高層住宅結(jié)構(gòu)體系的選擇

1、第 高層住宅結(jié)構(gòu)體系的選擇論文導(dǎo)讀：隨著房地產(chǎn)市場由粗獷型向集約型方向的發(fā)展，業(yè)主對工程造價的重視程度大為提高，甚至超越了建筑專業(yè)功能、外觀等苛刻要求。工程設(shè)計造價的高低成為承接工程設(shè)計的先決條件，因此根據(jù)建筑功能選擇結(jié)構(gòu)受力特性良好、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越的結(jié)構(gòu)體系方案，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須面對的課題。所謂小高層住宅，通常是指十一層加躍層（2022住宅設(shè)計規(guī)范規(guī)定十一層）以下的高層住宅。關(guān)鍵詞：高層住宅，結(jié)構(gòu)體系，工程造價 1.問題產(chǎn)生 隨著房地產(chǎn)市場由粗獷型向集約型方向的發(fā)展，業(yè)主對工程造價的重視程度大為提高，甚至超越了建筑專業(yè)功能、外觀等苛刻要求。論文格式。工程設(shè)計造價的高低成為承接工程設(shè)計的先決

2、條件，因此根據(jù)建筑功能選擇結(jié)構(gòu)受力特性良好、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越的結(jié)構(gòu)體系方案，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須面對的課題。 所謂小高層住宅，通常是指十一層加躍層（2022住宅設(shè)計規(guī)范規(guī)定十一層）以下的高層住宅。對結(jié)構(gòu)設(shè)計來說有如下可行的結(jié)構(gòu)體系方案：剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)、異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合實際工程，對以上四種結(jié)構(gòu)形式的受力分析，經(jīng)濟(jì)造價進(jìn)行綜合比較，為類似工程的設(shè)計，提供了值得借鑒的有益經(jīng)驗。 以某位于沿海地區(qū)大型城市，地下一層、地上11層小高層住宅為例，高度35米，設(shè)計風(fēng)荷載按C類地面粗糙度，基本風(fēng)壓0.5KN/m2設(shè)計，抗震設(shè)防烈度為七度第一組,設(shè)計基本地震加速度值0.1g

3、，建筑抗震類別為乙類,結(jié)構(gòu)安全等級為二級,建筑場地土類別為II類，設(shè)計使用年限為50年。 2.各結(jié)構(gòu)體系受力性能 2.1剪力墻結(jié)構(gòu)： 剪力墻結(jié)構(gòu)通常是指布置的墻體其剪力墻肢肢長和肢厚比大于8的結(jié)構(gòu)，特點是整體性能好，側(cè)向剛度大，水平力下側(cè)向位移小，并且由于沒有梁柱等外露與凸出，便于房間布置。是一種傳統(tǒng)、成熟、受力性能良好的結(jié)構(gòu)形式，其缺點是結(jié)構(gòu)墻體相對多、剛度和自重較大，一段時間以來應(yīng)用減少。隨著2022新規(guī)范的應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)又顯示出無窮的生命力?，F(xiàn)在小高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)，不再是以往大面積的墻體布置，而是緊扣規(guī)范條文，適當(dāng)控制墻肢肢長和肢厚比的限值，使之稍微大于8，從而減少結(jié)構(gòu)剛度和地震力，避開

4、高規(guī)對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)近乎苛刻的限值，達(dá)到減少造價的目的。 2.2框架剪力墻結(jié)構(gòu)： 是指由普通框架柱和一般剪力墻共同組成的一種結(jié)構(gòu)形式，由框架和剪力墻共同承擔(dān)豎向和水平荷載，它結(jié)合框架和剪力墻受力的優(yōu)點，又能獲得較大空間房屋，但是由于現(xiàn)在建筑平面布置的靈活性，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，影響外觀和使用功能，同時由于多次受力轉(zhuǎn)換，降低梁板受力性能，增加了結(jié)構(gòu)造價。論文格式。因此除特別規(guī)則住宅建筑采用外，目前小高層住宅設(shè)計中較少采用。 2.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)： 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是十多年前由南方沿海發(fā)展開來的一種結(jié)構(gòu)形式，為避免剪力墻結(jié)構(gòu)剛度

5、太大的缺點，適當(dāng)減少墻體長度，使剪力墻墻體肢長和肢厚比取58倍。在設(shè)計之初，由于沒有明確國家規(guī)范，設(shè)計理論、計算方法和構(gòu)造措施均參照剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行，因此設(shè)計隨意性較大，不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。在2022年新修訂的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程（JGJ32022）才明確了具體設(shè)計方法。由于該結(jié)構(gòu)在地震區(qū)經(jīng)驗不多，為安全起見，對這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的最大適用高度、使用范圍、抗震等級、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)計值、縱向鋼筋配筋率都作了非常嚴(yán)格規(guī)定。尤其是高規(guī)7.1.2.2規(guī)定：抗震設(shè)計時，筒體和一般剪力墻承擔(dān)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%；高規(guī)7.1.2

6、.3規(guī)定：短肢剪力墻的抗震等級比一般剪力墻提高一級采用；高規(guī)7.1.2.4規(guī)定：短肢剪力墻軸壓比提高0.1到0.2；高規(guī)7.1.2.5規(guī)定：短肢剪力墻根據(jù)抗震等級不同，剪力設(shè)計值乘以1.4和1.2增大系數(shù)；高規(guī)7.1.2.6規(guī)定：短肢剪力墻全部縱向鋼筋配筋率對底部加強(qiáng)區(qū)不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；高規(guī)7.1.2.7規(guī)定：墻肢厚度不應(yīng)小于200。一系列規(guī)范條文的限制，使結(jié)構(gòu)造價直線提高，因此此類結(jié)構(gòu)形式在小高層住宅中的運用迅速減少。論文格式。 2.4異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)： 異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu),是由天津市異型柱規(guī)程(DB29-16-98)和廣東省異型柱規(guī)程(DBJ/T15-15-

7、95)等地方規(guī)程發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)形式，墻體肢高和肢厚比不大于4，柱肢受力特性復(fù)雜，由于該結(jié)構(gòu)形式抗震性能存在很多爭議，過去由于一直沒有得到國家規(guī)程承認(rèn)，在很多地方因需通過超限審查而受到限值。經(jīng)過近幾年不懈試驗研究，終于通過國家抗震規(guī)范審查，今年八月一日正是以國家規(guī)程（JGJ1492022）的形式生效，從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員有了可靠權(quán)威的設(shè)計依據(jù)。對這種結(jié)構(gòu)形式，規(guī)程對其最大適用高度、使用范圍、抗震等級、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)計值、縱向鋼筋配筋率、體積配箍率等也都作了嚴(yán)格規(guī)定。同時由于結(jié)構(gòu)斷面較小，規(guī)范5.3.1強(qiáng)制條文規(guī)定應(yīng)進(jìn)行梁柱核心區(qū)受剪承載力計算。該結(jié)構(gòu)

8、是發(fā)展了框架剪力墻結(jié)構(gòu)，同時避免了框剪結(jié)構(gòu)適用性不好的缺點，受到業(yè)主和用戶歡迎，但是必須明確，由于異型柱斷面很小，梁柱節(jié)點核心區(qū)鋼筋密集，施工振搗困難，從而使之力學(xué)性能和抗震性能受到削弱，需仔細(xì)進(jìn)行核心區(qū)計算。這種結(jié)構(gòu)形式是我國目前迎合中國經(jīng)濟(jì)還不是很富裕、渴望減少土建造價的國情的獨創(chuàng)，隨著綜合國力的提高，其發(fā)展前景必然會受到一定限制。 各結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟(jì)比較 本文以一個實際工程，按上面三種結(jié)構(gòu)布置形式，通過實際計算，進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)造價比較，結(jié)果如下表所示。 結(jié)構(gòu)形式鋼筋含量（Kg/m2）混凝土含量(Kg/m2)結(jié)構(gòu)造價(元/m2)剪力墻結(jié)構(gòu)45580890短肢剪力墻結(jié)構(gòu)55530960異型柱框架剪

9、力墻42500840 由此看出：排除受力因素，異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)是最為經(jīng)濟(jì)的方案，剪力墻結(jié)構(gòu)次之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)造價相對最高。分析原因，對小高層結(jié)構(gòu)，無論采用何種結(jié)構(gòu)形式，其梁板配筋差別不大，而對框架柱、剪力墻通常為構(gòu)造配筋，因此，規(guī)范對構(gòu)造鋼筋的最小配筋率規(guī)定，成為影響工程造價的最主要原因。對剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級為三級，其構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱向鋼筋最小配筋率在底部加強(qiáng)區(qū)和非加強(qiáng)區(qū)分別為0.5%和0.4%，墻體最小配筋率為0.25%。而對于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，如上所述，其抗震等級提高至二級，同時全部縱向鋼筋配筋率對底部加強(qiáng)區(qū)不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%，因此扣除梁板和墻體因素，僅單位長度墻體構(gòu)造配筋，剪力墻結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相差一倍以上。而對于異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)，柱配筋一般在1.2%左右，但由于異型柱柱肢斷面較小，因而獲得較好經(jīng)濟(jì)性能。 3.總結(jié) 結(jié)構(gòu)方案的選擇是結(jié)合業(yè)主意見、當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度、受力特性、工程造價、使用功能、審查機(jī)構(gòu)的認(rèn)識等諸多因素決定。應(yīng)該說，剪力墻結(jié)構(gòu)由于其良好的性價比受到設(shè)計人員的認(rèn)可，但是在目前經(jīng)濟(jì)條件下，含鋼率、造