重慶大學(xué)高層結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)課程論文

1、武漢市國(guó)粹香舍1#高層住宅樓設(shè)計(jì)分析摘要 近期，高層住宅大量涌現(xiàn)，如何在設(shè)計(jì)過(guò)程中使結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理已成當(dāng)務(wù)之急。由于目前的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多數(shù)是根據(jù)已經(jīng)確定好的平面和豎向布置，先假定好構(gòu)件尺寸，電算一般是個(gè)別指標(biāo)超限，則對(duì)這部分進(jìn)行調(diào)整，至于整個(gè)方案是否完善，構(gòu)件尺寸假定是否太大，則心中無(wú)底。很多時(shí)候都會(huì)產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。另外，住宅布置有時(shí)候建筑考慮立面和內(nèi)部空間，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很多不合理之處。關(guān)鍵詞 高層住宅；結(jié)構(gòu)方案；廣廈SW；指標(biāo)超限1 高層住宅的幾種結(jié)構(gòu)形式1.1框架結(jié)構(gòu): 其優(yōu)點(diǎn)主要是結(jié)構(gòu)布置靈活, 較大的室內(nèi)空間, 尤其是底層空間可以較大, 使用較為方便。缺點(diǎn)是框架柱截面很大且突出

2、墻體, 直接影響到戶型的實(shí)際使用面積及家具布置。且建筑平面布置需要十分規(guī)則。1.2異形柱框架結(jié)構(gòu): 其特點(diǎn)類(lèi)似于框架結(jié)構(gòu), 且柱寬與墻厚相同。解決了室內(nèi)空間使用的問(wèn)題。缺點(diǎn)是此種結(jié)構(gòu)形式太柔對(duì)抗震不利, 房屋適用高度很低。1.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu): 較多的用在高層結(jié)構(gòu)中。外部框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向力, 框架布置靈活。電梯井為剪力墻承受大部分水平荷載。此種結(jié)構(gòu)形式比較適合于商業(yè)和商住等有大空間需求的建筑。缺點(diǎn)也是外露的框架柱會(huì)影響使用。1.4 剪力墻結(jié)構(gòu): 根據(jù)建筑平面布置設(shè)置鋼筋混凝土剪力墻, 無(wú)外露柱子很好滿足了建筑平面的使用要求。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛度大、自重大、地震反應(yīng)大。建筑和結(jié)構(gòu)布置不合理的話也

3、會(huì)增加鋼筋用量。1.5 短肢剪力墻結(jié)構(gòu): 是一種剪力墻墻肢較短的特殊剪力墻結(jié)構(gòu), 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置十分靈活, 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也和剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)似。在非地震區(qū)和地震烈度較低的地方短肢剪力墻結(jié)構(gòu)要更為經(jīng)濟(jì)。2 高層住宅設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1 總體指標(biāo)控制 計(jì)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郎剪力和總彎矩是否在合理范圍中?？傮w指標(biāo)對(duì)建筑物的總體判別十分有用。譬如說(shuō)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)，但剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，影響建筑物的使用合理的剛度是多少，對(duì)于小高層住宅H取l2500

4、-l3500，剛重比在10-15之間是比較合理的。周期約為層數(shù)的0.06-0.08倍之間。另外，對(duì)結(jié)構(gòu)布置扭轉(zhuǎn)的控制：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不宜大干該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大干該樓層平均值酌1.5倍。當(dāng)然，對(duì)于頂層構(gòu)件可不考慮在內(nèi)，否則很難滿足上述指標(biāo)。2.2 配筋及構(gòu)造設(shè)計(jì) 對(duì)于高層住宅來(lái)說(shuō)，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。 (1)剪力墻墻體配筋（以200厚墻體為例）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。加強(qiáng)區(qū)中10200，非加強(qiáng)區(qū)中820

5、0雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用中6600x600拉筋。但地部分墻體配筋則另當(dāng)別論。因?yàn)榈叵虏糠謮w配筋大多由水壓力、土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，而由于簡(jiǎn)化計(jì)算經(jīng)常由豎向筋控制，此種情況下為增大計(jì)算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。地下部分墻體鋼筋保護(hù)層按地下工程防水技術(shù)規(guī)范第4.1.6條規(guī)定：迎水面保護(hù)層應(yīng)大于50mm，且在保護(hù)層內(nèi)按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第9.2.4條規(guī)定增設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片。在這種情況下，很多設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行外墻裂縫驗(yàn)算時(shí)有效截面高度仍按保護(hù)層50mm計(jì)算，筆者認(rèn)為是不妥當(dāng)?shù)?。?dāng)采取了雙向鋼筋網(wǎng)片后，計(jì)算保護(hù)層厚度至少可按30mm來(lái)取值，這對(duì)節(jié)省墻體配筋

6、效果相當(dāng)明顯。 (2)剪力墻按規(guī)范應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)的剪力墻底郎加強(qiáng)部位硬其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，其余剪力墻應(yīng)按高層建筑混凝結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第7.2.17條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。本節(jié)僅就構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋作一點(diǎn)討論。首先要區(qū)分剪力墻的受力特性及類(lèi)別，即：普通剪力墻（長(zhǎng)墻），短肢剪力墻，小墻肢和一個(gè)方向長(zhǎng)肢墻而另一方向?qū)俣讨珘?lái)區(qū)別對(duì)待配筋。對(duì)于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強(qiáng)區(qū)0.7%，一般部位0.5%。對(duì)于短肢剪力墻，應(yīng)按高規(guī)第7.1.2條控制配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位10%。對(duì)于小墻肢其受力性能較差，應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī)控制其軸壓比，宜按框架柱進(jìn)行截

7、面設(shè)計(jì)，并應(yīng)控制其縱向鋼筋配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%而對(duì)于一個(gè)方向長(zhǎng)肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計(jì)中往往就按長(zhǎng)胺墻進(jìn)行暗柱配筋，這并不妥當(dāng)，建議有兩種方法。其一，計(jì)算中另一方向短肢不進(jìn)入剛度，則配筋可不考慮該方向短肢影響，其二，計(jì)算中短肢進(jìn)入剛度，則配筋中應(yīng)考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率加強(qiáng)區(qū)1.0%，一般部位0.8%。 (3)剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，在地震作用下彎矩，剪力很大，有時(shí)很難進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果加大連梁高度，配筋值有時(shí)反而更大。連梁高度一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算到樓面標(biāo)高。對(duì)于門(mén)洞，上述所示情況梁的高度是一樣的但對(duì)于窗洞，連梁高度如果從窗洞算到上一

8、層窗底，有時(shí)則高度太高，這樣高跨比太大，并且與計(jì)算圖形不符，相應(yīng)配筋亦較大，不合理。連梁高度計(jì)算與設(shè)計(jì)統(tǒng)一規(guī)定從洞項(xiàng)算到樓板面或屋面，對(duì)于窗洞樓面至窗臺(tái)部分可崩磚或其他輕質(zhì)材料砌筑。對(duì)干窗臺(tái)有飄窗時(shí)，可再增加一根梁，兩根梁之間用磚填充。連梁配筋應(yīng)對(duì)稱(chēng)配置，腰筋同墻體水平筋。 (4)目前，各設(shè)計(jì)院在剪力墻的樓層處均設(shè)置暗梁，而對(duì)睹梁的作用及配筋亦各有理解。對(duì)于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，如剪力墻周邊僅有桂而無(wú)梁時(shí)，則設(shè)置暗梁，并且要求剪力墻兩端是明柱，這是因?yàn)橹苓呌辛褐募袅?，抗震性能要比一般剪力墻要好。剪力墻結(jié)構(gòu)則沒(méi)有這方面的要求，在墻板交接處設(shè)置暗梁對(duì)加強(qiáng)墻體整體性作用還是有的，但究竟有多大則無(wú)從確

9、定。因此，就目前而言，在樓層位置設(shè)置暗梁是可行的，但沒(méi)有必要設(shè)置太火斷面及配筋，建議底部加強(qiáng)區(qū)斷面可取墻厚x300，配筋上下各216一般底部加強(qiáng)區(qū)斷面可取墻厚x250，配筋上下各2中14即可?？傊?，高層設(shè)計(jì)時(shí)如何把握好合理性，經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。在規(guī)范允許范圍內(nèi)，合理把握關(guān)鍵部位及次要構(gòu)件，什么地方應(yīng)加強(qiáng)，什么地方可以放松，對(duì)于整個(gè)建筑物保證安全及降低造價(jià)影響巨大，這也是我們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)中要不斷提高及改進(jìn)的。3 武漢市國(guó)粹香舍1#高層住宅樓設(shè)計(jì)分析3.1工程概況，場(chǎng)地為III類(lèi)；耐火等級(jí)：II級(jí)；3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明圖1 標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖結(jié)構(gòu)自振周期（秒）平動(dòng)轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比：

10、轉(zhuǎn)換層下部1-3層H1=15.60米轉(zhuǎn)換層上部4-8層H2=14.50米X方向剛度比=0.4355Y方向剛度比=0.32406 結(jié)語(yǔ) 隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)用地越來(lái)越緊張，為提高用地效率，城市建筑大多朝向高層和超高層發(fā)展，這也為建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因而我們廣大建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)熟練掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算和優(yōu)化，提高建筑的結(jié)構(gòu)安全性，降低設(shè)計(jì)和建造成本，為社會(huì)創(chuàng)造出更多的高層建筑精品。參考文獻(xiàn)：1住宅建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50096-2011）. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20112建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500092001）.北京

11、：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20013混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102010）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20104混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB502042002）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20025混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB502042002）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20026混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第三版）.沈蒲生.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20087高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.(JGJ3-2002). 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2002。8建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.（GB50011-2010）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010。10結(jié)構(gòu)力學(xué)（第三版）李廉錕.北京：高等教育出版社，200611荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法.許成祥，何培玲.北京：北京大學(xué)出版社，200612高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).方鄂華等. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，200813房屋建筑學(xué)同濟(jì)大學(xué)