(nèi)力大小與其剛度成正比, 并由變形協(xié)調(diào)條件確定。根據(jù)空間三維分析,次梁不再像平面框架分析方法中那樣作為荷載加到主梁上,而是與主梁共同作用。

其次從結(jié)構(gòu)中可以看出, 局布結(jié)構(gòu)布置較復(fù)雜, 主次梁有時(shí)很難確定, 梁的支座和跨長也就很難確定, 只能根據(jù)剛度條件來計(jì)算其實(shí)際受力狀況, 不過, 大多數(shù)情況下,對于框架梁, 一般以柱間距為一跨這與平面框架分析是一致的, 但對于非框架梁, 應(yīng)該一榀框架梁到另一榀框架梁之間為一跨。

4.4主次梁相交導(dǎo)致后果

主次梁相交時(shí), 當(dāng)主梁兩側(cè)的次梁跨度相差過大而在主梁中引起的扭矩以及次梁邊跨與主梁相交在主梁中引起的扭矩往往容易被忽視, 其后果將導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的可靠程度降低, 留下事故隱患, 甚至誘發(fā)安全事故。

因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中慎重考慮主次梁相交在主梁中引起扭矩的作用。根據(jù)扭矩的大小采取構(gòu)造抗扭措施, 或通過計(jì)算來進(jìn)行梁的抗扭設(shè)計(jì), 而不要隨意把次梁兩端假定為鉸支來考慮忽視扭矩的作用。這樣做提高了建筑結(jié)構(gòu)的可靠度, 消除了事故隱患, 尤其要盡量避免主次梁相交時(shí)次梁靠近主梁支座這種情況, 以免在主梁中產(chǎn)生過大的扭矩而使梁的抗扭截面尺寸不夠, 產(chǎn)生抗扭超筋現(xiàn)象。

4.5箍筋加密

工程抗震設(shè)計(jì), 框架梁的梁端1.5 h～2h ( h為梁高)范圍內(nèi)箍筋需要加密, 這是為了使梁端可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)域有較好的延性, 這是抗震設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求。顯然, 構(gòu)件除了要滿足抗震構(gòu)造要求外, 還需保證在受力狀態(tài)下的安全, 如梁還應(yīng)滿足豎向荷載作用(或與水平荷載組合作用) 下抗剪承載力的要求, 以此確定抗剪箍筋的數(shù)量。但工程所用的PK軟件只輸出框架梁端(節(jié)點(diǎn)) 處的剪力和箍筋面積, 梁其余部分的剪力和箍筋面積的變化情況不得而知, 導(dǎo)致用程序計(jì)算時(shí)在加密區(qū)1.5 h～2h長度內(nèi)滿足梁端部受力和構(gòu)造要求(如箍筋間距為100) , 而在非加密區(qū)(1.5 h～2 h以外) 范圍內(nèi)的箍筋數(shù)量則按加密區(qū)數(shù)量50% (如間距200) 配置, 本人認(rèn)為這是不安全的, 框架梁的剪力, 在豎向均布荷載作用下, 剪力反對稱, 若中間的箍筋數(shù)量按加密區(qū)數(shù)量的50%配置, 則加密區(qū)的長度至少需要L /4 (L為梁長) 。

因此, 做設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視這一現(xiàn)象, 最好由端部剪力和梁上荷載計(jì)算出中間部分的剪力進(jìn)行配置箍筋, 如果設(shè)計(jì)時(shí)間不允許, 為安全起見, 結(jié)合有經(jīng)驗(yàn)工程師的經(jīng)驗(yàn), 在梁全長范圍內(nèi)都按端部最大剪力配置箍筋, 最大間距為100mm或150mm, 這在水平荷載較大時(shí)也不會浪費(fèi)多少鋼筋。

5柱設(shè)計(jì)

工程框架柱設(shè)計(jì)的一個(gè)突出問題就是鋼筋混凝土柱的軸壓比問題。在設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn), 框架柱的斷面由軸壓比限值確定1這往往使柱子斷面很大, 一方面, 這樣大的柱子, 很容易使柱的剪跨比大于2 而形成短柱; 另一方面,由于柱斷面很大, 占去了許多建筑空間, 工程師們不易接受, 同時(shí), 由于自重增大, 引起地震反應(yīng)增大, 造成惡性循環(huán)。

5.1工程軸壓比限值的實(shí)質(zhì)

規(guī)范通過限制軸壓比, 主要是希望柱發(fā)生延性好的大偏心受壓破壞, 從而保證框架柱有足夠的變形能力在高軸壓比情況下V - 滯回環(huán)骨架曲線的下降段比較陡, 滯回環(huán)的豐滿程度差, 在循環(huán)次數(shù)不多的情況下, 框架柱喪失的承載力較大, 耗能的能力較差, 在低軸壓比情況下V -滯回環(huán)骨架曲線下降段比較平緩, 框架柱承受變形能力較大, 而承載力降低不明顯, 對軸壓比加以限制, 即要求在滿足一定層間變形時(shí), 在反復(fù)荷載作用下滯回曲線在第三個(gè)循環(huán)抗力下降量不超過前一個(gè)循環(huán)抗力下降量, 保證在大變形下, 仍有穩(wěn)定的承載能力, 從而保證框架柱“大震不倒”。

5.2影響工程的因素

(1) 選用矩形截面柱的原因

框架柱的斷面形狀將直接影響著柱截面界限破壞時(shí)鋼筋和混凝土內(nèi)應(yīng)變, 應(yīng)力的分布和混凝土受壓邊緣的極限應(yīng)變, 從而影響到不同的截面形式的框架柱, 反映出的強(qiáng)度變形特性是不一樣的, 在相同條件下, 圓形柱的軸壓比限值可提高10%左右。但本工程為住宅建筑, 考慮房間布局的因素, 只選用矩形截面的柱而不考慮選擇圓柱。

(2) 剪跨比的確定

建立在截面界限破壞基礎(chǔ)上的軸壓比公式中, 未考慮剪應(yīng)力的影響, 也沒有體現(xiàn)出剪跨比的影響, 事實(shí)上, 剪跨比能夠大體反映截面上彎曲正應(yīng)力與剪切應(yīng)力的比例關(guān)系, 因而是框架柱破壞形式的主導(dǎo)因素。通常認(rèn)為框架柱的剪跨比越大, 延性越好。在一般配筋條件下, 當(dāng)λ> 2時(shí), 框架柱在橫向水平剪力作用下, 一般都會發(fā)生延性好的彎曲破壞; 當(dāng)λ≤2時(shí), 框架柱就變成了短柱, 在橫向水平剪力作用下, 一般發(fā)生延性差的剪切破壞,這種情況在工程中出現(xiàn)在與樓梯休息平臺相連的框架柱和墻有大開窗處的框架柱。對與短柱工程采取全長加密, 取ф8@100。

(3) 箍筋約束的影響

在利用界限破壞條件推導(dǎo)框架柱的軸壓比限值時(shí), 并沒有考慮箍筋約束的有利影響, 箍筋能改善混凝土的受力性能, 特別是能提高混凝土受壓邊緣的最大壓應(yīng)變。

(4) 混凝土的強(qiáng)度等級的影響

工程不考慮采用高強(qiáng)混凝土, 因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土雖可以減小軸壓比, 但是混凝土的強(qiáng)度等級不一樣, fc和不一樣,一般情況下, 隨著混凝土強(qiáng)度等級的提高, 變形能力變差。

總之, 柱子設(shè)計(jì)關(guān)鍵是控制軸壓比。根據(jù)規(guī)范軸壓比限值取0.9。另外一個(gè)關(guān)鍵問題就是短柱現(xiàn)象, 千萬不要忽略了。

6結(jié)語

第3篇

關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)剛度；概念設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU746　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1009－2374(2009)12－0149－03

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，人們對住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求也越來越高。若采用框架結(jié)構(gòu)，往往因柱楞突出隔墻，妨礙美觀，影響使用效果。若采用一般剪力墻結(jié)構(gòu)，雖無柱體外凸的缺點(diǎn)，但對于底部有停車場等公共設(shè)施的情況則矛盾很大，滿足不了建筑的使用功能。而且，對于房屋高度不太大的小高層建筑，采用剪力墻結(jié)構(gòu)會造成剛度過大，重量增加，導(dǎo)致地震反應(yīng)過強(qiáng)，使得上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)提高。所以說，對于小高層建筑，一般剪力墻結(jié)構(gòu)體系也不是一種理想的設(shè)計(jì)方案。為了避免上述缺陷，以一般剪力墻結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，吸取框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)剛度調(diào)整到適宜，由此形成了一種結(jié)構(gòu)體系――“短肢”剪力墻結(jié)構(gòu)體系。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢截面高度為厚度5～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu)，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型及少量的“一”字型。和一般剪力墻相比，這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)在于：

1　墻肢較短，布置靈活，可調(diào)整性大，容易滿足建筑平面的要求。

2　減少了剪力墻而代之以輕質(zhì)砌體，結(jié)構(gòu)自重相應(yīng)減輕，從而減小結(jié)構(gòu)整體剛度，增大振動(dòng)周期，降低地震作用力。

3　墻肢高寬比較大，延性較好，對抗震有利。

4　連梁跨高比較大，以受彎破壞為主，地震作用下首先在弱連梁兩端出現(xiàn)塑性鉸，能起到很好的耗能作用。

5　墻肢的承載力得到了較充分的發(fā)揮。

目前，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002已對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作出了規(guī)定。現(xiàn)以某小區(qū)一棟小高層住宅為例，介紹一下短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況。

一、工程概況

某工程3#樓，是1棟小高層帶電梯的住宅樓，總建筑面積約1.02萬m2，房屋總高度31.8m。主樓共10層，平面尺寸為45.6m×22m，其中架空層一層，層高4.8m，作車庫使用；地上9層為住宅標(biāo)準(zhǔn)層，層高3m；局部突出屋面部分為電梯機(jī)房。裙樓為外擴(kuò)地下室，也作車庫使用，平面尺寸為45.6m×18m，層高3.3m，頂板面比主樓1層樓面低1.5m。

本工程建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地面粗糙度為B類，基本風(fēng)壓值取0.35kN/m2，場地土類別為Ⅱ類，屬抗震有利地段。

二、上部結(jié)構(gòu)體系

本工程的平面體型較為復(fù)雜，住宅層結(jié)構(gòu)平面Y向一側(cè)凹進(jìn)的尺寸為10.8m，為Y向總尺寸的49.1％，大于30％，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001第3.4.2條，屬平面不規(guī)則類型。加上主、裙樓高差較大，地下室外擴(kuò)部分面積也較大，故本工程設(shè)置了兩道防震縫，將上部結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，即主樓為兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元(完全相同)，裙樓為1個(gè)結(jié)構(gòu)單元。其中，主樓結(jié)構(gòu)單元局部高差較大部分采用后澆帶處理。

由于業(yè)主要求承重構(gòu)件不能突出墻面，且架空層要盡量滿足停車位的需要，根據(jù)房屋高度，決定主樓采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓10層，屬于高層建筑，剪力墻抗震等級按JG]3-2002第4.8.2條應(yīng)定為四級，但由于是短肢剪力墻，根據(jù)JGJ3-2002第7.1.2條，決定按三級進(jìn)行設(shè)計(jì)。裙樓采用框架結(jié)構(gòu)，框架抗震等級為四級。

三、主樓上部結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)果分析

(一)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件

剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度：四周外墻肢肢厚240mm，內(nèi)墻肢肢厚200mm；但無端柱的一字形短墻肢除外：底層肢厚300mm，其余肢厚240mm。剪力墻砼強(qiáng)度等級2層以下為C35，3層以上為C25梁、板的砼強(qiáng)度等級均為C25。主要連梁的尺寸多為240×500mm，核心筒處樓板的厚度為200mm，頂層樓板厚度為120mm。

有別于肢長肢厚比不大于4.0的異形柱，短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要求控制在5～8范圍內(nèi)，一般剪力墻的肢長肢厚比均大于8。值得注意的是，對肢長肢厚比為4～5范圍內(nèi)的墻肢，目前規(guī)范尚無明確條文規(guī)定其構(gòu)件類型，故設(shè)計(jì)時(shí)建議不要采用。

(二)計(jì)算結(jié)果分析

從構(gòu)件力學(xué)特性上來說，短肢剪力墻的肢長與肢厚比≥5.0，更接近于剪力墻，故計(jì)算時(shí)將短肢剪力墻作為剪力墻而不是柱考慮應(yīng)更合理。因此，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的SATWE程序(2003年版)進(jìn)行。SATWE采用的是在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度的殼元基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模擬剪力墻，墻元不僅具有平面內(nèi)剛度也具有平面外剛度，可以較好地模擬工程中剪力墻的真實(shí)受力狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果較精確；同時(shí)，對樓板SATWE可以考慮其彈性變形。

雖然主樓結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則，立面也無剛度突變現(xiàn)象，但由于剛度較大的電梯井處筒體有點(diǎn)偏置，會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響，為了計(jì)算準(zhǔn)確，地震作用計(jì)算考慮了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和5％偶然偏心的影響，取了9個(gè)振型計(jì)算。

1　自振周期的控制。考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的自振周期(計(jì)算時(shí)自振周期折減系數(shù)取0.8)如表1所示。從表1可得，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T3=0.7233s，平動(dòng)為主的第一自振周期Tl=1.0532s，T3／T1=0.687

2　結(jié)構(gòu)位移的控制。最大層間位移角(應(yīng)≤1／1000)、最大水平位移與層平均位移的比值(不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.5)及最大層間位移與平均層間位移的比值(不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.5)見表2，從中可以看出結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的位移均能很好地滿足規(guī)范限值。

3　樓層最小地震剪力的控制。GB50011-2001及JGJ3-2002規(guī)范中，均沒有對6度設(shè)防烈度區(qū)的樓層最小地震剪力系數(shù)值作限制，故本工程不予考慮。

4　短肢剪力墻與一般剪力墻剛度比的控制。短肢剪力墻及一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩見表3。由表中數(shù)據(jù)可見，本工程一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50％，滿足JGJ3-2002規(guī)范第7.1.2條的規(guī)定。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)措施

(一)短肢剪力墻設(shè)計(jì)

為了保證結(jié)構(gòu)有足夠的抗側(cè)剛度，設(shè)計(jì)中將電梯井道與樓梯間的剪力墻形成本結(jié)構(gòu)的核心筒，其余剪力墻采用短肢剪力墻通過連梁連接，形成了具有一定抗側(cè)力的短肢剪力墻 結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：地震作用下的抗扭能力較弱，因此，本工程設(shè)計(jì)中將一般剪力墻布置在建筑四角處，短墻肢盡量均勻?qū)ΨQ布置，以減小水平力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，且短墻肢絕大多數(shù)在兩個(gè)方向有連接，即截面型式多采用L、T型。少量短墻肢由于建筑需要采用了一字型，為了減少剪力墻平面外彎矩，設(shè)計(jì)時(shí)盡量不布置與之垂直相交的大跨度單側(cè)樓面梁，避免不了的墻肢，盡量設(shè)端柱。短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要求控制在5～8范圍內(nèi)，并且保證每一段墻肢長度不小于1.2m。另外，對短肢剪力墻的軸壓比均控制在0.6以內(nèi)，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率均大于1.2％。由于短肢剪力墻的肢長較短，故截面配筋型式參照異形柱(如圖1所示)，縱向鋼筋間距不大于200mm，箍筋肢距不大于300mm，箍筋間距100mm。

(二)連梁設(shè)計(jì)

本工程中，由于剪力墻數(shù)量較多，且比較分散，布置均勻，墻肢較短，各片剪力墻之間抗側(cè)剛度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墻受力較均勻因此，構(gòu)成剪力墻壁的主要構(gòu)件連梁無超筋現(xiàn)象。跨高比≥5的連梁按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)(頂層處按連梁的構(gòu)造要求配筋)，其余連梁按JGJ3-2002中第7.2.26條的規(guī)定設(shè)計(jì)。為保證樓層處的梁連成一個(gè)整體，框架粱、連梁及暗梁設(shè)有一定數(shù)量的縱向鋼筋拉通。

(三)樓板設(shè)計(jì)

由于核心筒處的樓板受到電梯井及樓梯開洞的削弱，使得核心筒上下兩部分平面的連接較為薄弱，故與建筑專業(yè)協(xié)商，要求該部分樓板的連接寬度不小于5m，并在設(shè)計(jì)時(shí)加厚為200mm，配雙層雙向通長筋φ12@200。為加強(qiáng)建筑物的頂部約束，提高抗風(fēng)、抗震能力，頂層樓板加厚為120mm。

五、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設(shè)計(jì)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是介于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)和一般剪力墻結(jié)構(gòu)之間的一種結(jié)構(gòu)形式，其抗震薄弱環(huán)節(jié)是建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢、“一字形”短肢剪力墻及連梁。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢會首先開裂；在地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，短肢剪力墻因截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，尤其“一字形”小墻肢破壞最嚴(yán)重；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對減小，連接短肢剪力墻間的連梁已類似普通框架梁，其受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施。例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，必要時(shí)可用一般剪力墻來調(diào)整剛度中心，使剛度中心盡量接近建筑物質(zhì)心，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；由于短肢剪力墻的抗側(cè)移剛度相對較小，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量利用電梯、樓梯間來形成一個(gè)核心筒，確保結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，共同抵抗水平力；核心筒作為主要抗側(cè)力構(gòu)件時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)保證核心筒與其結(jié)構(gòu)的連接區(qū)域可靠；短肢剪力墻的最小截面厚度要滿足規(guī)范要求的200mm。適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢厚度及長度，嚴(yán)格控制短肢剪力墻截面的軸壓比不超過規(guī)范要求，并加強(qiáng)短肢剪力墻(尤其是底部)的配筋，以提高墻肢的抗扭剛度、承載力和延性；短肢剪力墻截面小，壁薄，平面外穩(wěn)定性差，故宜在兩個(gè)方向均有梁與之拉結(jié)，連梁宜布置在各肢的平面內(nèi)，避免采用“一字形”墻肢，否則應(yīng)采取加大配筋、減小軸壓比、設(shè)置端柱等加強(qiáng)措施；高層結(jié)構(gòu)中連梁是―個(gè)耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會使結(jié)構(gòu)的延性降低，對抗震不利，故連梁設(shè)計(jì)中應(yīng)按“強(qiáng)剪弱彎”的原則進(jìn)行，如對跨高比≥15的連梁應(yīng)按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞。

六、結(jié)語

作為剪力墻結(jié)構(gòu)體系的分支，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)布置方面的靈活性和可調(diào)整性，使其各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均較一般剪力墻結(jié)構(gòu)理想，因而，在小高層住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已被廣泛采用。設(shè)計(jì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)區(qū)別于一般剪力墻結(jié)構(gòu)，多結(jié)合住宅特點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)剛?cè)徇m中，并運(yùn)用抗震概念設(shè)計(jì)的原則，采取有效的抗震措施，注重細(xì)部設(shè)計(jì)，從而做到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全、經(jīng)濟(jì)、適用。

參考文獻(xiàn)

[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)[S]

[2]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GBS0011-2001)[s]

第4篇

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)體系，框架剪力墻，結(jié)構(gòu)計(jì)算

Abstract: This paper briefly introduces the design and calculation process of 28 # building project of No.13 land in Lvshun navy camp by Dalian Ruixin real estate Co. Ltd., and explains the foundation design, structure system, calculation analysis of this project.Keywords: structure system; the frame shear wall; structure calculation

中圖分類號:TU973+.19文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、工程概述

大連瑞鑫房地產(chǎn)旅順?biāo)畮煚I十三號地塊28#樓位于大連市旅順口區(qū)水師營街道，建筑面積4640.06 m2,，地下車庫和半地下車庫各一層，地上八層，該住宅樓總高度26.90m，地下車庫層高3.0m，半地下車庫2.6m，地上各層層高均為3.0m。標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖見圖一：圖一

二、結(jié)構(gòu)體系及截面設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑功能要求和平面布置特點(diǎn)，本工程結(jié)構(gòu)采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級二級，設(shè)計(jì)使用年限50年。抗震等級:框架:三級;剪力墻：二級。 抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本加速度值為0.1g，所屬地震分組為第二組。電梯井道，水暖井為剪力墻，建筑物東西兩側(cè)在A~C軸之間布置剪力墻。本工程計(jì)算軟件為PKPM CAD結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件2010版。

1.荷載的取值：基本雪壓： 0.4KN/ m2；

基本風(fēng)壓：0.65KN/ m2；

屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 機(jī)房：7.0 KN/ m2；樓面：2.0 KN/ m2；樓梯：3.5 KN/ m2；懸挑陽臺：2.5KN/ m2；屋面：0.5 KN/ m2。

2.材料選用：

（1）混凝土：C30;基礎(chǔ)墊層: C15。:圈梁、過梁及構(gòu)造柱采用C25混凝土。

（2）鋼筋：熱軋鋼筋HPB300（）,HRB400()。

（3）填充墻：非承重填充墻采用輕集料混凝土空心砌塊；其強(qiáng)度等級不低于MU3.5(外墻不

低于MU5.0)，砂漿強(qiáng)度等級不低于Mb5。

3.主要受力構(gòu)件截面尺寸:

(1) 擋土墻墻厚250mm，剪力墻墻厚200mm。通過PKPM軟件中SATWE的計(jì)算，底層墻肢底截面的軸壓比滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010中6.4.5條的規(guī)定，軸壓比不大于0.3，墻肢兩端設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。根據(jù)6.1.10規(guī)定，抗震墻底部加強(qiáng)部位為地下一層至地上一層的范圍。

（2）柱截面尺寸：初步按400X400mm設(shè)計(jì)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)層梁布置見圖二：

圖二

（4）板：根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2010第3.6.3條，地下室頂板厚度為160mm。半地下室板厚120mm，地下及半地下室采用雙層雙向配筋。一~七層板厚100mm，其中圖三中標(biāo)注的樓板①板厚為110mm。八層及機(jī)房層板厚均為120mm，雙層雙向配筋。

三、結(jié)構(gòu)計(jì)算

1建立模型：根據(jù)建筑圖及初步設(shè)計(jì)的主要構(gòu)件截面尺寸在PKPM結(jié)構(gòu)軟件的PMCAD中建立模型。注意：填充墻上荷載加到梁上時(shí)，計(jì)算墻荷載應(yīng)是層高減去梁高。在設(shè)計(jì)參數(shù)的地震信息中，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.17規(guī)定，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)取0.7~0.8。.

2模型計(jì)算

在PKPM結(jié)構(gòu)軟件板施工圖中，計(jì)算參數(shù)的選取：樓板負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)取0.8，裂縫按0.3mm控制，地下室頂板按0.20mm控制。（混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010-2010中表3.4.5結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限制）。在樓板計(jì)算中，裂縫和撓度均滿足規(guī)范要求。

在SATWE分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義中：

在計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移比時(shí)，要選“對所有樓層采用剛性板假定”，在計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋時(shí)，則宜不選。

恒活荷載計(jì)算信息：選模擬施工加載3。

地震信息中：考慮偶然偏心，結(jié)構(gòu)位移比大于1.2時(shí)，需要考慮雙向地震作用。如果偶然偏心和雙向地震作用同時(shí)選取時(shí)，PKPM軟件程序兩者取大值。

活荷信息：柱 墻設(shè)計(jì)時(shí)活荷載折減。

調(diào)整信息：連梁剛度折減系數(shù)取0.7。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》8.1.4規(guī)定，經(jīng)軟件計(jì)算，Vf

在分析結(jié)果圖形和文本顯示中：在邊緣構(gòu)件信息修改中，將邊緣構(gòu)件設(shè)置成構(gòu)造邊緣構(gòu)件。

3.對計(jì)算結(jié)果的分析及調(diào)整

(1)軸壓比：柱(墻)軸壓比N/(fcA)指柱(墻)軸壓力設(shè)計(jì)值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力，規(guī)范采取的措施之一就是限制軸壓比。 查看: 混凝土構(gòu)件配筋，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.6和6.4.2，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》6.4.2和7.2.13對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求。軸壓比不滿足時(shí)需增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度。

經(jīng)SATWE計(jì)算，地下室及半地下室部分框架柱軸壓比大于0.85，不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.6的規(guī)定，需要加大柱的截面尺寸。

當(dāng)墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值，但又?jǐn)?shù)值較大時(shí)，可在墻肢邊緣應(yīng)力較大的部位設(shè)置邊緣構(gòu)件，以提高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變，改善剪力墻的延性，見《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.4.5和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.2.14的規(guī)定。PKPM程序?qū)Φ撞考訌?qiáng)部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構(gòu)件考慮。

(2)周期比：周期比即結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期（也稱第一扭振周期）Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期（也稱第一側(cè)振周期）T1的比值。周期比主要控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。

查看:WZQ.OUT 。

周期、地震力與振型輸出文件

(VSS求解器)

======================================================================

考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期(秒)、X,Y 方向的平動(dòng)系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)

振型號周 期轉(zhuǎn) 角平動(dòng)系數(shù) (X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù)

1 0.9482179.920.99 ( 0.99+0.00 )0.01

2 0.7631 90.041.00 ( 0.00+1.00 )0.00

3 0.5888 26.210.01 ( 0.01+0.01 )0.99

4 0.26220.100.99 ( 0.99+0.00 )0.01

5 0.1935 90.210.96 ( 0.00+0.96 )0.04

調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.4.5。周期比不滿足要求時(shí)，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于側(cè)移剛度較小，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大。調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度。 本工程在建筑物東西兩側(cè)A~C軸之間布置剪力墻，經(jīng)計(jì)算周期比為0.62，小于0.9，滿足規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)的第一、第二振型宜為平動(dòng)，扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型及以后。見《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.5.3條3款及條文說明“結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性(周期和振型)宜相近”。

剪重比：剪重比即最小地震剪力系數(shù)λ，主要是控制各樓層最小地震剪力。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.5和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.12規(guī)定，抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力不應(yīng)小于最小地震剪力系數(shù)λ。查看:WZQ.OUT，滿足規(guī)范要求。

剛度比：剛度比指結(jié)構(gòu)豎向不同樓層的側(cè)向剛度的比值（也稱層剛度比），該值主要為了控制高層結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。

查看:WMASS.OUT，剛度比滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.4.3-2和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.5.2的要求。

剛重比：結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與重力荷載設(shè)計(jì)值之比稱為剛重比。查看:WMASS.OUT：結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果

X向剛重比 EJd/GH**2=8.67

Y向剛重比 EJd/GH**2= 12.68

該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于1.4,能夠通過高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算

該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考慮重力二階效應(yīng)

（6）位移比：即樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移與平均水平位移的比值。查看:WDISP.OUT調(diào)整標(biāo)準(zhǔn):抗規(guī)3.4.4，5.5.1，高規(guī) 3.4.5,，3.7.3.

對于計(jì)算結(jié)果的判讀，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.若位移比（層間位移比）超過1.2，則需要在總信息參數(shù)設(shè)置中考慮雙向地震作用;b.驗(yàn)算位移比需要考慮偶然偏心作用，驗(yàn)算層間位移角則不需要考慮偶然偏心c.驗(yàn)算位移比應(yīng)選擇強(qiáng)制剛性樓板假定，但當(dāng)凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型，當(dāng)平面不對稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響d.最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設(shè)下的控制參數(shù)。構(gòu)件設(shè)計(jì)與位移信息不是在同一條件下的結(jié)果（即構(gòu)件設(shè)計(jì)可以采用彈性樓板計(jì)算，而位移計(jì)算必須在剛性樓板假設(shè)下獲得），故可先采用剛性樓板算出位移，而后采用彈性樓板進(jìn)行構(gòu)件分析。

四、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)部門提供的地質(zhì)報(bào)告，工程場地土層依次為耕土，含碎石粉質(zhì)粘土，全風(fēng)化板巖，強(qiáng)風(fēng)化板巖，中風(fēng)化板巖，本工程基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖，樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為6000Kpa(不考慮樁側(cè)摩阻)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中8.5.5計(jì)算，采用樁徑為0.8m，擴(kuò)大頭為1.2m，樁長為6~7米，樁端嵌入巖層均不少于0.5m，樁身混凝土強(qiáng)度等級C30。

以上主要介紹了大連瑞鑫房地產(chǎn)旅順?biāo)畮煚I十三號地塊28#樓工程的設(shè)計(jì)與計(jì)算過程，本文不足之處還望批評指正。

參考文獻(xiàn)

1.《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB50009-2001(2006年版) 中國建筑工業(yè)出版社，2006

2.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010中國建筑工業(yè)出版社，2011

3.《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010中國建筑工業(yè)出版社，2010

4.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中國建筑工業(yè)出版社，2002

第5篇

關(guān)鍵詞：住宅建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；；抗震設(shè)計(jì)

Abstract: This article mainly through engineering examples, aiming at a high-rise residential building shear wall structure design process to analyzed and discussed key points, mainly described from the structural design and layout, building structure calculation and result analysis as well as structural components such as design elements in detail.

Key words: Housing construction; structural design; seismic design

中圖分類號：F416.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號

一、工程概述

某高層住宅樓，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)；地上32層（95.9m） ，首層二層為商業(yè)，首層層高為4.8m，二層層高4.1m，二層以上為住宅，層高為2.9m；2層地下室，為車庫及設(shè)備用房，負(fù)一層層高5.6m，負(fù)二層層高3.8m。三層樓面設(shè)置了梁板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，設(shè)計(jì)使用年限為50年，安全等級為二級，建筑物抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防（丙） ；地震分組第一組，抗震設(shè)防烈度7度；基本加速度為0.10g，場地類別為二類。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置

1、抗震等級的確定

本工程考慮地下室頂板作為嵌固部位，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 （JGJ3 － 2010）第3.9.3條規(guī)定確定抗震等級；框支框架抗震等級為一級，剪力墻底部加強(qiáng)部位抗震等級為一級，非底部加強(qiáng)部位的剪力墻抗震等級為二級；地下一層抗震等級一級，地下二層抗震等級二級；整體結(jié)構(gòu)仍按一般剪力墻結(jié)構(gòu)采取抗震構(gòu)造措施。

2、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置

構(gòu)件選擇轉(zhuǎn)換層可供選擇的構(gòu)件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形結(jié)構(gòu)，斜撐、厚板等。在工程實(shí)踐中，以轉(zhuǎn)換梁的型式最常見，它設(shè)計(jì)和施工簡單，受力明確，廣泛應(yīng)用于底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中，本工程經(jīng)比較后采用了巨型梁轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。

3、標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置

標(biāo)準(zhǔn)層墻柱布置時(shí)盡量使結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心重合，以減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因此把剪力墻均勻布置在建筑物的周邊。平面形狀變化尤其凹凸較大時(shí)，在凸出部分的端部附近布置剪力墻，同時(shí)增強(qiáng)邊角部位剪力墻的剛度，加大平面遠(yuǎn)端剛度結(jié)合樓梯間及電梯間布置筒形剪力墻，用來結(jié)構(gòu)控制位移，提高抗震性能。并且在布置剪力墻時(shí)縱橫剪力墻盡量組成L形、T形，在縱橫兩個(gè)主軸方向上使剪力墻剛度基本上一致。在設(shè)計(jì)過程中，與建筑專業(yè)緊密配合，盡量使上部墻體直接落在框支柱或框架轉(zhuǎn)換梁上，而不隨便采用次梁轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)的豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度自下而上逐漸減小，混凝土強(qiáng)度等級由C50漸變至C30，剪力墻厚度由300mm漸變至200mm。

標(biāo)準(zhǔn)層住宅在剪力墻局部開設(shè)角窗，削弱了剪力墻結(jié)構(gòu)體系的整體性，針對這一不利因素，在角窗處設(shè)置了200mmX1200mm的梁（上翻600mm） ，以提高在地震作用下的結(jié)構(gòu)的整體抗扭能力；除此之外標(biāo)準(zhǔn)層框架梁截面設(shè)計(jì)為200mmX550mm，內(nèi)部梁根據(jù)使用凈高和受荷情況而定，最高不能高于600mm。標(biāo)準(zhǔn)層的核心筒位于平面中心，電梯間開洞使樓面有較大的削弱，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將核心筒內(nèi)樓板板厚加厚至150mm，并采取雙層雙向配筋，以加強(qiáng)其剛度；邊角板厚120mm且不小于板計(jì)算跨度的1/35，其余板厚不小于100mm且不小于1/35。

三、結(jié)構(gòu)計(jì)算及結(jié)果分析

住宅采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWE軟件計(jì)算分析，以SATWE的計(jì)算結(jié)構(gòu)為施工圖的主要設(shè)計(jì)依據(jù)。

1、振型及周期

住宅計(jì)算振型數(shù)為24個(gè)，計(jì)算結(jié)果顯示抗震計(jì)算時(shí)的振型參與質(zhì)量與總質(zhì)量之比為：X向?yàn)?6.05%，Y向?yàn)?6.01%；可見計(jì)算時(shí)采用的振型數(shù)是足夠的計(jì)算基本周期及扭轉(zhuǎn)因子，空間振型的周期：T1=2.82（Y方向平動(dòng)系數(shù)1.0；T2=2.49；X向平動(dòng)系數(shù)0.98） ；T3=2.18（扭轉(zhuǎn)系數(shù)0.98）根據(jù)大量工程實(shí)例的統(tǒng)計(jì)，正常情況下框架剪力墻結(jié)構(gòu)的第一自振周期大概范圍為：T1=（0.08 ～ 0.12）n（n為建筑物的層數(shù)） ，本工程第一振型的周期約為0.09n屬于在正常范圍之內(nèi)按剛性樓板假定進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，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級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9。本工程扭轉(zhuǎn)周期比Tt1/T1=0.773，滿足規(guī)范要求結(jié)構(gòu)的水平位移在規(guī)范的允許范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)的剛度合理。

住宅存在著一定的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，即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與樓層平均值之比超過1.2倍，但是其比值較小（＜1.31） ，特別是塔樓部分普遍都小于1.25，最大值都在裙樓。這是由于裙樓處的水平剛度較大，其平均層位移很小，但是由于裙樓質(zhì)心到端部尺寸很大，盡管扭轉(zhuǎn)角很小也容易造成扭轉(zhuǎn)不規(guī)則指標(biāo)超限考慮到裙樓的層間位移絕對值都很小，層間位移角值比規(guī)范限基本小一倍以上，因此，對于整個(gè)結(jié)構(gòu)的影響是比較小的。

2、轉(zhuǎn)換層剛度比

剛度比計(jì)算選用剪切剛度參數(shù)計(jì)算，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比為：X方向γ=1.198，Y方向γ=1.182，轉(zhuǎn)換層上下層側(cè)向剛度比較小；轉(zhuǎn)換層上下層的層間位移角比較接近，在轉(zhuǎn)換層處還是實(shí)現(xiàn)了側(cè)向剛度漸變的要求的。

3、動(dòng)力時(shí)程分析

住宅采用SATWE程序進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了補(bǔ)充設(shè)計(jì)。波形采用mmw－3、lan3－3，lan5－3以層間剪力和層間變形為主要控制指標(biāo)。與振型分解法結(jié)果相比，大部分樓層墻。梁配筋基本一致，說明整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)合理。設(shè)計(jì)中對薄弱樓層的配筋采取了加強(qiáng)措施。

四、結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

1、框支柱

框支柱抗震等級為一級，軸壓比不得大于0.6，對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，全長加密，且箍筋體積配箍率不得小于1.5%。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)范規(guī)定了剪力墻底部加強(qiáng)部位（從地下室底板算起至轉(zhuǎn)換層以上兩層且不宜小于房屋高度的1/10） ，其目的是在此范圍內(nèi)采取增加邊緣構(gòu)件箍筋和墻體縱橫向鋼筋等抗震加強(qiáng)措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2、轉(zhuǎn)換層樓板

框支剪力墻結(jié)構(gòu)以轉(zhuǎn)換層為分界，上下兩部分的內(nèi)力分布規(guī)律是不同的。在上部樓層，外荷載產(chǎn)生的水平力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配；而在下部樓層，由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異，水平剪力主要集中在落地剪力墻上，即在轉(zhuǎn)換層處荷載分配產(chǎn)生突變。由于轉(zhuǎn)換層樓板承擔(dān)著完成上下部分剪力重分配的任務(wù)，且轉(zhuǎn)換層樓板自身必須有足夠的剛度保證，故轉(zhuǎn)換層樓板采用C45混凝土，厚度200MM，￠10@150鋼筋雙層雙向整板拉通（采用三級鋼） 。

五、結(jié)束語

綜上分析，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了滿足建筑的使用功能的要求之外，還要使結(jié)構(gòu)體系更加合理，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，從而滿足建筑結(jié)構(gòu)合理的使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3－2010）修訂版

第6篇

關(guān)鍵字：超高層；剪力墻結(jié)構(gòu)；彈塑性靜力推覆；中震彈性

一、 工程概況：

本工程位于廣州市原楊箕村，位于廣州大道以西，中山一路以南，建筑用地面積約9500m2，總建筑面積為12.50萬m2，其中地下室面積3.71萬m2。地下室4層，為停車庫、設(shè)備用房。地上3棟塔樓，其中 F1棟49層，總高約162.4米，采用剪力墻結(jié)構(gòu)形式；F2棟47層，總高約156.1米，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)形式；F3棟45層（標(biāo)準(zhǔn)層與F2棟為鏡像關(guān)系），總高約149.8米，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)形式（3棟塔樓的第2層為商業(yè)、第3層為架空層，均已設(shè)縫與商業(yè)裙樓Q5斷開）。抗震設(shè)防烈度為 7度、Ⅱ類場地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 0.10g，特征周期0.35s，抗震設(shè)防分類為丙類。基本風(fēng)壓：W0=0.60KN/m2（n=100年）；位移計(jì)算：W0=0.50KN/m2（n=50年）； 建筑物地面粗糙度類別為D類；本文對其中F2棟進(jìn)行超限設(shè)計(jì)說明。F2棟超B級高度6.1m；部分豎向構(gòu)件在4層轉(zhuǎn)換；屬于Ⅰ類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)；標(biāo)準(zhǔn)層2-A到2-F軸方向塔樓平面突出尺寸為投影方向總尺寸55%>30%，屬于凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)。抗震性能目標(biāo)為C。

二、結(jié)構(gòu)體系

1、抗側(cè)力體系

本工程根據(jù)建筑平面設(shè)計(jì)及考慮結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力，采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層設(shè)置在建筑4層樓面。

結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件為剪力墻。各棟樓、電梯間均設(shè)置了較完整的剪力墻核心筒，標(biāo)準(zhǔn)層墻厚450～250mm（部分電梯間隔墻厚為200mm），1～3層為商業(yè)區(qū)域及架空層，層高較大（5.0～5.6m層高），為減少樓層剛度突變，保證樓層抗剪承載力無突變，對剪力墻做加厚處理，底部剪力墻大多數(shù)加厚為500mm。F2棟標(biāo)準(zhǔn)層剪力墻設(shè)置較均勻，但有局部豎向構(gòu)件無法落地，詳見轉(zhuǎn)換層平面圖（附件2結(jié)構(gòu)平面布置圖），轉(zhuǎn)換層以下X向框支柱與框支柱之間加強(qiáng)其連接（加大梁截面）。

2、樓板結(jié)構(gòu)方案

為加強(qiáng)平面剛度，保證抗側(cè)力構(gòu)件協(xié)同工作，本工程采用現(xiàn)澆混凝土梁板體系。地下室底板采用平板結(jié)構(gòu)，板厚h=600mm。地下三～地下一層采用無梁樓蓋，板厚h=300～400mm。首層（地下室頂板）采用梁板結(jié)構(gòu)，板厚200mm，2～3層商業(yè)板厚h=120mm。轉(zhuǎn)換層混凝土樓板厚度200mm，其上一層樓蓋樓板厚度h=150mm。標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度為100～150mm（視板跨度而定），避難層梁板由于局部開大洞，整層樓板厚度加強(qiáng)為150mm。核心筒內(nèi)及與核心筒相連的樓板厚150mm，天面層板厚120mm。

三、結(jié)構(gòu)分析

1、小震下彈性靜力分析：分別采用以下兩款軟件進(jìn)行計(jì)算

SATWE―高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件。

盈建科―結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限元分析軟件。周期調(diào)整系數(shù)取0.90，樓層自由度為3，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)影響。計(jì)算結(jié)果如下：

計(jì)算結(jié)果分析結(jié)果如下：

第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期之比僅為0.76，小于規(guī)范限值 0.85，說明本工程整體抗扭剛度較大，能滿足“高規(guī)”3.4.5條要求。

有效質(zhì)量系數(shù)均大于 90%，所取振型數(shù)足夠。

在風(fēng)荷載或多遇地震標(biāo)準(zhǔn)值作用下層間位移角

X、Y 方向剪重比（調(diào)整后）均滿足“抗規(guī)”第 5.2.5 條及“高規(guī)”4.3.12條要求。

在偶然偏心地震荷載作用下，部分樓層最大扭轉(zhuǎn)位移比大于1.20，屬于不扭轉(zhuǎn)規(guī)則結(jié)構(gòu)，但小于1.40，滿足“高規(guī)”3.4.5 條的要求。

側(cè)向剛度不規(guī)則按“高規(guī)”3.5.2條要求，該層側(cè)向剛度小于相鄰上一層的90%（樓層層高大于上層1.5倍時(shí)，該層側(cè)向剛度小于相鄰上層的1.1倍）（樓層側(cè)向剛度取樓層剪力/層間位移角），SATWE和盈建科結(jié)構(gòu)軟件結(jié)果均滿足該要求，側(cè)向剛度無突變。

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 75%，滿足“高規(guī)”第 3.5.3 條樓層承載力均勻性要求。

剛重比小于 2.7（大于1.4），根據(jù)“高規(guī)”5.4.1 條，須考慮 P-Δ效應(yīng)。

剪力墻最大軸壓比均小于0.5，滿足“高規(guī)”軸壓比限值。

框支框架承擔(dān)的地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的50%，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JCJ3-2010）10.2.16第7條。

按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）附錄E.0.2和E.0.3要求，轉(zhuǎn)換層設(shè)置在第2層以上時(shí)，轉(zhuǎn)換層下部與上部結(jié)構(gòu)的等效抗側(cè)剛度比γe不小于0.8，SATWE和盈建科結(jié)構(gòu)軟件結(jié)果均滿足該要求。二階效應(yīng)。

2、彈性時(shí)程分析

按地震選波三要素（頻譜特性，有效峰值和持續(xù)時(shí)間），選取 II 類場地上五組實(shí)際強(qiáng)震記錄tianran1、tianran2、tianran3、TH2TG035、DS1-S，以及二組人工模擬的場地波 user4、rengong2進(jìn)行彈性時(shí)程分析，并對分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以確保平均底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的 80%，每條地震波底部剪力不小于反應(yīng)譜法結(jié)果的 65%。

時(shí)程分析結(jié)論：

時(shí)程分析結(jié)果滿足平均底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80%，每條地震波底部剪力不小于反應(yīng)譜法結(jié)果的65%的條件。

由上述計(jì)算結(jié)果對比可見，彈性時(shí)程分析的各棟樓層內(nèi)力和位移平均值均小于安評反應(yīng)譜結(jié)果，安評反應(yīng)譜分析結(jié)果在彈性階段對結(jié)構(gòu)起控制作用。

由上述計(jì)算結(jié)果對比可見，樓層位移曲線以彎曲性為主，F(xiàn)3棟彈性時(shí)程分析的樓層內(nèi)力和位移曲線在3層轉(zhuǎn)換層處有相對來說不明顯的突變，3層以上樓層及F1棟F2棟的曲線平滑、無明顯突變，與彈性靜力分析的結(jié)果一致；曲線斜率變化最大位置接近底部，說明最大有害層間位移角位于底部樓層。根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)時(shí)，需特別保證底部加強(qiáng)區(qū)的豎向構(gòu)件延性，予以構(gòu)造加強(qiáng)。

樓層位移曲線以彎曲性為主，曲線光滑，結(jié)合彈性分析計(jì)算結(jié)果，反映結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較均勻。

2、轉(zhuǎn)換構(gòu)件中震彈性驗(yàn)算

承載力按不考慮抗震等級調(diào)整的設(shè)計(jì)值復(fù)核，各系數(shù)取值如下表：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)換構(gòu)件按中震彈性計(jì)算得出的組合內(nèi)力稍大于小震組合的內(nèi)力，但未出現(xiàn)超筋情況，詳下圖：

F2棟轉(zhuǎn)換層平面圖

F2棟轉(zhuǎn)換構(gòu)件中震彈性計(jì)算結(jié)果

3、轉(zhuǎn)換構(gòu)件大震不屈驗(yàn)算

根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)換構(gòu)件按大震不屈計(jì)算未出現(xiàn)超筋情況，配筋均在可實(shí)施的范圍，pusheover的結(jié)果顯示在罕遇地震下框支框架未見破壞，符合屈服承力設(shè)計(jì)要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示局部轉(zhuǎn)換柱配筋率較大，在后續(xù)工作中考慮加大轉(zhuǎn)換柱截面，在轉(zhuǎn)換層及相鄰下一層增設(shè)型鋼。詳下圖：

（2）結(jié)構(gòu)能力譜與罕遇地震需求譜存在交點(diǎn)（性能點(diǎn)），如下圖所示，由圖可知：在罕遇地震作用下， X向最大層間位移角1/209，Y向最大層間位移角1/191，均小于1/120，滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）中5.5.5條的規(guī)定. Y向由于建筑平面原因結(jié)構(gòu)布置很難形成框架，雖布置大量剪力墻，但其剛度仍小于X向。

（3）在推覆的過程中，塑性鉸首先出現(xiàn)在樓、電梯廳周邊剪力墻的連梁上，隨后東西山墻（2-4軸、2-15軸）、2-7軸、2-12軸交2-C的剪力墻開始出現(xiàn)塑性鉸，由于結(jié)構(gòu)平面的特點(diǎn)，隨著水平推力的增大，塑性鉸主要出現(xiàn)在平面的腰部連梁和與框架柱相連的框架梁上。從塑性鉸出現(xiàn)的過程來看，剪力墻部分墻肢進(jìn)入塑性的區(qū)域主要分布在底部加強(qiáng)區(qū)和頂部幾層，對于較快出現(xiàn)塑性鉸的剪力墻，特別是一字形剪力墻，以后的設(shè)計(jì)中，需要采用相應(yīng)的措施予以加強(qiáng)，如加設(shè)端柱、適當(dāng)加大配筋率等。而框支框架除開裂外，未出現(xiàn)混凝土受壓損傷和塑性鉸。下圖從左至右分別為小震性能點(diǎn)，中震性能點(diǎn)，大震性能點(diǎn)（Y向）構(gòu)件損傷特點(diǎn)，基底剪力及加載步數(shù)詳下表所示：

F2棟小震（左）、中震（中）、大震（右）性能點(diǎn)構(gòu)件損傷特點(diǎn)

F2棟Pushover X推覆，能力曲線與需求曲線圖

F2棟Pushover Y向推覆，能力曲線與需求曲線圖

四、結(jié)構(gòu)抗震安全性技術(shù)措施及對策

1、調(diào)整措施

1）通過調(diào)整彈性階段設(shè)計(jì)內(nèi)力，使結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)滿足彈性階段設(shè)計(jì)要求。

2）F2棟超B級高度不多，且不規(guī)則程度較少，根據(jù)《高規(guī)》3.9.4條仍按B級高度將抗震等級設(shè)為一級（框支框架部分為特一級）。F3棟通過提高結(jié)構(gòu)的抗震等級，調(diào)整彈性階段設(shè)計(jì)內(nèi)力，使結(jié)構(gòu)滿足設(shè)防烈度作用下結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件處于中震不屈服工作階段（框支框架提高至中震彈性要求），而結(jié)構(gòu)的耗能構(gòu)件處于非彈性工作階段（不屈服階段），但其損壞控制仍在可修范圍。根據(jù)《高規(guī)》3.9.4條，對于設(shè)防烈度為7度的丙類部分框支-剪力墻結(jié)構(gòu)，B級高度時(shí)，底部加強(qiáng)部位剪力墻的抗震等級為一級，框支框架的抗震等級為特一級。

3）校核JGJ3-2010第8.1.4規(guī)定，各層框架柱承擔(dān)的結(jié)構(gòu)底部地震總剪力調(diào)整按≥0.2V0或1.5Vfmax調(diào)整。

4）根據(jù)《高規(guī)》10.2.4條規(guī)定，F(xiàn)1棟、F2棟F3棟所有轉(zhuǎn)換構(gòu)件（轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱）水平地震作用下的計(jì)算內(nèi)力乘以1.9的放大系數(shù)。

2、震構(gòu)造加強(qiáng)措施

1）轉(zhuǎn)換層及其以下落地剪力墻約束邊緣構(gòu)件配筋率1.2%（抗震等級為特一級的提高至1.4%），設(shè)置芯柱，芯柱配筋率1% ；

2）底部加強(qiáng)部位剪力墻的豎向及水平分布筋的構(gòu)造配筋率提高為0.6%（抗震等級為特一級的提高到0.8%），提高底部剪力墻在大震下的抗剪、抗拉能力；

3）將框支柱軸壓比控制在較低水平，保持較好的延性，并設(shè)芯柱（配筋率1%）；有條件時(shí)可考慮設(shè)置型鋼。

4）墻體連梁：跨高比 2設(shè)交叉鋼筋， 1設(shè)交叉暗撐。

5）部分框支梁考慮增加型鋼，適當(dāng)提高其抗彎及抗剪承載力。

6）轉(zhuǎn)換層樓板加強(qiáng)措施：選用現(xiàn)澆混凝土樓面，樓板厚度為200mm，雙層雙向拉通配筋，每層每向配筋率0.3%。轉(zhuǎn)換層相鄰上下層樓板也相應(yīng)加強(qiáng)。

7）框架部分嚴(yán)格按“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮框架的延性。

8）框架柱全高采用井字復(fù)合箍，箍筋間距不大于100mm，肢距不大于200mm，直徑不小于10mm。F2棟F3棟因其框架部分承擔(dān)的傾覆力矩略大于規(guī)范限值10%，因此加強(qiáng)F2及F3框架柱的設(shè)計(jì)，縱向配筋率提高為1.3%，箍筋直徑最小使用直徑為12的HRB400級鋼筋。

五、結(jié)論

綜上所述，本工程屬于超B級高度的超限高層建筑，存在平面、豎向不規(guī)則。我們在設(shè)計(jì)中充分利用概念設(shè)計(jì)方法，對關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)定抗震性能化目標(biāo)。并在抗震設(shè)計(jì)中，采用多種程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈性、靜力彈塑性計(jì)算分析，除保證結(jié)構(gòu)在小震下完全處于彈性階段外，還根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010），對結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震和罕遇地震下，進(jìn)行了詳盡的性能分析，得出相應(yīng)的性能目標(biāo)。計(jì)算結(jié)果表明，各項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)良好，基本滿足規(guī)范的有關(guān)要求。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果和概念設(shè)計(jì)方法，對關(guān)鍵、重要構(gòu)件和薄弱部位作了適當(dāng)加強(qiáng)，以保證在地震作用下的延性。

參考文獻(xiàn)：

【1】：JGJ3-2002 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 2002

第7篇

關(guān)鍵詞:短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 抗震性能；判定；配筋方式

1短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的布置原則

①短肢剪力墻主要布置在房間間隔墻的交接處，墻肢的數(shù)量要根據(jù)具體的抗側(cè)力要求進(jìn)行確定，不能過多或過少，以免結(jié)構(gòu)過剛或者過柔。

②短肢剪力墻應(yīng)該盡量均勻布置，以保證建筑物的剛心和質(zhì)心相一致，避免在地震中發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

③在結(jié)構(gòu)布置上，短肢剪力墻盡量對齊拉直，使其形成成片的聯(lián)肢抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。

④當(dāng)水平荷載較大時(shí)或者建筑物造型不規(guī)則時(shí)，應(yīng)該在平面外各角點(diǎn)及邊緣處布置短肢剪力墻來滿足結(jié)構(gòu)平面剛度的要求和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。

⑤為了避免墻肢凸出各間隔墻表面。墻肢一般不宜過厚。

2短肢剪力墻與普通剪力墻和異型柱的界定

短肢剪力墻是指墻肢的高度與厚度的比值(高厚比)為5～8倍的剪力墻;一般剪力墻是指墻肢高厚比大于8的剪力墻。當(dāng)墻肢高厚比≤4時(shí)則是異型柱。

3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的界定

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的判別標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)構(gòu)工程師比較關(guān)心的問題。目前從一些地方規(guī)定和各種資料看,采用的判別方法主要有三種:

3.1按抗傾覆力矩來判別

當(dāng)結(jié)構(gòu)中的短肢剪力墻第一振型底部地震傾覆力矩占底部地震總傾覆力矩的40%～50%時(shí),則可以認(rèn)為該結(jié)構(gòu)屬于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)占底部地震總傾覆力矩小于40%是可認(rèn)為是一般剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.2按所承受荷載面積來判別

當(dāng)短肢剪力墻所承擔(dān)樓面負(fù)荷的面積占全部樓面面積的比值,對于多層建筑占60%以上,對于高層建筑占50%以上,則可以確認(rèn)該結(jié)構(gòu)為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.3按短肢剪力墻截面面積與全部剪力墻截面面積的比值來判別

當(dāng)短肢剪力墻截面面積占全部剪力墻截面面積的比值大于50%時(shí)可確定為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

4短肢剪力墻的性能特點(diǎn)

目前關(guān)于短肢剪力墻研究的文獻(xiàn)很多,總體認(rèn)為在中、小高層建筑結(jié)構(gòu)中,聯(lián)肢墻的單肢高厚比在5～8之間是一個(gè)剛度急劇變化的臨界點(diǎn),當(dāng)單肢高厚比超過這個(gè)限值時(shí),剛度和承載力會緩慢增長；當(dāng)高厚比小于這個(gè)限值時(shí),其承載力會急劇減小。從這一點(diǎn)來看,高規(guī)將短肢剪力墻的高厚比定義在5～8之間是合理的。

墻肢的高厚比小于5的小墻肢,難以形成聯(lián)肢剪力墻,如果連梁剛度大就形成剪切變形為主的壁式框架,連梁剛度小容易形成抗側(cè)剛度差的獨(dú)立墻,甚至異形柱框架,抗震性能都不好。另一方面,對雙肢短肢剪力墻在低周期反復(fù)水平荷載作用下,其破壞屬彎剪形破壞,具有一定的耗能能力。

另外通過研究也發(fā)現(xiàn)作為聯(lián)肢的短肢剪力墻,其左右墻肢的應(yīng)力分布近似滿足平面假定；有翼墻的墻肢受力明顯優(yōu)于無疑翼墻的墻肢；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)承擔(dān)的總彎矩中局部彎矩所占的比例可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整體彎矩所占的比例,且隨著肢厚比的增加這種趨勢更加明顯；在均部水平荷載或三角形水平荷載下,短肢剪力墻的側(cè)移曲線是彎剪形的。

總之,短肢剪力墻是介于異型柱及一般剪力墻之間的一種構(gòu)件形式,在墻肢高度與厚度之比較小時(shí)(如接近4),其受力性能更接近于異型柱,反之則更接近于普通剪力墻。由于短肢剪力墻的截面特點(diǎn),在一般情況下其在地震作用下的破壞形態(tài)是彎剪破壞。

5規(guī)范對短肢剪力墻的要求:

由于短肢剪力墻抗震性能相對普通剪力墻結(jié)構(gòu)較差,所以《高規(guī)》對短肢剪力墻的要求比一般剪力墻要嚴(yán)格,總結(jié)歸納詳見表1。

表1 規(guī)范對短肢剪力墻的要求

項(xiàng)目 規(guī)定

結(jié)構(gòu)最大適用高度 比剪力墻結(jié)構(gòu)的使用高度適當(dāng)降低,7度和8度時(shí)分別不應(yīng)大于100m和60m

筒體或一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩 不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%

抗震等級 應(yīng)比一般剪力墻結(jié)構(gòu)提高一級

軸壓比 抗震等級1、2、3級分別不大于0.5、0.6、0.7,無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻還應(yīng)減小0.1

上部樓層剪力Q增大系數(shù) 除按照一般剪力墻結(jié)構(gòu)的要求調(diào)整底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值外,其他各層短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值,一級、二級分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2

全部縱向鋼筋最小配筋率 底部加強(qiáng)區(qū)不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%

最小截面厚度 不應(yīng)小于200mm

7、8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)的布置要求 宜設(shè)置翼緣。一字墻平面外不宜布置與之單側(cè)垂直相交的樓面梁

6短肢剪力墻配筋方式分析

短肢剪力墻高厚比位于柱與一般剪力墻之間,在實(shí)際工程中,其配筋方式也由于工程設(shè)計(jì)者的個(gè)人習(xí)慣不同而有所差別。一般有兩種配筋方式:第一種按柱配筋方式,縱筋基本均勻布置在剪力墻周邊；第二種按剪力墻配筋方式,在墻端部設(shè)置暗柱,縱筋主要配置在暗柱內(nèi)(見圖1、圖2)。

圖1第一種按柱配筋方式

1- 暗柱；2-剪力墻

圖2第二種按剪力墻配筋方式

以上兩種配筋方式,無論是第一種還是第二種都有一定的不合理性,分析如下:

5.1按柱配筋方式

與柱配筋相同,縱筋基本均勻配置在周邊。而剪力墻的特點(diǎn)是平面內(nèi)剛度大,承載力大,平面外剛度和承載力均相對較小。短肢剪力墻受力性能與一般剪力墻接近,變形后符合平面假定,受力時(shí)平面內(nèi)兩端受力大,因此,縱筋配置應(yīng)集中在端部才能發(fā)揮鋼筋強(qiáng)度。

按照柱配筋方式墻肢中部配筋因距中和軸較近,不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度。同時(shí)參照異形柱配筋特點(diǎn),異形柱配筋要求配置在端部邊緣及折角處,腹部考慮受力翹曲影響,僅配置構(gòu)造鋼筋。由此可見按照柱配筋的方式與短肢剪力墻受力特點(diǎn)不符,配筋不合理。

第8篇

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

中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

隨著城市化進(jìn)程的加快，人們對于住宅樓的需求也越來越多。廣闊的市場前景促進(jìn)了建筑行業(yè)的興起與發(fā)展，建筑的安全性、經(jīng)濟(jì)性也越來越受到人們的關(guān)注。小高層住宅樓的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅能夠提升建筑本身的抗震能力，而且建筑本身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能為企業(yè)減少不小的成本支出。

小高層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型

小高層住宅采用的結(jié)構(gòu)模型主要有框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)。但是隨著人們對住宅的空間要求越來越高，原有的框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足人們對于空間分隔的要求了，因此，新型的結(jié)構(gòu)模式應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)在小高層建筑普遍采用的結(jié)構(gòu)類型主要有“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”和“異形柱框架結(jié)構(gòu)”。

（一）異形柱結(jié)構(gòu)

異形柱結(jié)構(gòu)主要包括異形柱框架結(jié)構(gòu)和異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。異形柱是多肢的，它的剪切中心主要分布在平面范圍以外，荷載時(shí)會產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力和翹曲應(yīng)力，由于剪應(yīng)力的存在，經(jīng)常會造成柱肢出現(xiàn)裂縫。加上異形柱具有變形能力低、延展性較差的劣勢，所以經(jīng)常會出現(xiàn)建筑材料的破損。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前必須要通過可靠的計(jì)算和必要的構(gòu)造措施來保證建筑材料的剛度，從而防止建筑材料的損壞。

（二）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)，是指在規(guī)定的水平作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%，這就要求短肢剪力墻的截面厚度不能小于300mm，墻肢的截面高度需要是墻肢厚度的4-8倍左右。這種結(jié)構(gòu)布置比較靈活，能夠很好的結(jié)合建筑平面，不會和建筑的使用功能產(chǎn)生沖突。再者，這種結(jié)構(gòu)能夠很好的利用中心剪力墻力的作用，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)對剛度的要求。

經(jīng)過兩者的比較，發(fā)現(xiàn)“短肢剪力墻”這種模式比較適合現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，一方面能夠滿足居民對建筑空間的需求，另一方面，也可以保證結(jié)構(gòu)的剛度和承載力達(dá)到最佳水平，從而保證住宅的安全性。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的選擇

（一）建筑豎向體型優(yōu)化

小高層建筑的豎向體型不宜有過大的外挑和內(nèi)收，豎向體型應(yīng)該遵行規(guī)則、均勻的要求，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的選擇需要上小下大，從下至上，逐漸遞減。不要采用變化較大的結(jié)構(gòu)類型，較大的結(jié)構(gòu)變化會在建筑內(nèi)部產(chǎn)生薄弱部位，這種片面追求美觀的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不僅為施工企業(yè)帶來了不小的經(jīng)濟(jì)成本，而且在安全度上也大打折扣。

（二）建筑平面的優(yōu)化

在小高層建筑過程當(dāng)中結(jié)構(gòu)的平面形狀應(yīng)該遵循簡單、規(guī)則、乘載力分布比較均勻的結(jié)構(gòu)原則。對于建筑平面的設(shè)計(jì)不宜過長。建筑體型的過長會導(dǎo)致永久縫的缺失，超長的結(jié)構(gòu)建筑會使非荷載應(yīng)力增大，從而會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的配筋的使用。建筑物在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該保證長寬比不宜過大，因?yàn)榻ㄖ飪蓚€(gè)主軸方向上的動(dòng)力特性相差過大會使其在風(fēng)力或者水平地震的作用下產(chǎn)生的效應(yīng)相差較大，進(jìn)而導(dǎo)致平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

（三）概念設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注重概念的設(shè)計(jì)，在建筑方案設(shè)計(jì)的過程中，建筑師就應(yīng)該積極參與進(jìn)去，提出自己的見解和建議。優(yōu)秀的建筑作品需要建筑工作的設(shè)計(jì)人員、高層管理人員以及成本預(yù)算人員的參與，在設(shè)計(jì)美觀的同時(shí)，保證建筑的安全性以及經(jīng)濟(jì)性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要盡可能的促使建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置和豎向設(shè)置達(dá)到簡單、規(guī)則以及均勻的要求.控制建筑物的建筑高度，盡量避免使用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、大底盤多塔結(jié)構(gòu)等復(fù)雜的小高層結(jié)構(gòu)模型。只有保持合理的剛度和承載力，才能保證在受到較大外力下建筑物的完好無損。

（四）剪力墻的設(shè)計(jì)

剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是小高層住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，剪力墻設(shè)計(jì)的好壞涉及到整個(gè)建筑施工的全程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足建筑物原有的建筑功能的基礎(chǔ)上，剪力墻最好沿周邊均勻、集中布置，在建筑物負(fù)載較大的部位，剪力墻的布置間距應(yīng)該保持在合理的水平之下。抗震剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要沿主軸方向或者其他方向雙向布置，避免使用單向布墻的布置形式。剪力墻的截肢面應(yīng)該盡量簡單規(guī)則，避免出現(xiàn)獨(dú)立的小墻肢。結(jié)合平面合理布置剪力墻的位置，控制剪力墻的間距，保證剛度中心和質(zhì)量中心的重合，減少地震作用下的墻體扭轉(zhuǎn)，從而保證建筑物的安全性。

（五）材料的選擇

首先在材料選擇上，最好選擇抗壓性較好的混凝土，盡量選用高標(biāo)號的混凝土。這樣不僅可以有效的減少建筑物的截面，增加了建筑物的使用空間，而且很好的減輕了建筑材料在建筑總體占用上的比重。

實(shí)際應(yīng)用

（一）結(jié)構(gòu)方案選擇

經(jīng)過經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的核算以及抗震反應(yīng)程度的分析，小高層結(jié)構(gòu)方案的選擇應(yīng)該是采用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系。在對這個(gè)住宅樓的平面設(shè)計(jì)過程中，需要保持結(jié)構(gòu)的平面形狀和整體剛度相協(xié)調(diào)。采用雙向設(shè)置，從平面上看，盡量保持對直。在豎向配置當(dāng)中，需要保證建筑物的內(nèi)收，防止力的分配不均導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。房屋的抗側(cè)強(qiáng)度中心盡量符合作用力的分布，防止房屋的扭轉(zhuǎn)。

（二）抗震能力分析

根據(jù)對建筑剪力墻的肢長和厚度的對比，計(jì)算出肢長與肢厚的比例，如果肢長與肢厚的比重大于或等于5.0時(shí)，在結(jié)構(gòu)的選擇上就應(yīng)該把短肢剪力墻作為最終的結(jié)構(gòu)選擇。這種剪力墻不僅擁有著良好的平面內(nèi)剛度，而且在平面外剛度上也有著不錯(cuò)的效果，這就為抗震方面做了良好的剛度準(zhǔn)備。另外，對于樓板的選擇要考慮其彈性變形的情況，保證其有一定的扭轉(zhuǎn)空間。

剪重比的控制標(biāo)準(zhǔn)也能反映墻體承受地震作用大小的重要指標(biāo)之一，對于地震力的計(jì)算應(yīng)該適中，計(jì)算的程度既不能偏大，也不能太小，原因是短肢剪力墻在抗震能力上有較大的缺陷，如果在抗震時(shí)剪力墻承受的壓力太大，很有可能在抗震能力上達(dá)不到相關(guān)的水平。

軸壓比的比值也能夠在一定程度上反映建筑物的抗震水平，在建筑施工中，要對軸壓比做好相關(guān)的控制，切忌軸壓比過大，當(dāng)軸壓比超過一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，柱的延展性就會變差，在地震作用下，就會缺乏延展的空間，從而導(dǎo)致建筑物的不穩(wěn)定。

（三）結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析

工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅僅需要對建筑物的美觀程度以及抗震能力上作必要的計(jì)算和選擇，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)的合理設(shè)計(jì)也是影響工程最終方案選擇的重要因素，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)的選擇不僅需要對混凝土以及鋼筋的用量做合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)算，而且需要對其強(qiáng)度做出嚴(yán)格的檢驗(yàn)。經(jīng)濟(jì)成本的投入也許是鋼筋混凝土不能選擇最優(yōu)質(zhì)量的影響因素，但那不是唯一的。建筑物不同的結(jié)構(gòu)選擇對建筑物原材料的選擇也是不一樣的，對于不需要高負(fù)載的建筑結(jié)構(gòu)來說，高質(zhì)量的材料選擇不僅會造成資源的浪費(fèi)，而且會提高建筑物的建筑成本。另外，建筑原材料的重量對建筑物的影響也是要考慮在內(nèi)的。

結(jié)束語：

綜上所述，建筑物結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)貫穿建筑過程的始終，對于建筑物方案的選擇不僅對建筑物質(zhì)量的好壞有著重要的影響，而且對于企業(yè)減少經(jīng)濟(jì)成本具有重要意義。因此，就需要設(shè)計(jì)師們根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)要求，做出精準(zhǔn)的方案選擇，達(dá)到施工最優(yōu)的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王少寒.小高層住宅結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)[J].林德工程有限公司.2010(03).

第9篇

關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；選型因素分析

Pick to: from the engineering design of the structure of watch; We can see, the role is more complex, we should focus on the integral structure to some weak links such as stress concentration site, link node, the main antioxidant lateral force component of strengthening processing.

Keywords: structure design; Selection factor analysis

中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號

1樓蓋設(shè)計(jì)

1.1板的設(shè)計(jì)

1.1.1板厚取值

現(xiàn)澆樓蓋中,板的混凝土用量約占整個(gè)樓蓋的50%～60%,板厚的取值對樓蓋的經(jīng)濟(jì)性和自重的影響較大,在滿足板的剛度和構(gòu)造要求的前提下,應(yīng)盡量采用較薄的板,雙向板的最小板厚度為80mm,板的厚度與跨度的最小比值:四邊簡支板為1/40,連續(xù)板為1/50。工程最大板跨為5m,其余板跨均小于4m,考慮到工程為住宅樓,板內(nèi)有埋機(jī)電暗管,因此小于4m的板跨板厚也取100mm,5m板跨板厚取140mm。

1.1.2板的配筋

板的配筋主要對板中某些不合理的配筋進(jìn)行調(diào)整,如工程衛(wèi)生間,陽臺處,標(biāo)高都為H-0.05m.PKCAD配筋時(shí)一般對負(fù)筋在板有高差情況下也通長配筋。

1.1.3支座負(fù)筋直徑的取值

對于工程的設(shè)計(jì),一般板厚都≥100mm根據(jù)簡支板現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出的最小構(gòu)造支座負(fù)筋為ø8@200,這與舊規(guī)范所給的ø6@200合適,因?yàn)?oslash;6@200的筋太軟,鋼筋架易被踩蹋,致使負(fù)筋的有效高度很低而發(fā)揮不了構(gòu)造負(fù)筋的作用1現(xiàn)行所規(guī)定使用的ø8鋼筋雖比ø6鋼筋要好些,但如不采取其它措施,也同樣易產(chǎn)生構(gòu)造負(fù)筋變位。

2梁設(shè)計(jì)

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,大量建筑的興建,建筑人員根據(jù)建筑功能和環(huán)境條件有目的的選擇主次梁樓（層）蓋的設(shè)計(jì)方案也隨之增多,同時(shí)也出現(xiàn)在主次梁樓蓋設(shè)計(jì)中應(yīng)怎樣合理布置柱網(wǎng)的綜合效益最好。究竟應(yīng)該選擇短跨為主梁還是選擇長跨為主梁,在框架梁的彈性受力分析和承載力計(jì)算時(shí),是否應(yīng)該考慮現(xiàn)澆板的共同工作效應(yīng),如何有意識地對端跨進(jìn)行調(diào)整會更有利。

2.1如何合理布局主次

梁與柱網(wǎng)主次梁體系的傳力途徑從廣義講是樓面荷載通過板傳給次梁,再由次梁通過受彎傳給主梁,最后由主梁傳給柱子。在支承和傳遞荷載的過程中,主次梁的變曲變形,I均與它們各自承擔(dān)的彎矩Mi及其自身跨度的平方成正比,而與彈性模量E和彎曲平面內(nèi)截面慣性矩Ii成正比,另一方面,從設(shè)計(jì)要求來分析,建筑功能要求主次梁所占的結(jié)構(gòu)空間高度越小越好。

因此,工程做主次梁樓蓋的柱網(wǎng)布置時(shí)考慮上述影響優(yōu)先選擇的柱網(wǎng)是矩形以短跨為主梁,長跨為次梁,而且短跨與長跨的比例應(yīng)小于0.75比較經(jīng)濟(jì),工程一般比較常取0.65～0.7,這樣設(shè)計(jì)出來的主次梁截面高度能協(xié)調(diào)一致,從而保證樓蓋的結(jié)構(gòu)高度最小1另一方面,從工程的使用功能和建筑美學(xué)方面考慮,主梁的布置是依據(jù)房間布局而定的。

以短跨主梁截面尺寸為300mm×600mm,次梁截面尺寸為200mm×300mm現(xiàn)澆板厚為90mm,在正常使用荷載作用下。

2.2現(xiàn)澆板的考慮

在水平荷載作用下,通過框架梁和現(xiàn)澆板的共同受彎來約束柱頂?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng),使柱子產(chǎn)生自上而下的反彎曲,從而形成樓架作用由于梁板的共同作用,不僅提高了框架梁的截面剛度,還提高了梁端負(fù)彎矩承載能力。因此設(shè)計(jì)工程時(shí)特別注意了下列問題:

（1）框架彈性受力分析時(shí)框架梁的合理截面形式在進(jìn)行整體現(xiàn)澆梁板分析時(shí),本人為計(jì)算方便,把框架梁簡化為矩形截面（與無樓板或預(yù)制樓板的空框架一樣計(jì)算,很顯然這與現(xiàn)澆梁板框架結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能不符。

若在進(jìn)行整體現(xiàn)澆梁板的框架分析時(shí),框架梁的線剛度僅取矩形截面IR值,計(jì)算得出的自振周期明顯偏大,而實(shí)際上框架位移值要比計(jì)算值小,則該框架結(jié)構(gòu)實(shí)際承受的地震作用及其效應(yīng)都將比計(jì)算值大。

在垂直荷載作用下的梁端負(fù)彎矩計(jì)算值偏大,而跨中正彎矩值卻偏小等。所以,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)整體現(xiàn)澆梁板共同工作的特性和原理,按規(guī)范規(guī)定的有效翼緣寬度,將現(xiàn)澆板作為框梁架的翼緣,共同參與彈性受力分析。

（2）梁端負(fù)彎矩鋼筋的合理分布范圍對作為框架梁翼緣的現(xiàn)澆板內(nèi)與架肋平行的鋼筋參與梁端正截面抗彎承載力工作的問題,在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）和《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）中都未很明確的規(guī)定。

所以,設(shè)計(jì)時(shí)按矩形截面進(jìn)行極限承載力計(jì)算所需的梁端負(fù)彎矩鋼筋與無現(xiàn)澆板的空框架梁一樣布置在梁筋頂部的寬度范圍之內(nèi),而翼緣板內(nèi)平行于梁肋的鋼筋則按現(xiàn)澆板的受力或構(gòu)造要求設(shè)計(jì)布置,這無形之中增加了梁支座處負(fù)彎矩鋼筋的配筋量,導(dǎo)致負(fù)屈服彎矩的相應(yīng)提高,由于作為梁翼緣板內(nèi)平行梁肋的鋼筋參與梁端抗彎承載力的工作,支座處的負(fù)屈服彎矩明顯要比無翼緣矩形梁的負(fù)屈服彎矩提高,這時(shí)裂縫可能不會出現(xiàn)在框架梁上而先在柱上出現(xiàn)塑性鉸,形成強(qiáng)梁弱柱現(xiàn)象。

為實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)目的,保證在罕遇地震時(shí),能很快地在梁端附近出現(xiàn)塑性鉸線,形成具有延性的結(jié)構(gòu)體系。應(yīng)將按設(shè)計(jì)荷載,地震作用計(jì)算所需的梁端彎矩鋼筋合理地分布在梁肋及其有效的翼緣寬度范圍之內(nèi)。

至于多少有效翼緣寬度內(nèi)的鋼筋可以被考慮,共同參加梁支座正截面的抗彎工作也暫時(shí)沒有定論。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取每一梁側(cè)的6倍的板厚范圍內(nèi)的板上,下鋼筋參與共同抗彎。

在工程設(shè)計(jì)時(shí)為保證以上（1）,（2）兩點(diǎn)的共同作用,梁端彎矩在SATWE程序的調(diào)整信息下進(jìn)行調(diào)整,梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取0.8～1.0。

（3）梁跨中彎矩的取值

在工程的設(shè)計(jì)過程中未考慮活荷載的不利分布,而僅按滿布計(jì)算,考慮該工程層數(shù)只有6層,可通過調(diào)整跨中彎矩增大系數(shù)來加大梁的跨中彎矩,以達(dá)到考慮活荷載不利分布影響的目的,彎矩增大系數(shù)的取值范圍為1.0～1.3對于考慮活荷載不利分布的各層,此系數(shù)不起作用。

（4）梁扭矩折減工程的現(xiàn)澆樓板采用剛性樓板假定。這時(shí)宜考慮樓板對梁抗扭的作用而對梁的扭矩進(jìn)行折減,折減系數(shù)一般為0.4～1.0對于該工程折減系數(shù)取0.4。若考慮樓板的彈性變形,梁的扭矩不應(yīng)折減。

（5）梁剛度增大

主要考慮現(xiàn)澆樓板對數(shù)值的作用,樓板和梁連成一體按照“T”形截面梁工作,而計(jì)算時(shí)梁截面取矩形,因此可將現(xiàn)澆樓面中梁的剛度放大,通常現(xiàn)澆樓面的邊框梁取1.5,中間框架梁取2.0。

2．3關(guān)于次梁受力

工程所用的設(shè)計(jì)軟件PK引入了構(gòu)件的內(nèi)力大小與其剛度成正比,并由變形協(xié)調(diào)條件確定。根據(jù)空間三維分析,次梁不再像平面框架分析方法中那樣作為荷載加到主梁上,而是與主梁共同作用。

其次從結(jié)構(gòu)中可以看出,局布結(jié)構(gòu)布置較復(fù)雜,主次梁有時(shí)很難確定,梁的支座和跨長也就很難確定,只能根據(jù)剛度條件來計(jì)算其實(shí)際受力狀況,不過,大多數(shù)情況下,對于框架梁,一般以柱間距為一跨這與平面框架分析是一致的,但對于非框架梁,應(yīng)該一榀框架梁到另一榀框架梁之間為一跨。

2．4主次梁相交導(dǎo)致后果

主次梁相交時(shí),當(dāng)主梁兩側(cè)的次梁跨度相差過大而在主梁中引起的扭矩以及次梁邊跨與主梁相交在主梁中引起的扭矩往往容易被忽視,其后果將導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的可靠程度降低,留下事故隱患,甚至誘發(fā)安全事故。

因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中慎重考慮主次梁相交在主梁中引起扭矩的作用。根據(jù)扭矩的大小采取構(gòu)造抗扭措施,或通過計(jì)算來進(jìn)行梁的抗扭設(shè)計(jì),而不要隨意把次梁兩端假定為鉸支來考慮忽視扭矩的作用。這樣做提高了建筑結(jié)構(gòu)的可靠度,消除了事故隱患,尤其要盡量避免主次梁相交時(shí)次梁靠近主梁支座這種情況,以免在主梁中產(chǎn)生過大的扭矩而使梁的抗扭截面尺寸不夠,產(chǎn)生抗扭超筋現(xiàn)象。

2．5箍筋加密

工程抗震設(shè)計(jì),框架梁的梁端1.5h～2.0h（h為梁高）范圍內(nèi)箍筋需要加密,這是為了使梁端可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)域有較好的延性,這是抗震設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求，顯然構(gòu)件除了要滿足抗震構(gòu)造要求外,還需保證在受力狀態(tài)的安全,如梁還應(yīng)滿足豎向荷載作用（或與水平荷載組合作用）下抗剪承載力的要求,以此確定抗剪箍筋的數(shù)量。

但工程所用的PK軟件只輸出框架梁端（節(jié)點(diǎn)）處的剪力和箍筋面積,梁其余部分的剪力和箍筋面積的變化情況不得而知,導(dǎo)致用程序計(jì)算時(shí)在加密區(qū)105h～2.0h長度內(nèi)滿足梁端部受力和構(gòu)造要求（如箍筋間距為100）,而在非加密區(qū)（1.5h～2.0h以外）范圍內(nèi)的箍筋數(shù)量則按加密區(qū)數(shù)量50%（如間距200）配置,本人認(rèn)為這是不安全的,框架梁的剪力,在豎向均布荷載作用下,剪力反對稱,若中間的箍筋數(shù)量按加密區(qū)數(shù)量的50%配置,則加密區(qū)的長度至少需要L/4（L為梁長）。

因此,做設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視這一現(xiàn)象,最好由端部剪力和梁上荷載計(jì)算出中間部分的剪力進(jìn)行配置箍筋,如果設(shè)計(jì)時(shí)間不允許,為安全起見,結(jié)合有經(jīng)驗(yàn)工程師的經(jīng)驗(yàn),在梁全長范圍內(nèi)都按端部最大剪力配置箍筋,最大間距為100mm或150mm,這在水平荷載較大時(shí)也不會浪費(fèi)多少鋼筋。

3柱設(shè)計(jì)

工程框架柱設(shè)計(jì)的一個(gè)突出問題就是鋼筋混凝土柱的軸壓比問題，在設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn),框架柱的斷面由軸壓比限值確定，這往往使柱子斷面很大,一方面,這樣大的柱子,很容易使柱的剪跨比大于2而形成短柱；另一方面,由于柱斷面很大,占去了許多建筑空間,工程師們不易接受,同時(shí),由于自重增大,引起地震反應(yīng)增大,造成惡性循環(huán)。

3．1工程軸壓比限值的實(shí)質(zhì)

規(guī)范通過限制軸壓比,主要是希望柱發(fā)生延性好的大偏心受壓破壞,從而保證框架柱有足夠的變形能力在高軸壓比情況下V-滯回環(huán)骨架曲線的下降段比較陡,滯回環(huán)的豐滿程度差,在循環(huán)次數(shù)不多的情況下,框架柱喪失的承載力較大,耗能的能力較差,在低軸壓比情況下V-滯回環(huán)骨架曲線下降段比較平緩,框架柱承受變形能力較大,而承載力降低不明顯,對軸壓比加以限制,即要求在滿足一定層間變形時(shí),在反復(fù)荷載作用下滯回曲線在第三個(gè)循環(huán)抗力下降量不超過前一個(gè)循環(huán)抗力下降量,保證在大變形下,仍有穩(wěn)定的承載能力,從而保證框架柱“大震不倒”。

3．2影響工程的因素

（1）選用矩形截面柱的原因框架柱的斷面形狀將直接影響著柱截面界限破壞時(shí)鋼筋和混凝土內(nèi)應(yīng)變,應(yīng)力的分布和混凝土受壓邊緣的極限應(yīng)變,從而影響到不同的截面形式的框架柱,反映出的強(qiáng)度變形特性是不一樣的,在相同條件下,圓形柱的軸壓比限值可提高10%左右，但本工程為住宅建筑,考慮房間布局的因素,只選用矩形截面的柱而不考慮選擇圓柱。

（2）剪跨比的確定建立在截面界限破壞基礎(chǔ)上的軸壓比公式中,未考慮剪應(yīng)力的影響,也沒有體現(xiàn)出剪跨比的影響,事實(shí)上,剪跨比能夠大體反映截面上彎曲正應(yīng)力與剪切應(yīng)力的比例關(guān)系,因而是框架柱破壞形式的主導(dǎo)因素。

通常認(rèn)為框架柱的剪跨比越大,延性越好。在一般配筋條件下,當(dāng)入>2時(shí),框架柱在橫向水平剪力作用下,一般都會發(fā)生延性好的彎曲破壞；當(dāng)入≤2時(shí),框架柱就變成了短柱,在橫向水平剪力作用下,一般發(fā)生延性差的剪切破壞1這種情況在工程中出現(xiàn)在與樓梯休息平臺相連的框架柱和墻有大開窗處的框架柱。對與短柱工程采取全長加密,取ф8@100。

（3）箍筋約束的影響在利用界限破壞條件推導(dǎo)框架柱的軸壓比限值時(shí),并沒有考慮箍筋約束的有利影響,箍筋能改善混凝土的受力性能,特別是能提高混凝土受壓邊緣的最大壓應(yīng)變。