住宅楼结构设计范例6篇

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住宅楼结构设计范文1

【关键词】: 结构设计; 合理; 分析

1 工程概况

某工程, 是一幢底层商业网点的单元式住宅楼, 建筑面积8 994 m2 , 建筑层数为6.5层, 总高度23.5 m, 建筑占地1 260 m2。工程自然备件: 基本风压0.8 kN /m2 , 地基承载力特征值300 kPa。

2结构选型

建筑物的结构设计, 不仅要求具有足够的承载力, 而且必须使结构具有足够抵抗侧力的刚度, 使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内,基于上述基本原理, 工程综合分析了结构的适用, 安全, 抗震, 经济, 施工方便等因素, 选取结构为框架体系, 由钢筋混凝土框架承担竖向力和侧力。钢筋混凝土框架刚度布置相对比较均匀, 在满足建筑功能情况下, 尽量减少平面扭转对结构的影响。

由于工程体型相对简单, 满载较均匀, 且桩端下不在软弱下卧层, 桩型为端承摩擦桩, 所以工程只在±0.000以上19轴与20轴间设100 mm宽的防震缝, 同时兼作伸缩缝。

3楼盖设计

工程选用的是主次梁楼盖, 主次梁楼盖虽然存在着结构高度较大和模板安装制作比较复杂的问题, 但却具有下列优势:

①楼盖混凝土折算厚度最小, 自重最轻;

②开间大, 房间布局灵活;

③承载力大;

④对结构整体刚度的贡献比平板和双向密肋楼盖要大得多。

3.1板的设计

3.1.1板厚取值

现浇楼盖中, 板的混凝土用量约占整个楼盖的50% ~60% , 板厚的取值对楼盖的经济性和自重的影响较大, 在满足板的刚度和构造要求的前提下, 应尽量采用较薄的板,双向板的最小板厚度为80 mm, 板的厚度与跨度的最小比值: 四边简支板为1 /40, 连续板为1 /50。工程最大板跨为5m, 其余板跨均小于4 m, 考虑到工程为住宅楼, 板内有埋机电暗管, 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

板的配筋主要对板中某些不合理的配筋进行调整, 如工程卫生间, 阳台处, 标高都为H0.05 m.PKCAD配筋时一般对负筋在板有高差情况下也通长配筋。

3.1.3支座负筋直径的取值

对于工程的设计, 一般板厚度≥100 mm。根据简支板现行混凝土结构设计规范给出的最小构造支座负筋为φ8@200, 这与旧规范所给的φ6@200合适, 因为φ6@200的筋太软, 钢筋架易被踩蹋, 致使负筋的有效高度很低而发挥不了构造负筋的作用。现行所规定使用的φ8钢筋虽比φ6钢筋要好些, 但如不采取其它措施, 也同样易产生构造负筋变位。

4梁设计

随着我国城市经济的迅速发展, 大量建筑的兴建, 建筑人员根据建筑功能和环境条件有目的的选择主次梁楼(层) 盖的设计方案也随之增多, 同时也出现在主次梁楼盖设计中应怎样合理布置柱网的综合效益最好。究竟应该选择短跨为主梁还是选择长跨为主梁, 在框架梁的弹性受力分析和承载力计算时, 是否应该考虑现浇板的共同工作效应, 如何有意识地对端跨进行调整会更有利。

4.1如何合理布局主次梁与柱网

主次梁体系的传力途径从广义讲是楼面荷载通过板传给次梁, 再由次梁通过受弯传给主梁, 最后由主梁传给柱子。在支承和传递荷载的过程中, 主次梁的变曲变形, I均与它们各自承担的弯矩Mi及其自身跨度的平方成正比,而与弹性模量E和弯曲平面内截面惯性矩Ii成正比, 另一方面, 从设计要求来分析, 建筑功能要求主次梁所占的结构空间高度越小越好。

因此, 工程做主次梁楼盖的柱网布置时考虑上述影响优先选择的柱网是矩形以短跨为主梁, 长跨为次梁, 而且短跨与长跨的比例应小于0.75比较经济, 工程一般比较常取0.65~0.7, 这样设计出来的主次梁截面高度能协调一致, 从而保证楼盖的结构高度最小1另一方面, 从工程的使用功能和建筑美学方面考虑, 主梁的布置是依据房间布局而定的。

以短跨主梁截面尺寸为300 mm ×600 mm, 次梁截面尺寸为200 mm×300 mm现浇板厚为90 mm, 在正常使用荷载作用下。

4.2现浇板的考虑

在水平荷载作用下, 通过框架梁和现浇板的共同受弯来约束柱顶的转动, 使柱子产生自上而下的反弯曲, 从而形成楼架作用,由于梁板的共同作用, 不仅提高了框架梁的截面刚度, 还提高了梁端负弯矩承载能力。因此设计工程时特别注意了下列问题:

(1) 框架弹性受力分析时框架梁的合理截面形式在进行整体现浇梁板分析时, 本人为计算方便, 把框架梁简化为矩形截面(与无楼板或预制楼板的空框架一样计算, 很显然这与现浇梁板框架结构的实际性能不符。若在进行整体现浇梁板的框架分析时, 框架梁的线刚度仅取矩形截面IR值, 计算得出的自振周期明显偏大, 而实际上框架位移值要比计算值小, 则该框架结构实际承受的地震作用及其效应都将比计算值大。在垂直荷载作用下的梁端负弯矩计算值偏大, 而跨中正弯矩值却偏小等。所以, 设计时根据整体现浇梁板共同工作的特性和原理, 按规范规定的有效翼缘宽度, 将现浇板作为框梁架的翼缘, 共同参与弹性受力分析。

(2) 梁端负弯矩钢筋的合理分布范围对作为框架梁翼缘的现浇板内与架肋平行的钢筋参与梁端正截面抗弯承载力工作的问题, 在《混凝土结构设计规范》( GB50010 -2002) 和《建筑抗震规范》(GB50011 - 2001) 中都未很明确的规定。所以, 设计时按矩形截面进行极限承载力计算所需的梁端负弯矩钢筋与无现浇板的空框架梁一样布置在梁筋顶部的宽度范围之内, 而翼缘板内平行于梁肋的钢筋则按现浇板的受力或构造要求设计布置, 这无形之中增加了梁支座处负弯矩钢筋的配筋量, 导致负屈服弯矩的相应提高, 由于作为梁翼缘板内平行梁肋的钢筋参与梁端抗弯承载力的工作, 支座处的负屈服弯矩明显要比无翼缘矩形梁的负屈服弯矩提高1这时裂缝可能不会出现在框架梁上,而先在柱上出现塑性铰, 形成强梁弱柱现象。

为实现“强柱弱梁”的设计目的, 保证在罕遇地震时,能很快地在梁端附近出现塑性铰线, 形成具有延性的结构体系。应将按设计荷载, 地震作用计算所需的梁端弯矩钢筋合理地分布在梁肋及其有效的翼缘宽度范围之内。

至于多少有效翼缘宽度内的钢筋可以被考虑, 共同参加梁支座正截面的抗弯工作也暂时没有定论。根据经验取每一梁侧的6倍的板厚范围内的板上, 下钢筋参与共同抗弯。

在工程设计时为保证以上( 1) , ( 2) 两点的共同作用, 梁端弯矩在SATWE程序的调整信息下进行调整, 梁端弯矩的调幅系数取0.8~1.0。

(3) 梁跨中弯矩的取值

在工程的设计过程中未考虑活荷载的不利分布, 而仅按满布计算, 考虑该工程层数只有6.5层, 可通过调整跨中弯矩增大系数来加大梁的跨中弯矩, 以达到考虑活荷载不利分布影响的目的, 弯矩增大系数的取值范围为1.0~1.3对于考虑活荷载不利分布的各层, 此系数不起作用。

(4) 梁扭矩折减

工程的现浇楼板采用刚性楼板假定。这时宜考虑楼板对梁抗扭的作用而对梁的扭矩进行折减, 折减系数一般为0.4~1.0对于工程折减系数取0.4。若考虑楼板的弹性变形, 梁的扭矩不应折减。

(5) 梁刚度增大

主要考虑现浇楼板对数值的作用, 楼板和梁连成一体按照“T”形截面梁工作, 而计算时梁截面取矩形, 因此可将现浇楼面中梁的刚度放大, 通常现浇楼面的边框梁取1.5, 中间框架梁取2.0。

4.3关于次梁受力

工程所用的设计软件PK引入了构件的内力大小与其刚度成正比, 并由变形协调条件确定。根据空间三维分析,次梁不再像平面框架分析方法中那样作为荷载加到主梁上,而是与主梁共同作用。

其次从结构中可以看出, 局布结构布置较复杂, 主次梁有时很难确定, 梁的支座和跨长也就很难确定, 只能根据刚度条件来计算其实际受力状况, 不过, 大多数情况下,对于框架梁, 一般以柱间距为一跨这与平面框架分析是一致的, 但对于非框架梁, 应该一榀框架梁到另一榀框架梁之间为一跨。

4.4主次梁相交导致后果

主次梁相交时, 当主梁两侧的次梁跨度相差过大而在主梁中引起的扭矩以及次梁边跨与主梁相交在主梁中引起的扭矩往往容易被忽视, 其后果将导致建筑结构的可靠程度降低, 留下事故隐患, 甚至诱发安全事故。

因此结构设计中慎重考虑主次梁相交在主梁中引起扭矩的作用。根据扭矩的大小采取构造抗扭措施, 或通过计算来进行梁的抗扭设计, 而不要随意把次梁两端假定为铰支来考虑忽视扭矩的作用。这样做提高了建筑结构的可靠度, 消除了事故隐患, 尤其要尽量避免主次梁相交时次梁靠近主梁支座这种情况, 以免在主梁中产生过大的扭矩而使梁的抗扭截面尺寸不够, 产生抗扭超筋现象。

4.5箍筋加密

工程抗震设计, 框架梁的梁端1.5 h~2h ( h为梁高)范围内箍筋需要加密, 这是为了使梁端可能产生塑性铰的区域有较好的延性, 这是抗震设计的构造要求。显然, 构件除了要满足抗震构造要求外, 还需保证在受力状态下的安全, 如梁还应满足竖向荷载作用(或与水平荷载组合作用) 下抗剪承载力的要求, 以此确定抗剪箍筋的数量。但工程所用的PK软件只输出框架梁端(节点) 处的剪力和箍筋面积, 梁其余部分的剪力和箍筋面积的变化情况不得而知, 导致用程序计算时在加密区1.5 h~2h长度内满足梁端部受力和构造要求(如箍筋间距为100) , 而在非加密区(1.5 h~2 h以外) 范围内的箍筋数量则按加密区数量50% (如间距200) 配置, 本人认为这是不安全的, 框架梁的剪力, 在竖向均布荷载作用下, 剪力反对称, 若中间的箍筋数量按加密区数量的50%配置, 则加密区的长度至少需要L /4 (L为梁长) 。

因此, 做设计时应重视这一现象, 最好由端部剪力和梁上荷载计算出中间部分的剪力进行配置箍筋, 如果设计时间不允许, 为安全起见, 结合有经验工程师的经验, 在梁全长范围内都按端部最大剪力配置箍筋, 最大间距为100mm或150mm, 这在水平荷载较大时也不会浪费多少钢筋。

5柱设计

工程框架柱设计的一个突出问题就是钢筋混凝土柱的轴压比问题。在设计中经常出现, 框架柱的断面由轴压比限值确定1这往往使柱子断面很大, 一方面, 这样大的柱子, 很容易使柱的剪跨比大于2 而形成短柱; 另一方面,由于柱断面很大, 占去了许多建筑空间, 工程师们不易接受, 同时, 由于自重增大, 引起地震反应增大, 造成恶性循环。

5.1工程轴压比限值的实质

规范通过限制轴压比, 主要是希望柱发生延性好的大偏心受压破坏, 从而保证框架柱有足够的变形能力在高轴压比情况下V - 滞回环骨架曲线的下降段比较陡, 滞回环的丰满程度差, 在循环次数不多的情况下, 框架柱丧失的承载力较大, 耗能的能力较差, 在低轴压比情况下V -滞回环骨架曲线下降段比较平缓, 框架柱承受变形能力较大, 而承载力降低不明显, 对轴压比加以限制, 即要求在满足一定层间变形时, 在反复荷载作用下滞回曲线在第三个循环抗力下降量不超过前一个循环抗力下降量, 保证在大变形下, 仍有稳定的承载能力, 从而保证框架柱“大震不倒”。

5.2影响工程的因素

(1) 选用矩形截面柱的原因

框架柱的断面形状将直接影响着柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应变, 应力的分布和混凝土受压边缘的极限应变, 从而影响到不同的截面形式的框架柱, 反映出的强度变形特性是不一样的, 在相同条件下, 圆形柱的轴压比限值可提高10%左右。但本工程为住宅建筑, 考虑房间布局的因素, 只选用矩形截面的柱而不考虑选择圆柱。

(2) 剪跨比的确定

建立在截面界限破坏基础上的轴压比公式中, 未考虑剪应力的影响, 也没有体现出剪跨比的影响, 事实上, 剪跨比能够大体反映截面上弯曲正应力与剪切应力的比例关系, 因而是框架柱破坏形式的主导因素。通常认为框架柱的剪跨比越大, 延性越好。在一般配筋条件下, 当λ> 2时, 框架柱在横向水平剪力作用下, 一般都会发生延性好的弯曲破坏; 当λ≤2时, 框架柱就变成了短柱, 在横向水平剪力作用下, 一般发生延性差的剪切破坏,这种情况在工程中出现在与楼梯休息平台相连的框架柱和墙有大开窗处的框架柱。对与短柱工程采取全长加密, 取ф8@100。

(3) 箍筋约束的影响

在利用界限破坏条件推导框架柱的轴压比限值时, 并没有考虑箍筋约束的有利影响, 箍筋能改善混凝土的受力性能, 特别是能提高混凝土受压边缘的最大压应变。

(4) 混凝土的强度等级的影响

工程不考虑采用高强混凝土, 因为高强混凝土虽可以减小轴压比, 但是混凝土的强度等级不一样, fc和不一样,一般情况下, 随着混凝土强度等级的提高, 变形能力变差。

总之, 柱子设计关键是控制轴压比。根据规范轴压比限值取0.9。另外一个关键问题就是短柱现象, 千万不要忽略了。

6结语

住宅楼结构设计范文2

关键词:住宅建筑;结构设计;;抗震设计

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

中图分类号:F416.9 文献标识码A 文章编号

一、工程概述

某高层住宅楼,采用框支剪力墙结构;地上32层(95.9m) ,首层二层为商业,首层层高为4.8m,二层层高4.1m,二层以上为住宅,层高为2.9m;2层地下室,为车库及设备用房,负一层层高5.6m,负二层层高3.8m。三层楼面设置了梁板式结构转换层,设计使用年限为50年,安全等级为二级,建筑物抗震设防类别为标准设防(丙) ;地震分组第一组,抗震设防烈度7度;基本加速度为0.10g,场地类别为二类。

二、结构设计与布置

1、抗震等级的确定

本工程考虑地下室顶板作为嵌固部位,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3 - 2010)第3.9.3条规定确定抗震等级;框支框架抗震等级为一级,剪力墙底部加强部位抗震等级为一级,非底部加强部位的剪力墙抗震等级为二级;地下一层抗震等级一级,地下二层抗震等级二级;整体结构仍按一般剪力墙结构采取抗震构造措施。

2、转换层结构布置

构件选择转换层可供选择的构件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形结构,斜撑、厚板等。在工程实践中,以转换梁的型式最常见,它设计和施工简单,受力明确,广泛应用于底层大空间剪力墙结构中,本工程经比较后采用了巨型梁转换层结构型式。

3、标准层结构布置

标准层墙柱布置时尽量使结构的刚度中心与质量中心重合,以减少地震作用下的扭转效应,因此把剪力墙均匀布置在建筑物的周边。平面形状变化尤其凹凸较大时,在凸出部分的端部附近布置剪力墙,同时增强边角部位剪力墙的刚度,加大平面远端刚度结合楼梯间及电梯间布置筒形剪力墙,用来结构控制位移,提高抗震性能。并且在布置剪力墙时纵横剪力墙尽量组成L形、T形,在纵横两个主轴方向上使剪力墙刚度基本上一致。在设计过程中,与建筑专业紧密配合,尽量使上部墙体直接落在框支柱或框架转换梁上,而不随便采用次梁转换标准层结构的竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度自下而上逐渐减小,混凝土强度等级由C50渐变至C30,剪力墙厚度由300mm渐变至200mm。

标准层住宅在剪力墙局部开设角窗,削弱了剪力墙结构体系的整体性,针对这一不利因素,在角窗处设置了200mmX1200mm的梁(上翻600mm) ,以提高在地震作用下的结构的整体抗扭能力;除此之外标准层框架梁截面设计为200mmX550mm,内部梁根据使用净高和受荷情况而定,最高不能高于600mm。标准层的核心筒位于平面中心,电梯间开洞使楼面有较大的削弱,结构设计时将核心筒内楼板板厚加厚至150mm,并采取双层双向配筋,以加强其刚度;边角板厚120mm且不小于板计算跨度的1/35,其余板厚不小于100mm且不小于1/35。

三、结构计算及结果分析

住宅采用中国建筑科学研究院PKPM系列SATWE软件计算分析,以SATWE的计算结构为施工图的主要设计依据。

1、振型及周期

住宅计算振型数为24个,计算结果显示抗震计算时的振型参与质量与总质量之比为:X向为96.05%,Y向为96.01%;可见计算时采用的振型数是足够的计算基本周期及扭转因子,空间振型的周期:T1=2.82(Y方向平动系数1.0;T2=2.49;X向平动系数0.98) ;T3=2.18(扭转系数0.98)根据大量工程实例的统计,正常情况下框架剪力墙结构的第一自振周期大概范围为:T1=(0.08 ~ 0.12)n(n为建筑物的层数) ,本工程第一振型的周期约为0.09n属于在正常范围之内按刚性楼板假定进行结构整体计算时,在考虑偶然偏心影响的地震作用下,结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9。本工程扭转周期比Tt1/T1=0.773,满足规范要求结构的水平位移在规范的允许范围之内,结构的刚度合理。

住宅存在着一定的扭转不规则,即在考虑偶然偏心影响

的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值之比超过1.2倍,但是其比值较小(<1.31) ,特别是塔楼部分普遍都小于1.25,最大值都在裙楼。这是由于裙楼处的水平刚度较大,其平均层位移很小,但是由于裙楼质心到端部尺寸很大,尽管扭转角很小也容易造成扭转不规则指标超限考虑到裙楼的层间位移绝对值都很小,层间位移角值比规范限基本小一倍以上,因此,对于整个结构的影响是比较小的。

2、转换层刚度比

刚度比计算选用剪切刚度参数计算,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比为:X方向γ=1.198,Y方向γ=1.182,转换层上下层侧向刚度比较小;转换层上下层的层间位移角比较接近,在转换层处还是实现了侧向刚度渐变的要求的。

3、动力时程分析

住宅采用SATWE程序进行动力时程分析,对结构进行了补充设计。波形采用mmw-3、lan3-3,lan5-3以层间剪力和层间变形为主要控制指标。与振型分解法结果相比,大部分楼层墙。梁配筋基本一致,说明整个结构的刚度设计合理。设计中对薄弱楼层的配筋采取了加强措施。

四、结构构件设计

1、框支柱

框支柱抗震等级为一级,轴压比不得大于0.6,对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱,不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系,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,全长加密,且箍筋体积配箍率不得小于1.5%。抗震设计时,规范规定了剪力墙底部加强部位(从地下室底板算起至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10) ,其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体纵横向钢筋等抗震加强措施,避免脆性的剪切破坏,改善整个结构的抗震性能。

2、转换层楼板

框支剪力墙结构以转换层为分界,上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层,外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配;而在下部楼层,由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异,水平剪力主要集中在落地剪力墙上,即在转换层处荷载分配产生突变。由于转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务,且转换层楼板自身必须有足够的刚度保证,故转换层楼板采用C45混凝土,厚度200MM,¢10@150钢筋双层双向整板拉通(采用三级钢) 。

五、结束语

综上分析,在建筑结构设计时,除了满足建筑的使用功能的要求之外,还要使结构体系更加合理,应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置,从而满足建筑结构合理的使用要求。

参考文献:

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)修订版

住宅楼结构设计范文3

关键词:小高层住宅;结构设计;优化设计

中图分类号: S611 文献标识码: A

随着城市化进程的加快,人们对于住宅楼的需求也越来越多。广阔的市场前景促进了建筑行业的兴起与发展,建筑的安全性、经济性也越来越受到人们的关注。小高层住宅楼的结构的优化不仅能够提升建筑本身的抗震能力,而且建筑本身的结构优化能为企业减少不小的成本支出。

小高层住宅结构的设计选型

小高层住宅采用的结构模型主要有框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构。但是随着人们对住宅的空间要求越来越高,原有的框架结构已经不能满足人们对于空间分隔的要求了,因此,新型的结构模式应运而生。现在小高层建筑普遍采用的结构类型主要有“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”。

(一)异形柱结构

异形柱结构主要包括异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构。异形柱是多肢的,它的剪切中心主要分布在平面范围以外,荷载时会产生较大的剪应力和翘曲应力,由于剪应力的存在,经常会造成柱肢出现裂缝。加上异形柱具有变形能力低、延展性较差的劣势,所以经常会出现建筑材料的破损。设计者在进行设计之前必须要通过可靠的计算和必要的构造措施来保证建筑材料的刚度,从而防止建筑材料的损坏。

(二)短肢剪力墙结构

短肢剪力墙的结构,是指在规定的水平作用下,短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%,这就要求短肢剪力墙的截面厚度不能小于300mm,墙肢的截面高度需要是墙肢厚度的4-8倍左右。这种结构布置比较灵活,能够很好的结合建筑平面,不会和建筑的使用功能产生冲突。再者,这种结构能够很好的利用中心剪力墙力的作用,达到建筑结构对刚度的要求。

经过两者的比较,发现“短肢剪力墙”这种模式比较适合现在的结构设计理念,一方面能够满足居民对建筑空间的需求,另一方面,也可以保证结构的刚度和承载力达到最佳水平,从而保证住宅的安全性。

结构优化方案的选择

(一)建筑竖向体型优化

小高层建筑的竖向体型不宜有过大的外挑和内收,竖向体型应该遵行规则、均匀的要求,结构强度的选择需要上小下大,从下至上,逐渐递减。不要采用变化较大的结构类型,较大的结构变化会在建筑内部产生薄弱部位,这种片面追求美观的设计结构,不仅为施工企业带来了不小的经济成本,而且在安全度上也大打折扣。

(二)建筑平面的优化

在小高层建筑过程当中结构的平面形状应该遵循简单、规则、乘载力分布比较均匀的结构原则。对于建筑平面的设计不宜过长。建筑体型的过长会导致永久缝的缺失,超长的结构建筑会使非荷载应力增大,从而会增加结构设计的配筋的使用。建筑物在设计过程中应该保证长宽比不宜过大,因为建筑物两个主轴方向上的动力特性相差过大会使其在风力或者水平地震的作用下产生的效应相差较大,进而导致平面的扭转不规则。

(三)概念设计优化

结构设计人员应该注重概念的设计,在建筑方案设计的过程中,建筑师就应该积极参与进去,提出自己的见解和建议。优秀的建筑作品需要建筑工作的设计人员、高层管理人员以及成本预算人员的参与,在设计美观的同时,保证建筑的安全性以及经济性。在结构设计过程中,要尽可能的促使建筑结构的平面设置和竖向设置达到简单、规则以及均匀的要求.控制建筑物的建筑高度,尽量避免使用转换结构、错层结构、连体结构、大底盘多塔结构等复杂的小高层结构模型。只有保持合理的刚度和承载力,才能保证在受到较大外力下建筑物的完好无损。

(四)剪力墙的设计

剪力墙的结构设计是小高层住宅楼结构设计的重要组成部分,剪力墙设计的好坏涉及到整个建筑施工的全程。结构设计在满足建筑物原有的建筑功能的基础上,剪力墙最好沿周边均匀、集中布置,在建筑物负载较大的部位,剪力墙的布置间距应该保持在合理的水平之下。抗震剪力墙结构的设计需要沿主轴方向或者其他方向双向布置,避免使用单向布墙的布置形式。剪力墙的截肢面应该尽量简单规则,避免出现独立的小墙肢。结合平面合理布置剪力墙的位置,控制剪力墙的间距,保证刚度中心和质量中心的重合,减少地震作用下的墙体扭转,从而保证建筑物的安全性。

(五)材料的选择

首先在材料选择上,最好选择抗压性较好的混凝土,尽量选用高标号的混凝土。这样不仅可以有效的减少建筑物的截面,增加了建筑物的使用空间,而且很好的减轻了建筑材料在建筑总体占用上的比重。

实际应用

(一)结构方案选择

经过经济指标的核算以及抗震反应程度的分析,小高层结构方案的选择应该是采用短肢剪力墙的结构体系。在对这个住宅楼的平面设计过程中,需要保持结构的平面形状和整体刚度相协调。采用双向设置,从平面上看,尽量保持对直。在竖向配置当中,需要保证建筑物的内收,防止力的分配不均导致薄弱环节的出现。房屋的抗侧强度中心尽量符合作用力的分布,防止房屋的扭转。

(二)抗震能力分析

根据对建筑剪力墙的肢长和厚度的对比,计算出肢长与肢厚的比例,如果肢长与肢厚的比重大于或等于5.0时,在结构的选择上就应该把短肢剪力墙作为最终的结构选择。这种剪力墙不仅拥有着良好的平面内刚度,而且在平面外刚度上也有着不错的效果,这就为抗震方面做了良好的刚度准备。另外,对于楼板的选择要考虑其弹性变形的情况,保证其有一定的扭转空间。

剪重比的控制标准也能反映墙体承受地震作用大小的重要指标之一,对于地震力的计算应该适中,计算的程度既不能偏大,也不能太小,原因是短肢剪力墙在抗震能力上有较大的缺陷,如果在抗震时剪力墙承受的压力太大,很有可能在抗震能力上达不到相关的水平。

轴压比的比值也能够在一定程度上反映建筑物的抗震水平,在建筑施工中,要对轴压比做好相关的控制,切忌轴压比过大,当轴压比超过一定标准时,柱的延展性就会变差,在地震作用下,就会缺乏延展的空间,从而导致建筑物的不稳定。

(三)结构经济分析

工程结构的设计不仅仅需要对建筑物的美观程度以及抗震能力上作必要的计算和选择,结构经济的合理设计也是影响工程最终方案选择的重要因素,结构经济的选择不仅需要对混凝土以及钢筋的用量做合理的经济运算,而且需要对其强度做出严格的检验。经济成本的投入也许是钢筋混凝土不能选择最优质量的影响因素,但那不是唯一的。建筑物不同的结构选择对建筑物原材料的选择也是不一样的,对于不需要高负载的建筑结构来说,高质量的材料选择不仅会造成资源的浪费,而且会提高建筑物的建筑成本。另外,建筑原材料的重量对建筑物的影响也是要考虑在内的。

结束语:

综上所述,建筑物结构方案的设计贯穿建筑过程的始终,对于建筑物方案的选择不仅对建筑物质量的好坏有着重要的影响,而且对于企业减少经济成本具有重要意义。因此,就需要设计师们根据建筑物的设计要求,做出精准的方案选择,达到施工最优的效果。

参考文献:

[1] 王少寒.小高层住宅结构选型与设计[J].林德工程有限公司.2010(03).

住宅楼结构设计范文4

【关键词】:抗浮,超长结构,塔楼,大底盘,嵌固端,模型参数指标

Abstract: In this paper, a multi-storey tower high-rise building design, for example, first introduced the project overview, then the basis for selection, followed by discussion of its structural system and calculated according to the choice of appropriate structural system calculation model, and finally calculated results and the problems encountered in the design discussion and analysis.

Keywords: anti-floating long structures, towers, chassis, mounted side, the model parameters

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

1.工程概况

本工程建筑占地总面积为12万平方米,由9个塔楼组成,每栋楼都带有地下室,该建筑为商住两用楼,地下负一层平时作为车库使用,其长度为240米,宽度为100米;最高的三栋为17层,高57.635米;本建筑具备的功能有地下车库、集中空调机房、应急发电机房、水泵房、高底压配电所等设备用房;建筑第一层为园林景观道路,地上部分十一层之下的是居民住宅,屋面以上为机房和屋顶水箱。抗震设防烈度为7度,基本风压为0.5kN/m2,建筑场地类别为Ⅱ类。

2.基础选型设计

通过对该建筑基础进行地质勘察,其基础采用打入式预制桩,荷载较小的车库等低层建筑将地下中粗砂土层作为桩的持力层;而对于荷载较大的17层的高层建筑选用强风化泥质粉砂岩作为桩基础的持力层,由于此土层在地下深层,所以基础桩长度很大,需穿过的其上部的土层较厚,所以工程用D50型号的较重的锤并且对设计桩长和沉桩灌入度进行双控。本工程中桩的长度在16和30米之间,桩径Ф400,其单桩竖向承载力特征值为1200kN;桩径Ф500,其单桩竖向承载力特征值为1750kN。

本建筑的地下室抗浮设计用的地下水面的标高(一般是丰水期的高水位)按照黄海高程2.5米进行计算,其地下车库顶部需有0.8米的土厚,地下室净高为2.95米,顶板厚度为160mm,底板厚度为300mm,均为梁板结构,混凝土强度等级为C35,抗渗标号为S8。设计中,需要保证地下室的抗浮稳定性,本工程采取的措施有:①增加拟建建筑轮廓内部的工程桩的抗浮功能,设置能够抵消土壤中水对结构产生的上浮力的抗浮工程桩;为降低施工难度,在拟建建筑轮廓外部的抗浮桩适宜采用预制桩。通过进行有关的计算得出,本建筑的抗浮桩桩径与其单桩抗浮承载力特征值分别为Ф400(300kN)、Ф500(350kN)。②因为本建筑地下室面积很大,其基础和基坑施工所耗时间也很多,所以必须对其抗浮设计需采取措施:第一,在工程施工时需利用抽水设备抽水将施工所在地的地下水位至少降低至承台下500毫米,使所挖的土始终保持干燥状态;第二,当地下室混凝土浇筑完成之后,地下室主体施工至设计标高6.0米,且非主体地下室顶板覆土不小于每平方米10kN、施工面载小于每平方米10kN的时候,可停止第一条中所说的降水。

由于本建筑结构超长,需对其采取措施:①按照高层建筑设计有关规范的要求,在对地板进行设计时,应该考虑混凝土干缩和施工时水泥水化热等影响因素,采用施工后浇带的方法,在工程中设置了两条横向四条纵向的六条混凝土后浇带,其宽度均为800毫米,同向两条后浇带的距离为30到40米;②地下室外墙和车库顶梁板都采用了无缝施工技术,并且运用了高性能UEA低碱膨胀剂防止收缩龟裂从而使结构达到防水的目的,根据有关规范要求,在纵横方向各设置两条膨胀加强带以提高结构整体防水性,带间距为50—60米。由于本工程施工的建筑是高层建筑,所以完成基础等地面以下工程后,对返还填实的土的质量必须进行严格的控制,以保证建筑基础的稳定。地下室外墙和回填土之间的内摩擦角越大说明回填土越夯实,基础越稳定,抗剪强度也越大。

3.结构体系及计算模型

本建筑的三栋商住楼的结构为框架-剪力墙结构,抗震缝将建筑物分为9个塔楼,并且其结构刚度均匀独立,它们的地下室是相连的,这就使得建筑底盘很大,形成多塔楼大底盘结构。

①地下室嵌固位置:根据高层建筑设计规范和抗震规范的有关规定,当地下室的嵌固位置为地下室顶板时,其结构的侧向刚度必须大于其上部紧挨着的楼层的侧向刚度的2倍,且地下室至少为两层。若不能满足这个要求且不能增加地下室的侧向刚度,就不能选用顶板作为嵌固位置,而需选取其下合适的部位进行嵌固。本工程中由于地下室作为车库使用,其空间面积很大,导致其侧向刚度和水平刚度都不是很大,通过有关的计算分析,工程选用建筑基础底板作为嵌固点。

②多塔结构计算模型:第一种是离散模型,即将塔楼底盘也进行划分,将建筑看做是完全独立的各个塔楼单元,然后分别对其进行计算分析,采用这种模型进行计算由于忽略掉了塔楼之间的相互影响,所以其计算结果往往不够准确,但是整体模型在反应各塔楼的扭转特性上十分困难,且各个塔楼的周期比的计算应该采用此模型;第二种就是整体模型,这种模型将塔楼和底盘看作是一个整体进行计算和分析,所以在建筑设计计算时,凡是采用此模型能够实现的计算都应该优先考虑此模型。

③对于大底盘的措施:本工程建筑的底盘较大,其上部结构对非其本身范围以内的大底盘的有些竖向抗侧力构件影响较大,对其它的竖向构件影响很小,用振型图来判断大底盘竖向抗侧力构件对上部结构的作用,根据相关规定塔楼周围的最大范围在两个水平方向不宜大于其地下室一层层高的2倍。

④本工程中塔楼部分选用的计算和设计模型是离散模型,大底盘地下室选用的是整体模型,对于塔楼底部加强区的抗震构件的选取按照两种模型计算结果中较差的那个进行设计。

⑤应该注意的问题:第一,地下室质量产生的地震作用大部分被室外回填土吸收,但是并没有对其吸收标准做出明确的计算;第二,按照有关规定,对地下室结构中不满足最小地震剪力系数要求的地方没有进行调整,这就导致了结构整体地震作用基底剪力的减小,使得传递到基础的总地震剪力和倾覆力矩偏小。

4.结构计算及分析

在对建筑结构设计完成时,需对设计的合理性进行验算,本工程主要采用电算的计算方式,电算结果如表1所示。

对电算结果进行分析可知,建筑的结构刚度中心与建筑截面的几何中心偏离不大,偏心弯矩对基础的影响不大,剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的1/2,结构的自振周期、位移值以及振型曲线都没有超限(见表1或如图1、图2所示),两个方向的竖向刚度较均衡,结构扭转很小,计算结果较为合理。

图1地震作用下特征阵型示意图

图2地震作用下位移曲线示意图

本工程设置中出现的问题,经过多次电算可知,①根据整体弹性内力、构件塑性设计原理对竖向荷载下框架梁端负弯矩进行降低的幅度要适当增大,调幅系数取0.8—0.9,这样在地震作用下梁端较易出现塑性铰,可吸收一部分地震作用;②为避免主梁承受过大的扭矩引起超筋超限,需适当减小梁的抗扭刚度折减系数,根据工程实际情况,适宜取0.5—0.65;③由于高层建筑需进行施工模拟计算,计算结果显示,与筒体相近的柱下轴力不够大,柱与筒体之间的梁配筋较大,并且随着高度的增大此现象更突出,最终导致截面超筋,和实际情况相差较大;④在框架剪力墙结构中,剪力墙主要承受水平作用下的剪力,但是这样导致了剪力墙的数量增加从而增加了结构刚度和地震作用,且这种结构耗费资金过大,此外,剪力墙的长度很大,且有相当强的翼缘与之相连,导致配筋过大,克服这个问题的方法是对部分墙肢人为地开施工洞,将其分为几段并连的小墙肢,从而合理分配各个墙肢的剪力,并且避免了超筋现象的出现,达到有关规范的要求。

【参考文献】:

[1]陈岱林,李云贵,魏文郎.多层及高层结构CAD软件高级应用.中国建筑工业出版社

[2]高立人,方鄂华,钱稼茹.高层建筑结构概念设计.中国建筑工业出版社

住宅楼结构设计范文5

关键词:住宅建筑结构设计结构计算抗震设计

中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:

1 工程概述

广州某高层住宅楼,采用框支剪力墙结构;地上32层(95.9m),首层二层为商业,首层层高为 4.8m,二层层高4.1m,二层以上为住宅,层高为2.9m; 2层地下室,为车库及设备用房,负一层层高5.6m,负二层层高3.8m。三层楼面设置了梁板式结构转换层,设计使用年限为50年,安全等级为二级,建筑物抗震设防类别为标准设防(丙);地震分组第一组,抗震设防烈度7度;基本加速度为0.10g,场地类别为二类。

2 结构设计与布置

2.1 抗震等级的确定

本工程考虑地下室顶板作为嵌固部位,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 ( JGJ3-2010)第3.9.3条规定确定抗震等级;框支框架抗震等级为一级,剪力墙底部加强部位抗震等级为一级,非底部加强部位的剪力墙抗震等级为二级;地下一层抗震等级一级,地下二层抗震等级二级;整体结构仍按一般剪力墙结构采取抗震构造措施。

2.2 转换层结构布置

构件选择转换层可供选择的构件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形结构,斜撑、厚板等。在工程实践中,以转换梁的型式最常见,它设计和施工简单,受力明确,广泛应用于底层大空间剪力墙结构中,本工程经比较后采用了巨型梁转换层结构型式。

2.3 标准层结构布置

标准层墙柱布置时尽量使结构的刚度中心与质量中心重合,以减少地震作用下的扭转效应,因此把剪力墙均匀布置在建筑物的周边。平面形状变化尤其凹凸较大时,在凸出部分的端部附近布置剪力墙,同时增强边角部位剪力墙的刚度,加大平面远端刚度 结合楼梯间及电梯间布置筒形剪力墙,用来结构控制位移,提高抗震性能。并且在布置剪力墙时纵横剪力墙尽量组成 L 形、T 形,在纵横两个主轴方向上使剪力墙刚度基本上一致。在设计过程中,与建筑专业紧密配合,尽量使上部墙体直接落在框支柱或框架转换梁上,而不随便采用次梁转换 标准层结构的竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度自下而上逐渐减小,混凝土强度等级由C50 渐变至C30 ,剪力墙厚度由300mm渐变至200mm。

标准层住宅在剪力墙局部开设角窗,削弱了剪力墙结构体系的整体性,针对这一不利因素,在角窗处设置了200mmX1200mm的梁(上翻600mm),以提高在地震作用下的结构的整体抗扭能力;除此之外标准层框架梁截面设计为200mmX550mm,内部梁根据使用净高和受荷情况而定,最高不能高于600mm。标准层的核心筒位于平面中心,电梯间开洞使楼面有较大的削弱,结构设计时将核心筒内楼板板厚加厚至150mm,并采取双层双向配筋,以加强其刚度;边角板厚120mm且不小于板计算跨度的1/35,其余板厚不小于100mm且不小于1/35。

3 结构计算及结果分析

住宅采用中国建筑科学研究院 PKPM 系列 SATWE 软件计算分析,以 SATWE的计算结构为施工图的主要设计依据。

3.1 振型及周期

住宅计算振型数为24个,计算结果显示抗震计算时的振型参与质量与总质量之比为: X向为96. 05%,Y向为96. 01%;可见计算时采用的振型数是足够的计算基本周期及扭转因子,空间振型的周期: T1=2.82( Y 方向平动系数1.0;T2=2. 49;X 向平动系数0.98);T3=2.18(扭转系数0.98)根据大量工程实例的统计,正常情况下框架剪力墙结构的第一自振周期大概范围为:T1=(0.08~0.12)n(n为建筑物的层数),本工程第一振型的周期约为0.09n 属于在正常范围之内按刚性楼板假定进行结构整体计算时,在考虑偶然偏心影响的地震作用下,结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期 T1 之比,A级高度高层建筑不应大于0.9。本工程扭转周期比Tt1/T1= 0.773,满足规范要求结构的水平位移在规范的允许范围之内,结构的刚度合理。

住宅存在着一定的扭转不规则,即在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值之比超过 1.2倍,但是其比值较小(<1.31),特别是塔楼部分普遍都小于1.25,最大值都在裙楼。这是由于裙楼处的水平刚度较大,其平均层位移很小,但是由于裙楼质心到端部尺寸很大,尽管扭转角很小也容易造成扭转不规则指标超限 考虑到裙楼的层间位移绝对值都很小,层间位移角值比规范限基本小一倍以上,因此,对于整个结构的影响是比较小的。

3.2 转换层刚度比

刚度比计算选用剪切刚度参数计算,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比为: X 方向γ=1.198,Y方向γ=1.182,转换层上下层侧向刚度比较小;转换层上下层的层间位移角比较接近,在转换层处还是实现了侧向刚度渐变的要求的。

3.3 动力时程分析

住宅采用SATWE 程序进行动力时程分析,对结构进行了补充设计。波形采用mmw-3、lan3-3,lan5-3 以层间剪力和层间变形为主要控制指标。与振型分解法结果相比,大部分楼层墙。梁配筋基本一致,说明整个结构的刚度设计合理。设计中对薄弱楼层的配筋采取了加强措施。

4 结构构件设计

4.1框支柱

框支柱抗震等级为一级,轴压比不得大于0.6,对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱,不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系,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,全长加密,且箍筋体积配箍率不得小于1.5%。抗震设计时,规范规定了剪力墙底部加强部位(从地下室底板算起至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10),其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体纵横向钢筋等抗震加强措施,避免脆性的剪切破坏,改善整个结构的抗震性能。

4.2转换层楼板

框支剪力墙结构以转换层为分界,上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层,外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配;而在下部楼层,由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异,水平剪力主要集中在落地剪力墙上,即在转换层处荷载分配产生突变。由于转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务,且转换层楼板自身必须有足够的刚度保证,故转换层楼板采用C45混凝土,厚度200MM,¢10@150钢筋双层双向整板拉通(采用三级钢)。

5 结束语

综上分析,在建筑结构设计时,除了满足建筑的使用功能的要求之外,还要使结构体系更加合理,应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置,从而满足建筑结构合理的使用要求。

参考文献

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》 ( JGJ3-2010)修订版

住宅楼结构设计范文6

关键词:短肢剪力墙;建筑结构;概念设计

Abstract: in this paper the main structure of residential building in combination with an example, the paper introduces the short shear wall structure design of the general provisions, mechanical characteristics, the calculation results analysis and the main technical measures, and put forward the short shear wall structure seismic weak links and concept design's views, and related counterparts to discuss.

Keywords: short-shear walls; Building structure; Concept design

中图分类号:TU3文献标识码:A 文章编号:

1.工程概况

该工程位于某小区4#楼,是1栋小高层带电梯的住宅楼,总建筑面积约1.02万m2,房屋总高度31.8m。主楼共10层,平面尺寸为45.6m×22m,其中架空层一层,层高4.8m,作车库使用;地上9层为住宅标准层,层高3m;局部突出屋面部分为电梯机房。裙楼为外扩地下室,也作车库使用,平面尺寸为45.6m×18m,层高3.3m,顶板面比主楼1层楼面低1.5m。

本工程建筑结构的安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组,地面粗糙度为B类,基本风压值取0.35kN/m2,场地土类别为Ⅱ类,属抗震有利地段。

2.上部结构体系

本工程的平面体型较为复杂,住宅层结构平面Y向一侧凹进的尺寸为10.8m,为Y向总尺寸的49.1%,大于30%,按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第3.4.2条,属平面不规则类型。加上主、裙楼高差较大,地下室外扩部分面积也较大,故本工程设置了两道防震缝,将上部结构划分为三个较规则的抗侧力结构单元,即主楼为两个结构单元(完全相同),裙楼为1个结构单元。其中,主楼结构单元局部高差较大部分采用后浇带处理。

3.主楼上部结构抗震计算结果分析

3.1主要结构构件

剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度:四周外墙肢肢厚240mm,内墙肢肢厚200mm;但无端柱的一字形短墙肢除外:底层肢厚300mm,其余肢厚240mm。剪力墙砼强度等级2层以下为C35,3层以上为C 25梁、板的砼强度等级均为C25。主要连梁的尺寸多为240×500mm核心筒处楼板的厚度为200mm,顶层楼板厚度为120mm。

有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5~8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。

3.2计算结果分析

从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2003年版)进行。SATWE

采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙,墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。

(1)自振周期的控制

考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8)如表1所示。从表1可得,结构扭转为主的第一自振周期T3=0.7233s,平动为主的第一自振周期T1=1.0532s,T3/T1=0.687<0.9,满足JGJ3―2002第4.3.5条的规定。

(2)结构位移的控制

最大层间位移角(应≤1/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)见表2,从中可以看出结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。

(3)楼层最小地震剪力的控制

GB50011-2001及JGJ3―2002规范中,均没有对6度设防烈度区的楼层最小地震剪力系数值作限制,故本工程不予考虑。

(4)短肢剪力墙与一般剪力墙刚度比的控制

短肢剪力墙及一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩见表3。由表中数据可见,本工程一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的50%,满足JGJ3―2002规范第7.1.2条的规定。

底部地震倾覆力矩 表3

4.结构设计的主要技术措施

4.1短肢剪力墙设计

为了保证结构有足够的抗侧刚度,设计中将电梯井道与楼梯间的剪力墙形成本结构的核心筒,其余剪力墙采用短肢剪力墙通过连梁连接,形成了具有一定抗侧力的短肢剪力墙结构体系。根据短肢剪力墙结构的特点:地震作用下的抗扭能力较弱,因此本工程设计中将一般剪力墙布置在建筑四角处,短墙肢尽量均匀对称布置,以减小水平力作用下的扭转效应,且短墙肢绝大多数在两个方向有连接,即截面型式多采用L、T型。少量短墙肢由于建筑需要采用了一字型,为了减少剪力墙平面外弯矩,设计时尽量不布置与之垂直相交的大跨度单侧楼面梁,避免不了的墙肢,尽量设端柱。短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5~8范围内,并且保证每一段墙肢长度不小于1.2m,另外,对短肢剪力墙的轴压比均控制在0.6以内,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率均大于1.2%。由于短肢剪力墙的肢长较短,故截面配筋型式参照异形柱(见图3),纵向钢筋间距不大于200mm,箍筋肢距不大于300mm,箍筋间距100mm。

图3短肢剪力墙截面配筋示意图

4.2连梁设计

本工程中,由于剪力墙数量较多,且比较分散,布置均匀,墙肢较短,各片剪力墙之间抗侧刚度相差不大,在水平力作用下,每片剪力墙受力较均匀,因此,构成剪力墙壁的主要构件连梁无超筋现象。跨高比≥5的连梁按框架梁进行设计(顶层处按连梁的构造要求配筋),其余连梁按JGJ3―2002中第7.2.26条的规定设计。为保证楼层处的梁连成一个整体,框架梁、连梁及暗梁设有一定数量的纵向钢筋拉通。

4.3楼板设计

由于核心筒处的楼板受到电梯井及楼梯开洞的削弱,使得核心筒上下两部分平面的连接较为薄弱,故与建筑专业协商,要求该部分楼板的连接宽度不小于5m,并在设计时加厚为200mm,配双层双向通长筋ф12@200。为加强建筑物的顶部约束,提高抗风、抗震能力,顶层楼板加厚为120mm。

5.短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计

短肢剪力墙结构是介于框架-剪力墙结构和一般剪力墙结构之间的一种结构形式,其抗震薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢、“一字形”短肢剪力墙及连梁。当有扭转效应时,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,短肢剪力墙因截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重,尤其“一字形”小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,连接短肢剪力墙间的连梁已类似普通框架梁,其受剪破坏的可能性增加。因此,在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,应加强概念设计和抗震构造措施。

6.结束语

作为剪力墙结构体系的分支,短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性,使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想,因而在小高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。设计短肢剪力墙结构时,应区别于一般剪力墙结构,多结合住宅特点,使结构刚柔适中,并运用抗震概念设计的原则,采取有效的抗震措施,注重细部设计,从而做到结构设计安全、经济、适用。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3―2002

[2]建筑抗震设计规范GB50011-2001