住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，人防荷載，荷載組合，平戰(zhàn)結(jié)合。

中圖分類號： TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

1.工程概況：

本工程為北京市某廠職工住宅樓工程。結(jié)構(gòu)型式為地上6層磚混結(jié)構(gòu)，地下室為1層現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)。地下室為人防工程，人防抗力等級為5級二等人員掩蔽所。

2.人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；二是孔口防護(hù)設(shè)計，包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)，其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道的計算等幾個方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆波活門的選用和擴(kuò)散室的設(shè)計，這些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計有以下幾點不同:

第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性可以降低；第二，考慮結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)；第三，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進(jìn)入塑性工作狀態(tài)；第四，材料設(shè)計強(qiáng)度可以提高（實驗表明，在快速加載的情況下，這時材料力學(xué)性能發(fā)生比較明顯的變化，主要表現(xiàn)為強(qiáng)度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結(jié)構(gòu)工作起到有利作用，例如鋼材強(qiáng)度可提高1.2～1.5倍，對砼和砌體強(qiáng)度可提高1.5倍，這在設(shè)計中是通過考慮材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)來完成的）；第五，重視構(gòu)造要求，人防設(shè)計的許多構(gòu)造要求是與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計不同的，要求更為嚴(yán)格，故不能只考慮受力計算，還要考慮規(guī)范中規(guī)定的構(gòu)造措施。

根據(jù)以上所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，我們可以確定防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則，①平戰(zhàn)結(jié)合，在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般只涉及5級或6級人防設(shè)計，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時控制，而側(cè)墻和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式的不同而由實際情況確定。②只進(jìn)行強(qiáng)度的驗算，由于在核爆動荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比來控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時，已考慮了對變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不必再單獨對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗算。③只考慮一次核襲擊。④注意各部件的協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個防護(hù)建筑的作用。⑤地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。了解了結(jié)構(gòu)人防設(shè)計的特點及原則之后，我們首先就必須確定計算所需的荷載值。

3.人防荷載的確定

如前所述，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮抵抗空氣沖擊波。當(dāng)核武器在空中爆炸沖擊波傳播到地表時，形成反射沖擊波，因反射波是在被入射波壓密和加熱過的空氣中傳播，且壓力又高，所以反射波的傳播速度要比入射波快，當(dāng)反射波波陣面趕上入射波波陣面后，則匯合成單一的沖擊波，即合成波。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負(fù)壓作用，而對于側(cè)壁和底板，因空氣沖作用于地表，壓迫土體并使其產(chǎn)生運動，上層土體受壓后連續(xù)向下傳遞壓力，這種土體的壓縮狀態(tài)由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播，當(dāng)遇到側(cè)壁或底板的阻擋后，則會產(chǎn)生超壓、動壓和負(fù)壓作用，這就是側(cè)壁和底板需考慮的問題。

本工程人防地下室防護(hù)等級為5級(級別的確定是根據(jù)國家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求》確定的，是由人防部門確定后發(fā)文予設(shè)計單位)，采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土人防地下室，各部位等效靜荷載取值分別為：

3.1頂板：首層外墻為240mm燒結(jié)普通頁巖磚，且墻面開孔面積小于50%，故計入上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓作用的影響，頂板覆土厚度為0.8m，持力層為圓礫層，可根據(jù)規(guī)范提供的頂板等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值表確定等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值qe1=120KN/m2。

3.2外墻：上部建筑物為抗震設(shè)防的砌體結(jié)構(gòu)，故應(yīng)計入上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓值的影響，根據(jù)本工程地質(zhì)條件，地下室側(cè)壁等效靜載荷標(biāo)準(zhǔn)值qe2=50KN/m2。

3.3底板：本工程采用筏板基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)范提供的鋼筋混凝土底板等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值表確定等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值qe3=100KN/m2。

3.4門框墻：所受荷載由兩部分組成，一是直接作用在門框墻上的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值qe=380KN/m2；二是由門扇傳來的等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值，分別按門扇的型號、大小計算確定。

3.5臨空墻：依工程實際情況和規(guī)范臨空墻的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值表取其等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為210KN/m2。

3.6隔墻：相鄰防護(hù)單元間隔墻水平等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為100KN/m2。

其它各種防護(hù)密閉門、防爆波活門、擴(kuò)散室的設(shè)計壓力均由規(guī)范中有關(guān)規(guī)定選用，當(dāng)所有構(gòu)件的等效靜荷載值確定后，即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。

4.荷載組合和內(nèi)力分析

作用在防空地下室結(jié)構(gòu)上的荷載，應(yīng)包括核爆動荷載、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及防空地下室的自重等，規(guī)范中對防空地下室不同部位應(yīng)考慮的荷載組合給出了一個表格，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可根據(jù)各工程的結(jié)構(gòu)特點結(jié)合表格確定所需進(jìn)行荷載組合的項目。

防空地下室結(jié)構(gòu)荷載組合

在進(jìn)行荷載組合時，需要明確兩個問題：一是上部建筑物質(zhì)自重標(biāo)準(zhǔn)值的確定，規(guī)范中已詳細(xì)說明了各種不同的上部結(jié)構(gòu)型式，在進(jìn)行荷載組合時可分為全部考慮、考慮一半和不考慮三種情況。二是頂板的組合中是否考慮上部建筑物的倒塌荷載值，因為倒塌荷載的作用時間滯后于沖擊波峰值作用時間，且規(guī)范規(guī)定的倒塌荷載產(chǎn)生的靜荷載值為50KN/m2，小于沖擊波對頂板的等效靜荷載值，因此在頂板荷載組合中不必計入倒塌荷載值。

在防空地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，其承載力設(shè)計應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：γ0 (γGSGK+γQSQK)≤R(fcd，fsd，αk，……)，需要指出的是幾個系數(shù)的定義：γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0；γQ—等效靜荷載分項系數(shù)，取1.0；fcd—混凝土動力強(qiáng)度設(shè)計值；fsd—鋼筋動 力強(qiáng)度設(shè)計值。由上式可明顯看出人防設(shè)計的特點。

求出構(gòu)件的內(nèi)力代入理正人防計算軟件即可分別計算出各構(gòu)件的配筋，剩下需注意的問題還有一些構(gòu)造要求，《規(guī)范》中已作了很詳細(xì)的規(guī)定在此不一一敘述。

5.孔口防護(hù)和平戰(zhàn)兼顧

孔口防護(hù)包含三部分的設(shè)計內(nèi)容：一是防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計，二是出入口通道內(nèi)臨空墻、門框墻的設(shè)計，三是孔口其它構(gòu)件，如風(fēng)井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設(shè)計。其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上面已經(jīng)談到了荷載的確定，而門框墻的設(shè)計一般是按懸臂梁計算，但需注意的就是因平時使用時需要的出入口通道均較寬，而戰(zhàn)時又相應(yīng)較窄，這樣有可能會使門框墻的懸臂長度過長，而使水平筋過大，這種情況下，可考慮在不影響功能使用的前提下，加設(shè)柱、梁改變門框墻的受力型式，得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計效果。下面主要談?wù)劦谝粭l的設(shè)計內(nèi)容，當(dāng)空氣沖擊波到達(dá)出入口通道時，雖然有通道出入口的擴(kuò)散作用，但遇墻體和門的反射作用使作用在門上的總效應(yīng)大于空氣沖擊波的壓力，約為2.0～3.5倍 。為方便工程設(shè)計人員，國家將防密門進(jìn)行系列化處理，依據(jù)設(shè)計壓力和門洞尺寸就可直接選擇定型的防密門。而消波系統(tǒng)的產(chǎn)生是因為濾毒通風(fēng)設(shè)備所能承受的允許壓力遠(yuǎn)小于空氣沖擊波，若其防護(hù)措施不能與主體抗力相適應(yīng)，將直接影響整體工程防護(hù)能力。消波系統(tǒng)的基本思想是以堵為主，堵消結(jié)合，堵就是采用防爆波活門將沖擊波的大部分阻擋在室外，消就是使從活門孔進(jìn)入的少量沖擊波通過擴(kuò)散室的擴(kuò)散膨脹作用削弱其壓力，使其進(jìn)入內(nèi)部的壓力不超過設(shè)備的允許壓力。

平戰(zhàn)兼顧設(shè)計是深入貫徹“平戰(zhàn)結(jié)合”建設(shè)方針一個重要環(huán)節(jié)，由于人防工程是戰(zhàn)時遭受敵襲擊時作為保障城市居民生命安全和堅持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷載較一般結(jié)構(gòu)大幾十倍至數(shù)百倍，而且密閉要求很高，所以在設(shè)計中應(yīng)盡量減小結(jié)構(gòu)跨度，減少并縮小直通大氣的各種孔口，而這種處理原則，恰為平時使用造成諸多困難，《規(guī)范》中對此點也作了指導(dǎo)性的規(guī)定，本工程人防地下室在平時主要作為自行車庫使用。

6.結(jié)語

2005年底建設(shè)部頒發(fā)了新版《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》，新規(guī)范自2006年3月1日起實施，同時宣布原規(guī)范作廢。由于本工程人防部分審批時在2005年7月，所以還是按照老規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。新老規(guī)范的區(qū)別主要是新規(guī)范中將人防地下室分為甲乙兩類，甲類人防地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受常規(guī)武器和核武器爆炸動荷載的分別作用；乙類人防地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動荷載的作用。按照新規(guī)范的劃分，本工程應(yīng)屬乙類人防地下室，防常規(guī)武器抗力等級為5級。經(jīng)對比新老規(guī)范發(fā)現(xiàn)，按老規(guī)范五級二等人員掩蔽所選取的各構(gòu)件等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值均大于新規(guī)范乙類防常規(guī)武器抗力五級人防地下室各構(gòu)件的靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，故本工程的荷載取值相對新規(guī)范的要求是偏于保守的，是安全可靠完全滿足設(shè)計要求的。

參考文獻(xiàn)

[1] 人民防空地下室設(shè)計規(guī)范（2003年版）

[2] 人民防空地下室設(shè)計規(guī)范（2005年版）

第2篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：高層住宅；概念設(shè)計；基礎(chǔ)設(shè)計；剪力墻設(shè)計

1 工程概況

某高層住宅，設(shè)計使用年限為 50年，建筑耐火等級為二級。抗震設(shè)防烈度為七度，主體為剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房為框架結(jié)構(gòu)。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，主體為筏板基礎(chǔ)，裙房為柱下獨立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)。總建筑面積為5231.08m2，東西長約45m，南北長約18m，主體為地上15層帶 1層地下室，右邊裙房為地上 1層帶 1層地下室，前邊裙房為地上 1層。

2 概念設(shè)計與總體指標(biāo)控制

概念設(shè)計的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震的作用， 避免出現(xiàn)敏感的薄弱部位導(dǎo)致過早地破壞，因此剪力墻的布置應(yīng)以此為原則精心布置，方可使結(jié)構(gòu)在整體上安全合理。目前很多設(shè)計剪力墻滿布，造成結(jié)構(gòu)體系剛度過大，引起地震力加大，雖然滿足強(qiáng)度要求，但混凝土用量大，鋼筋用量也隨之加大，并且加大后的地震力有時集中于某些薄弱部位，造成安全隱患。

建筑結(jié)構(gòu)平面布置時，概念設(shè)計應(yīng)盡量使 x向和 y向抗側(cè)剛度接近，剪力墻不宜過多以免剛度過大。在豎向布置上也要力求均勻，避免少數(shù)樓層出現(xiàn)敏感薄弱部位，使結(jié)構(gòu)整體形成均勻的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合電算才能作出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)。在本工程住宅樓主體剪力墻時，x向剪力墻墻肢較短，y向剪力墻墻肢較長，墻肢盡量多做成帶翼緣的L形、T形等，不做“一”字形短墻；高厚比多在8以上，通過這些措施使結(jié)構(gòu)總體指標(biāo)控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。總體指標(biāo)對建筑物的總體判別十分有用。

3 基礎(chǔ)設(shè)計

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室。基礎(chǔ)多采用筏板基礎(chǔ)。合理選擇筏板厚度及邊緣挑出長度也直接影響結(jié)構(gòu)整體安全和工程造價。該工程上部 15層帶 1層地下室，根據(jù)勘察報告，取筏板厚為1000mm，經(jīng)細(xì)算后筏板可減至800mm。由于地庫室為單層框架結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)厚度計算后定為250mm，為解決柱對筏板的沖切，對柱下局部范圍加厚（見附圖1）。經(jīng)此處理經(jīng)濟(jì)性明顯。因此，基礎(chǔ)選型應(yīng)作方案比較，才能選定經(jīng)濟(jì)合理的方案。而對于筏板厚度的取值，對高層來說一般筏板厚初選時可按樓層數(shù)計，即每層按 50mm厚增加。

筏板長度的設(shè)置應(yīng)考慮地下室的使用合理性，通常采用設(shè)置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫。本項目采用添加劑以補償混凝土的因水化熱引起膨脹與收縮，或采用纖維混凝土等方法在一定范圍內(nèi)可不設(shè)或少設(shè)后澆帶，并且對所設(shè)后澆帶采取必要的保護(hù)和加強(qiáng)措施。該工程地下室長120m，大于規(guī)范要求的55m，故筏板基礎(chǔ) 采后澆帶來解決結(jié)構(gòu)超長的問題。并在塔樓與地下室之間設(shè)置后澆帶，解決兩種不同荷載之間的不均勻沉降問題（見附圖2），效果良好。

4 剪力墻設(shè)計

4.1 剪力墻布置

剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免“一”字形剪力墻，若出現(xiàn)則應(yīng)盡可能布置成長墻（ h /w > 8）；應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的 2.5倍時，應(yīng)計算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件時兩個方向均應(yīng)布置成長墻；規(guī)范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍及8倍以下為短肢墻，大于8倍則為普通墻。該工程剪力墻布置后，剛心和質(zhì)心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大減小了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；主梁擱置在剪力墻上的，在相應(yīng)部位設(shè)置暗柱，以控制剪力墻平面外的彎矩。

4.2剪力墻配筋及構(gòu)造

4.2.1剪力墻配筋

該工程剪力墻一層墻厚為 250mm，其余地面以上墻厚均為200mm，水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。六層以下水平筋￠10@ 200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用￠6 @ 400拉筋；六層以上￠8 @ 200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用￠6@ 600拉筋。地下部分墻體豎向配筋￠14@ 200為主要受力鋼筋，水平筋則構(gòu)造配置，該工程均取￠12@ 150。地下部分墻體配筋大多由水壓力、土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，簡化計算后由豎向筋控制。

4.2.2 剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置

試驗研究表明，鋼筋混凝土設(shè)置邊緣構(gòu)件后與不設(shè)邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻相比，其極限承載力提高約40%，耗能能力增大20%，且增加了墻體的穩(wěn)定性，因此一般一、二級抗震設(shè)計的剪力墻底部加強(qiáng)部位及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《高規(guī)》第7.2.17條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。

對于本工程剪力墻來說，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1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計中往往按長肢墻進(jìn)行暗柱配筋并不妥當(dāng)，建議有兩種方法：其一，計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，計算中短肢計入剛度，則配筋中應(yīng)考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率在加強(qiáng)區(qū)取1.0 %，一般部位可取0.8 %。該工程地面一、二層設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，縱筋最大直徑為￠14，加強(qiáng)區(qū)暗柱配筋率最大為 1.45%，最小0.8%；三層及三層以上為構(gòu)造邊緣構(gòu)件，構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱筋配筋率普遍在 0.6%～0.7%。

4.2.3 剪力墻的連梁

剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，雖然在計算中對其剛度進(jìn)行折減，但在地震作用下彎矩、剪力仍很大，有時很難進(jìn)行設(shè)計，如果加大連梁高度，配筋值有時反而更大。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。對于門洞，上述所示情況梁的高度是一樣的；但對于窗洞，連梁高度如果從窗洞算到上一層窗底，有時則高度太高，這樣高跨比太大，并且與計算圖形不符，相應(yīng)配筋亦較大，不合理。所以連梁高度計算與設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定從洞頂算到樓板面或屋面，對于窗洞樓面至窗臺部分可用輕質(zhì)材料砌筑。對于窗臺有飄窗時，可再增加1根梁，2根梁之間用輕質(zhì)材料填充。連梁配筋應(yīng)對稱配置，腰筋同墻體水平筋。該工程連梁截面均為墻厚×400mm，大部分連梁縱筋為4￠14，箍筋為￠8@ 100；個別連梁縱筋為 4￠16，箍筋為￠8@100。

5結(jié)語

綜上所述，在高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既要盡可能地滿足建筑的使用功能的要求，又要使結(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)

第3篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：高層住宅樓；抗震設(shè)計

引言

我國處于地震多發(fā)區(qū)，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計已提到我國建筑設(shè)計的日程上了。國內(nèi)雖有一些高層結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，但可靠性仍值得商榷。近年來隨著人們對住宅要求的不斷提高，原來普通框架結(jié)構(gòu)已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是經(jīng)過不斷的實踐和改進(jìn)，出現(xiàn)了目前這種以剪力墻為基礎(chǔ)，并吸取框架的優(yōu)點的高層住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1地震給建筑帶來的危害

地震帶來的危害已經(jīng)不容忽視，房屋受到地震很多危害，地震來臨時的風(fēng)荷載對于高層建筑的危害是巨大的。如下圖所示：由于震區(qū)砌體結(jié)構(gòu)房屋普遍采用預(yù)知空心樓板，沒有按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計成裝配整體式樓蓋，地震發(fā)生時墻體受到破壞，導(dǎo)致樓板塌落，達(dá)不到裝配整體式樓蓋的效果。據(jù)有關(guān)方面調(diào)查，不規(guī)則建筑物，特別是沿豎向不規(guī)則的房屋建筑所受到的地震破壞較為嚴(yán)重，主要是結(jié)構(gòu)底層是空曠結(jié)構(gòu)，大多底層為大開間框架結(jié)構(gòu)，由于底層形成薄弱層，達(dá)不到抵御剛度與強(qiáng)度的要求，在受到強(qiáng)烈地震時，出現(xiàn)底層倒塌、傾斜。此外，突出屋面的小塔樓結(jié)構(gòu)由于沿豎向質(zhì)量與剛度突然變化，容易產(chǎn)生鞭稍效應(yīng)，從而在地震中絕大部分受到損壞。從地震受害的整體情況看來，框架剪力墻結(jié)構(gòu)基本完好或只受到輕微破壞。但是有極少部分的框架結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞并倒塌，主要表現(xiàn)在柱上下端或框架梁、柱節(jié)點核心區(qū)域的剪切破壞。在地震中，框架結(jié)構(gòu)的樓梯間震受到的破壞較為普遍，本應(yīng)成為逃生通道的樓梯間卻是倒塌最為嚴(yán)重的區(qū)域。同時，框架結(jié)構(gòu)中最為常見的震害部位是填充墻破壞，在汶川地震中的表現(xiàn)非常明顯。

2高層住宅抗震設(shè)計特點

隨著建筑高度的不斷增加，建筑的側(cè)向位移也會隨之而增加，所以設(shè)計高層建筑的過程中，不但要結(jié)構(gòu)上有著足夠大的強(qiáng)度，同時結(jié)構(gòu)上還要有具體的剛度，讓結(jié)構(gòu)有個合理的自振頻率，使水平力的作用層位移具體控制在一個范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)還要有一個良好的廷性.相對一些較低的樓房來說，高樓的結(jié)構(gòu)會更加柔和一點，在實際地震作用下其變形就會更大一點。其是影響建筑結(jié)構(gòu)的耐震性的主要因素是結(jié)構(gòu)的變形能力和承載力，所以為了讓結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性的變形階段之后還能有著較強(qiáng)的實際變形能力，預(yù)防高層建筑在一些大地震中倒塌。

3住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時應(yīng)注意的措施

抗震設(shè)計要剛?cè)嵯酀?jì)，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。抗震設(shè)計的高層建筑建筑，當(dāng)?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時，地下一層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級，地下室柱截而每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計算要求外，不應(yīng)少于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍；地下室中超出上部主樓范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。9度抗震設(shè)計時.地下室結(jié)構(gòu)的抗震等級不應(yīng)低于二級。抗震設(shè)計與主樓連為整體的裙樓的抗震等級不應(yīng)低于主樓的抗震等級；主樓結(jié)構(gòu)在裙房頂部上、下各一層應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。房屋高度大、柱距較大而柱中軸力較大時，宜采用型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱，或采用高強(qiáng)度混凝土柱。一次地震造成的破壞大小，不僅跟震級、震中距有關(guān)，還取決于震源深度、地質(zhì)構(gòu)造、地基條件和建筑物結(jié)構(gòu)、材料、施工質(zhì)量等因素，因此沒法斷言“房子能抗幾級地震”。我國抗震設(shè)防烈度分6-9度，度數(shù)越高要求越嚴(yán)。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，認(rèn)清主次，通過多種目標(biāo)與單一目標(biāo)的優(yōu)化使設(shè)計的效果令人滿意。同時，還應(yīng)加強(qiáng)房屋耐久性設(shè)計，在原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性往往沒有得到設(shè)計人員充分的考慮，其實就是在規(guī)定的使用年限內(nèi)對于用戶的各種正常使用要求均能夠滿足。在實際情況中，許多方案設(shè)計都沒有達(dá)到這些要求，出現(xiàn)這種情況的主要原因是設(shè)計時沒有完全考慮建筑物在實際運作中由于環(huán)境、條件的影響，從而導(dǎo)致建筑的可靠指數(shù)明顯降低。因此在對一般的高層進(jìn)行混凝土進(jìn)行設(shè)計時，主要都集中在造價、材料上，所以只有造價小、材料少的結(jié)構(gòu)設(shè)計才是滿意的設(shè)計，如今人們的生活水平不斷的提高，對工程的質(zhì)量要求也相應(yīng)的得到提高，所以當(dāng)建筑物的特殊使用要求或者技術(shù)要求與經(jīng)濟(jì)成為主要矛盾時，就要果斷的放棄經(jīng)濟(jì)這個指標(biāo)。結(jié)構(gòu)體系的選擇是高層建筑鋼筋混凝土設(shè)計的重點之一，在一些地基基礎(chǔ)比較穩(wěn)固的地方，在上部結(jié)構(gòu)能夠滿足變形限值的前提下，考慮到建筑的外觀問題，可以盡量減小剛度。

在框架結(jié)構(gòu)與頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，填充墻會直接使結(jié)構(gòu)的實際剛度大于設(shè)計時的剛度，所以這就會導(dǎo)致計算周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的實際周期，因此，計算出的結(jié)構(gòu)剪力比較小時，這就會使房屋建筑的結(jié)構(gòu)不安全，所以要把建筑物的結(jié)構(gòu)計算周期進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p，只有這樣建筑的效果才能有所改善。除了沒有墻的框架結(jié)構(gòu)，其余都要進(jìn)行適量的折減。

4高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

4.1結(jié)構(gòu)布置

建筑物結(jié)構(gòu)平面應(yīng)避免發(fā)生地震引起結(jié)構(gòu)局部應(yīng)立即中和扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)的豎向布置要以整體的穩(wěn)定性為前提，避免結(jié)構(gòu)剛度突變。框架結(jié)構(gòu)的剛度沿高度不應(yīng)突變，避免形成短柱導(dǎo)致薄弱層產(chǎn)生。由于框架短柱在進(jìn)行抗震作用時會發(fā)生脆性破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體受到嚴(yán)重破壞，甚至倒塌，因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量避免設(shè)計成短柱，如果難以避免，必須采取措施，如復(fù)合箍筋、螺旋箍筋等防止短柱受到粘著破壞或剪力破壞，增加短柱的耗能能力。為了避免形成較大的偏心距，梁與柱的軸線應(yīng)重合，柱的截面不應(yīng)過小。多層砌體結(jié)構(gòu)建筑物由于砌體是較為脆性的材料，抗拉與抗剪的強(qiáng)度都比較低，因此砌體結(jié)構(gòu)抗震性能較差，必須優(yōu)選橫墻承重，縱橫墻的布置應(yīng)均勻，達(dá)到砌體建筑物的高寬比限制。

4.2合理設(shè)置防震縫

為了降低建筑物抗震設(shè)計難度，提高抗震設(shè)計的可靠性，縫兩側(cè)上部結(jié)構(gòu)要完全分開。通過實踐驗證，設(shè)置多道抗震防線對于建筑物抗震是非常有利的。

結(jié)束語

設(shè)計者應(yīng)根據(jù)工程抗震概念各方面的知識和經(jīng)驗，作出正確的工程判斷，找出結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)合理的最佳結(jié)合點，探求出一種實用可行的二步或三步設(shè)防的合理有效的抗震設(shè)計方法，以更好地適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：異形柱 短肢剪力墻 受力情況

中圖分類號：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0115-02

以往宅樓設(shè)計多采有砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)兩種體系，近年來，從多層框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)衍生發(fā)展異形柱框架結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。因其能較好地滿足建筑使用上和結(jié)構(gòu)上的要求，很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結(jié)構(gòu)的缺陷，而得到了推廣和應(yīng)用。下面對這兩種新的高層住宅結(jié)構(gòu)形式的受力特點、結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)造要求進(jìn)行闡述。

1 異形柱結(jié)構(gòu)

異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2～4，相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。這種結(jié)構(gòu)的特點如下。

（1）由于截面的這種特殊性，使得墻肢平面內(nèi)外兩個方向剛度對比相差較大，導(dǎo)致各向剛度不一致，其各向承載力也有較大差異。

（2）對于長柱（H/h>4）可以不考慮剪切變形的影響，控制軸壓比較小時，受力明確，變形能力較好。而對短柱（H/h

（3）異形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點處核心砼協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力，這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢內(nèi)存在相當(dāng)大的翹曲應(yīng)力和剪應(yīng)力，而該剪應(yīng)力的存在，使柱肢易先出現(xiàn)裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài)，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯。

（4）特別是異形柱不同于矩形柱，它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況，其延性更差。由國內(nèi)外大量的試驗資料和理論分析，異形柱的破壞形態(tài)為：彎曲破壞、小偏壓破壞、壓剪破壞等，影響其破壞形態(tài)的因素有：荷載角、軸壓比、柱凈高與截面肢長比（剪跨比），配箍率以及箍筋間距S與縱筋直徑D的比值等。由于其受力性能的復(fù)雜，設(shè)計中必須通過可靠的計算和必要的構(gòu)造措施來保證其強(qiáng)度和延性。

2 異形柱框架結(jié)構(gòu)的計算

在國家現(xiàn)行規(guī)范中沒有給出異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法，工程實踐，提出異形框架結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的一些結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求。利用現(xiàn)有的計算機(jī)軟件，用普通框架結(jié)構(gòu)分析出矩形柱的內(nèi)力和實際配筋，然后利用以下的敘述方法，用異形柱替代矩形柱，就可以快速而精確的分析出異形柱框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。

2.1 等剛度原理

框架結(jié)構(gòu)梁、柱內(nèi)力的分配只和剛度相關(guān)（i=EI/L），剛度大的柱將分配到較大的水平力，因此，在計算時通過剛度相等原理，把T形、L形、十字形柱換算成矩形柱，進(jìn)人相關(guān)的PK軟件程序，根據(jù)內(nèi)力可算出正確的配筋。

2.2 柱軸壓比的控制

根據(jù)規(guī)范（GBJ10-89）規(guī)定，抗震設(shè)計時，框架柱在豎向荷載與地震作用組合下的軸壓比宜滿足軸壓比限制（N/fcmbh）。柱軸壓比反映柱構(gòu)件的變形能力，是影響柱破壞形態(tài)的重要因素。因此須嚴(yán)格控制柱軸壓比，同時避免柱凈高與柱肢長之比小于4的短柱。異形柱框架結(jié)構(gòu)和普通框架結(jié)構(gòu)不僅柱截面進(jìn)行剛度代換，而且還需柱截面面積相等原則進(jìn)行計算，即同時滿足下面三式：

A>AR （1）

Ix>IRx （2）

Iy>IRY （3）

式中A，AR為異形柱及等效矩形柱截面積；

IX，IY，IRX，IRY為異形柱及等效矩形柱截面X，Y向主形心慣心矩。

2.3 異形柱肢支的取用

豎向荷載是通過梁傳遞給柱的，由于異形柱的柱肢較長，支撐反力作用點距柱形心較遠(yuǎn)，故異形柱在豎向荷載作用下，一般處于雙向偏心受壓狀態(tài)。異形柱肢長過長，對結(jié)構(gòu)受力性能不利。異形柱可能因柱肢端受力過于集中而發(fā)生失穩(wěn)破壞，或者異形柱局部承壓面積過小，而喪失承載能力。實際設(shè)計中異形柱肢長究竟在什么范圍內(nèi)才可取面積等效的矩形計算？根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料，肢厚比應(yīng)不大于4，小墻肢的截面高度不宜小于3bw（JGJ3-2010），同時滿足柱凈高與截面長邊尺寸或等于4。

2.4 其它結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施

框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)布局合理，剛度均勻，柱布置宜規(guī)整對齊，傳遞內(nèi)力明確，并應(yīng)滿足抗震設(shè)計中軸壓比限制，實現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、提高框架柱的延性。異形柱箍筋加密區(qū)及柱肢內(nèi)縱筋間距應(yīng)滿足普通框架結(jié)構(gòu)矩形柱的有關(guān)規(guī)范。

3 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度的5～8倍剪力墻結(jié)構(gòu)，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。這種結(jié)構(gòu)型式的特點如圖1所示。

（1）結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾。

（2）墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置。

（3）能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單。

（4）連接各墻的梁，隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi)，可隱蔽。

（5）根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件，較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。

對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，因其是剪力墻大開口而成，所以基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同，可采用三維桿―系簿壁柱空間分析方法或空間桿―墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況，精度較高。雖然三維桿系―簿壁柱空間分析程序使用較早、應(yīng)用較廣，但對墻肢較長的短肢剪力墻，應(yīng)該用空間桿―墻組元程序進(jìn)行校核。

在進(jìn)行以上分析后，按《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)范》進(jìn)行截面與構(gòu)造設(shè)計，相對于異形柱結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的理論與實踐較為成熟，但這種結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然有需要引起重視的方面。

（1）由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小，設(shè)計時宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時也形成兩道抗震設(shè)防。

（2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施；

（3）高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力，上一些模型試驗反映出外周邊肢開裂，因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量，加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢。

（4）各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近，必要時用長肢墻來調(diào)整剛度中心。

（5）高層結(jié)構(gòu)中的邊梁是一個耗能構(gòu)件，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢剛度相對減小，連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應(yīng)在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào)，使期設(shè)計內(nèi)力降低，應(yīng)按普通框架梁要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負(fù)彎矩筋可由塑性調(diào)幅70%～80%來解決，按強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁的延性要求進(jìn)行計算。

總之，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中根據(jù)其受力的特點，充分了解其破壞的各種機(jī)理，選用合理的結(jié)構(gòu)形式，正確掌握計算機(jī)分析方法和截面配筋，其結(jié)構(gòu)才能有可靠的安全保證。

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第5篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：裂縫；檢測；處理技術(shù)

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、概述

建筑業(yè)的快速發(fā)展，各種新型材料、新型工藝不斷涌現(xiàn)，在給人們帶來眾多驚喜的同時卻仍然沒有很好地解決建筑業(yè)長期存在的一個問題--裂縫。我國“十二五”產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，房屋裂縫的檢測及處理技術(shù)，仍然是建筑業(yè)10大新技術(shù)之一（2010版），大量既有民用與工業(yè)建筑和一般構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)開裂是一個普遍但又無法回避的問題，由此引發(fā)的糾紛不計其數(shù)。但由于不同結(jié)構(gòu)形式構(gòu)件開裂原因及其對結(jié)構(gòu)影響的復(fù)雜性不同，如何有效但又系統(tǒng)地給出裂縫處理的具體建議一直是建筑業(yè)所面臨的難題。因此，建筑業(yè)的迅猛發(fā)展必然會使建筑裂縫問題更加凸顯。據(jù)統(tǒng)計，由于房屋開裂引起的各種投訴事件和民事糾紛近年來明顯增多，怎樣在不影響建筑業(yè)快速發(fā)展的同時又不放大建筑裂縫產(chǎn)生的影響就成了亟需解決的問題。

現(xiàn)行設(shè)計和施工質(zhì)量驗收規(guī)范對房屋裂縫的寬度等指標(biāo)有明確的要求，但房屋在使用階段產(chǎn)生裂縫后如何處理在國內(nèi)都沒有標(biāo)準(zhǔn)作出相應(yīng)要求。房屋結(jié)構(gòu)中的裂縫80%屬于構(gòu)造裂縫，僅20%屬于承載力不足引起的結(jié)構(gòu)裂縫，而承載力不足可以采用相應(yīng)的加固設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，因此，編制一本主要針對占裂縫數(shù)量80%的構(gòu)造裂縫的《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）就成為了時代的呼聲，我國已頒布《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》（CECS293：2011），自2011年9月1日起實施。

二、工程實例

1 工程概況

某住宅樓于2006年竣工，地下1層，地上6層。

住宅樓結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)體系，按6度抗震設(shè)防。住宅樓平面基本形狀呈矩形，總長度為25.0m，總寬度為10.9m，梁、板混凝土設(shè)計抗壓強(qiáng)度等級為C30。平面圖如圖1所示。

2 檢測原因與內(nèi)容

檢測鑒定主要內(nèi)容為：

（1）住宅樓樓板結(jié)構(gòu)的檢測鑒定。

（2）住宅樓樓板裂縫的檢測鑒定。

（3）分析住宅樓樓板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因。

（4）提出住宅樓樓板結(jié)構(gòu)裂縫的處理方案。

三、檢測

1 樓板混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

采用回彈法對樓板混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)構(gòu)見表1。

檢測結(jié)果表明，所檢測樓板的混凝土抗壓強(qiáng)度滿足原設(shè)計C30的強(qiáng)度要求。

2 樓板底部鋼筋檢測

采用CM9的鋼筋探測儀對該樓板部配置的鋼筋受力的直徑、間距、保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表2。

檢測結(jié)果表明：氣槍油罐的樓板底筋混凝土保護(hù)層厚度滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002），表5.5.2對板保護(hù)層的厚度允許偏差-3mm、

+3mm的要求，樓板底部受力鋼筋間距滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）表5.5.2對板中受力鋼筋間距允偏差-10mm、+10mm的要求。

3 樓板厚度檢測

采用樓板厚度檢測儀對該樓板板厚進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3

檢測結(jié)果表明，所檢測的樓板厚度滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）表8.3.2-1對截面尺寸允許偏差-5mm、+8mm的要求。

4 樓板裂縫檢測

m，如圖2所示。

四、裂縫原因分析及處理

1 裂縫原因分析及處理

由《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》第8.4.2條第1款和第2款知，該樓面板的強(qiáng)度以及其鋼筋的配置均符合原設(shè)計要求。

計算復(fù)核如下：

對該樓板沿長、短邊方向各取1m寬的板帶，分別驗算各方向跨中截面的正截面受彎承載車，樓板按四邊支承板考慮，板端約束條件按簡支考慮，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）中式：

計算結(jié)果得：

其中，M1、M2分別表示短邊和長邊方向的跨中彎矩。

計算結(jié)果表明，該樓板滿足承載力要求，屬非荷載裂縫，即樓板滿足受力要求。

經(jīng)分析，產(chǎn)生的裂縫為干縮裂縫。水泥漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮，主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束而產(chǎn)生裂縫，同《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》附表中A中表A-2里板的混凝土收縮裂縫。

2 裂縫處理

根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》表5.3.1混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的非荷載裂縫修補處理的寬度限值，以及第5.3.3條，對樓板采用壓力注漿法進(jìn)行處理。

五、裂縫施工與檢驗

根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》第6.1.4、6.1.6、6.1.7條及第6.2.2條規(guī)定，具體施工過程中如下：

（1）對出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件進(jìn)行界面處理，應(yīng)沿著裂縫走向以及兩側(cè)100mm范圍內(nèi)，進(jìn)行整平以及清除油垢或其他雜物。

（2）在裂縫端部、交叉處和較寬處鉆孔至裂縫深處，并埋設(shè)注漿管，間隔為400mm。

（3）采用專用的封縫膠，用封縫膠封信裂縫，膠層應(yīng)無氣泡、砂眼、厚度大于2mm，且與注漿嘴密封連接。

（4）進(jìn)行注漿，按由寬到細(xì)，由一端到另一端，由高到低的順序依次進(jìn)行。

（5）注漿完成后，穩(wěn)定壓力一定時間，再關(guān)閉注漿嘴。

根據(jù)《房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程》第6.2.2條規(guī)定，應(yīng)對處理后的裂縫進(jìn)行全數(shù)檢查，具體檢驗方法如下：

封縫膠泥固化后立即進(jìn)行壓氣試驗，檢查密封效果，觀察注漿嘴壓入壓縮空氣壓力值等于注漿壓力值時是否有漏氣的氣泡出現(xiàn)，若有漏氣，應(yīng)用膠泥修補，直至無氣泡出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]房屋裂縫檢測與處理技術(shù)規(guī)程.CECS293：2011[Z].

第6篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】組合樓蓋鋼梁；靜載試驗；安全性評定

壓型鋼板與混凝土組合樓板是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型樓板，通常其肋部采用鋼梁，翼板采用混凝土板，兩者間用抗剪連接件連成整體。壓型鋼板混凝土組合樓蓋最早應(yīng)用于歐美國家，當(dāng)時把壓型鋼板主要作為澆筑混凝土的永久性模板及施工操作平臺，并能數(shù)樓層立體作業(yè)，加快施工進(jìn)度。與其他結(jié)構(gòu)相比：在組合結(jié)構(gòu)中，鋼梁的高度可以減小；可以極大的簡化支模工作，有時可不用模板，因而可降低造價和加快施工進(jìn)度；不受配筋率的影響，同樣的截面可以有大得多的承載能力，因而可以減小結(jié)構(gòu)的截面和自重，增加使用面積；目前在我國得到了大力的發(fā)展和推廣。

與此同時，我國存在部分建筑由于使用功能改變，需要對既有建筑進(jìn)行功能改造，室內(nèi)增設(shè)夾層的現(xiàn)象較為普遍。其結(jié)構(gòu)方案多種多樣，如何優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)、便捷的增層方案，是設(shè)計時需要考慮的主要因素。壓型鋼板與混凝土組合樓板體系為原有建筑增設(shè)夾層提供了較好的解決方案。但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，常會出現(xiàn)肋部鋼梁撓度驗算不滿足規(guī)范要求的情況，原因是由于驗算中未考慮組合樓板剛度對鋼梁的作用。

1 工程概況

某商品住宅樓結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。采用筏板基礎(chǔ)，考慮到結(jié)構(gòu)使用安全及外立面效果，在住宅套內(nèi)挑板區(qū)域增加了壓型鋼板與混凝土組合樓板如圖1所示，設(shè)計使用活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0kN/m2。后由相關(guān)單位復(fù)核驗算發(fā)現(xiàn)肋部鋼梁撓度驗算不滿足規(guī)范要求，為保證結(jié)構(gòu)安全性，選取現(xiàn)場兩塊典型板進(jìn)行荷載試驗。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50344-2004）相關(guān)條款規(guī)定檢測其鋼梁加載后實際撓度變化值。

圖1 樓面板及鋼梁現(xiàn)狀圖 圖2 現(xiàn)場加載圖

2 鋼梁靜載試驗方案

本次樓面板靜載試驗根據(jù)設(shè)計圖紙，現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)范以及委托方提供的加載要求，選取現(xiàn)場兩塊典型板進(jìn)行荷載試驗。

2.1 試驗荷載確定

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001（2006版）相關(guān)規(guī)定，按照正常使用極限狀態(tài)確定施加的荷載，恒載為鋼-混凝土組合樓蓋自重（已存在）+板面、板底裝修荷載（2.5kN/m2），活載標(biāo)準(zhǔn)值取2.0kN/m2，荷載組合后所需施加荷載為：2.5+2.0=4.5kN/m2。

2.2 加載方案和程序

本次靜載試驗采用袋裝黃砂為荷載如圖2所示，加載重物黃砂采用在干燥環(huán)境中獲得的材料，以防止隨環(huán)境濕度不同而引起的含水率變化，造成荷載不穩(wěn)定。應(yīng)加荷載值為4.5kN/m2，分九級加載與卸載，加載程序如表1所示。

2.3 撓度檢測

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB50152-92和《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50344-2004相關(guān)規(guī)定，根據(jù)加載程序，在每級加載持荷時間后量測鋼梁跨中撓度。在加載過程中，如發(fā)現(xiàn)鋼梁跨中撓度大于現(xiàn)行規(guī)范允許值，應(yīng)立即停止加載。百分表測點布置如圖3所示，撓度測試現(xiàn)場如圖4所示。

表1 靜載試驗加載程序

注：每次卸載及持荷時間按加載程序，持荷30分鐘.

圖3 撓度測點布置圖 圖4 撓度測量儀器分布圖

3 試驗結(jié)果分析

根據(jù)荷載試驗撓度記錄表所記錄的鋼梁撓度變化數(shù)據(jù)，剔除誤差數(shù)據(jù)后，我們采用了OriginLab公司研發(fā)的專業(yè)制圖和數(shù)據(jù)分析軟件Origin對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了分析，并繪制了兩塊組合樓蓋主鋼梁跨中荷載-撓度加載曲線、變形曲線。試驗結(jié)果如圖5、圖6、圖7、圖8、表2所示：

圖5 主鋼梁1跨中荷載-撓度加載曲線

圖6 主鋼梁2跨中荷載-撓度加載曲線

圖7 主鋼梁1變形曲線

圖8 主鋼梁2變形曲線

表2 鋼梁撓度檢驗值

按照正常使用極限狀態(tài)確定荷載作用，兩塊組合樓蓋肋部鋼梁在荷載作用下跨中撓度變化很小，均未超過規(guī)范撓度限值的要求，可滿足正常使用的要求。

4 結(jié)語

本文以某住宅樓加建壓型鋼板組合樓蓋荷載試驗為例，詳細(xì)介紹了加載試驗方案的確定、測點的布置，測試數(shù)據(jù)的處理等，從試驗數(shù)據(jù)和分析結(jié)果看來，該試驗方法簡單有效。但方案確定時還有以下問題有待商榷：

（1）應(yīng)按照不同工況布置所加荷載，取其最大值作為結(jié)論依據(jù)。

（2）組合樓蓋與鋼梁非剛性連接，在相交處可能存在局部縫隙，影響最終撓度值。

（3）荷載施加非均布面荷載，可采用蓄水加載方式，利用蓄水、放水實現(xiàn)加載和卸載。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB/T50344-2004 建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB50009-2001 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

第7篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)設(shè)計場地安評報告彈性時程分析構(gòu)造措施

中圖分類號： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、緒論

2008年我公司承接了北京市通州區(qū)某小區(qū)35層高剪力墻住宅的設(shè)計任務(wù)，該小區(qū)總建筑面積60萬平米，分二期開發(fā)，一期包括7幢住宅樓和一個地下二層的車庫，總建筑面積約30萬平米。該工程7幢住宅樓均為地下二層，地上最高35層，層高2.8米，建筑物總高度98米。相對于目前大部分的剪力墻住宅結(jié)構(gòu)，該工程由于總高度高、處于8度抗震設(shè)防區(qū)，且場地土類型為III類，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有其復(fù)雜性和特殊性，按照抗震規(guī)范要求該工程超過80米高度的抗震等級為一級，同時應(yīng)采用彈性時程分析法對建筑物進(jìn)行補充結(jié)構(gòu)分析。下面以其中7號樓為例具體總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程及相關(guān)問題的處理。

工程概況：

該工程位于北京市通州區(qū)，建筑物檐口高度98米，結(jié)構(gòu)安全等級二級，設(shè)計使用年限50年，抗震設(shè)防類別為丙類，III類場地土，結(jié)構(gòu)抗震等級一級，地基處理采用CFG樁加碎石樁，基礎(chǔ)形式采用筏板基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為一級，地下二層為五級人防人員掩蔽所，

設(shè)計采用PKPM軟件系列。

結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

按照建筑抗震規(guī)范和高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程要求，結(jié)構(gòu)布置

應(yīng)盡量規(guī)則、對稱，但由于本工程的建筑方案設(shè)計為上海某公司，為滿足甲方使用上的要求，使得結(jié)構(gòu)主體布置平面凹凸較大，使得局部樓板不連續(xù)，同時左右方向布置極不對稱，對于接近100米的高層建筑來說使得結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯，為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，方案設(shè)計時首先在單元之間通過設(shè)置變形縫將各單元分開，使各單元之間成為一個獨立結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)平面布置相對簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布相對均勻一些，單元凸出部位周邊墻體人為加厚；中間樓電梯間開洞比較集中的部位，考慮對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，對該部位周邊樓板人為加厚，并設(shè)置雙層雙向鋼筋來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。對于較大凹槽使得樓板局部不連續(xù)的部位，只能通過在凹槽部位層層加設(shè)拉梁或者加設(shè)一定寬度的板帶來處理，經(jīng)與建筑專業(yè)協(xié)商通過加梁來處理。對于建筑平面布置中門窗洞口不規(guī)則的部位，通過設(shè)置結(jié)構(gòu)施工洞盡量較少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。本工程設(shè)計計算中對整體結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行了多次優(yōu)化，最后通過采取以上措施，使得整個結(jié)構(gòu)體系相對規(guī)則，各項計算指標(biāo)均滿足了規(guī)范的相關(guān)要求,本工程結(jié)構(gòu)平面布置如下圖所示：

結(jié)構(gòu)計算

設(shè)計采用PKPM系列軟件,考慮墻面裝修荷載，將混凝土材料自重設(shè)為26KN/m2；結(jié)構(gòu)基本周期的折減系數(shù)對于剪力墻結(jié)構(gòu)來說一般取值范圍為0.85~0.95,考慮本工程后砌隔墻較少，折減系數(shù)取為0.95；為減少連梁超筋情況，連梁剛度折減系數(shù)取為0.55；為減少單位面積用鋼量，對于由內(nèi)力來控制的構(gòu)件鋼筋設(shè)計盡量采用HRB400級鋼，構(gòu)造鋼筋采用HPB235級。結(jié)構(gòu)周期、地震力與振型計算結(jié)果如下所示,結(jié)構(gòu)位移計算也滿足了規(guī)范要求。

周期、地震力與振型輸出文件

考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)

振型號周 期轉(zhuǎn) 角 平動系數(shù) (X+Y)扭轉(zhuǎn)系數(shù)

1 2.1055 71.910.99 ( 0.10+0.90 )0.01

2 1.7461159.950.89 ( 0.78+0.10 )0.11

3 1.4465176.970.12 ( 0.12+0.00 )0.88

地震作用最大的方向 =77.414 (度)

X 方向的有效質(zhì)量系數(shù):98.48%

Y 方向的有效質(zhì)量系數(shù):98.59%

結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計

第8篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞:抗震性能;鋼結(jié)構(gòu);住宅;建筑

中圖分類號:TU391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1005-569X(2010)06-0156-02

1 引言

近幾年,我國的住宅建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度十分迅猛,發(fā)展方向突破傳統(tǒng)的戶型、材料和結(jié)構(gòu)體系呈多元化趨勢,關(guān)于住宅建筑行業(yè)發(fā)展的討論也是百家爭鳴、各具特色。作為住宅建筑領(lǐng)域的新興力量,鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展和討論也越來越被業(yè)界和學(xué)界所重視[1]。而我國屬于一個地震多發(fā)的國家,建筑災(zāi)害成為地震災(zāi)害中最具破壞和殺傷力的災(zāi)害,這更加強(qiáng)了全國從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和研究的同仁們對于普通住宅建筑抗震的思考。本文針對住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu),探討其抗震性能。

2 住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)

住宅抗震性能研究以居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓為研究工程案例,該住宅樓軸線長482m,寬137m,共6層,主體結(jié)構(gòu)高201m,總高246m,局部凹進(jìn)48m,建筑高寬比176小于九度抗震限制55,建筑總面積479759m2。

2.1 墻體材料的選擇

由于居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓鋼結(jié)構(gòu)體系的框架重的特性,故考慮選用輕質(zhì)塊材墻體比較適合,通常包括蒸壓加氣混凝土砌塊墻體、混土小型空心砌塊墻體(普通型和輕集料)、粉煤灰砌塊墻體等。蒸壓加氣混凝土砌塊是以水泥、石灰、礦渣、砂、粉煤灰、鋁粉等為原料經(jīng)細(xì)、計量配料、攪拌澆注、發(fā)氣膨脹、靜停切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)、成品加工、包裝工序制造而成的多孔混凝土。它具有質(zhì)輕、保溫、防火、可鋸、可加工等特點,選用尺寸規(guī)格為(600mm×100mm)-(300mm×20mm~300mm)。加氣混凝土表面強(qiáng)度低、空隙率大、吸水性高,用于外墻勒腳處應(yīng)砌筑200mm高混凝土,以防止潮氣滲入。

2.2 純鋼框架結(jié)構(gòu)的布置

受梁柱體系高跨比的限制,隨著跨度的增加,結(jié)構(gòu)鋼梁的高度也隨之增加,通常結(jié)構(gòu)鋼梁高跨比1∶15~20[2]。從結(jié)構(gòu)受力分析的合理性和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮,居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓大跨度鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)以6~7.2m為宜。此時結(jié)構(gòu)梁高約300mm~500mm,按建筑層高2.8m考慮,立面開窗高度能達(dá)1.4m以上。

此外在實際住宅建筑過程中,居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓將梁柱連接中在梁翼緣部位采取有可靠連接且剛度較大的連接形式,當(dāng)作剛接,否則,當(dāng)作鉸接。當(dāng)梁柱連接按剛接或鉸接進(jìn)行框架計算與設(shè)計時,其構(gòu)造應(yīng)盡量符合剛接或鉸接的假定,以使結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析準(zhǔn)確,設(shè)計安全。

3 住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計

3.1 抗震設(shè)計思想

針對該居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓,采用以概率理論為基礎(chǔ)的多水準(zhǔn)設(shè)計方法,并參考國外抗震設(shè)計思想來研究其抗震設(shè)計,具體設(shè)計思想如下描述。

(l)當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時,結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算,要求居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。

(2)當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時,結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段,居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰?變形能力),不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。

(3)當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時,居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓結(jié)構(gòu)雖然破壞較重,但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。

3.2 抗震反應(yīng)譜分析

按照《建筑規(guī)范抗震設(shè)計的要求》,多遇地震下地震影響系數(shù)取0.16,結(jié)構(gòu)阻尼比取0.035,場地特征周期取0.455[3]。居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓地震反應(yīng)譜計算結(jié)果如表1所示:

表1 普通住宅建筑地震反應(yīng)譜計算結(jié)果

結(jié)構(gòu)形式KJKJ-ZCKJ-JLQ

頂點位移102.226838

出現(xiàn)位置第二層第二層頂層

柱端底部剪力1609956200

柱端底部剪力占底部總剪力百分比100%55.4%7.4%

剪重比4%4.7%6.7%

從計算結(jié)果可以看出,在8度地震作用下,柱底剪力明顯減小,支撐和剪墻對于分擔(dān)柱底剪力的效果非常明顯,純框架結(jié)構(gòu)在該烈度下抵抗側(cè)移的能力顯不足,在X和Y方向均沒能控制柱層間位移角超限。由于支撐的分散布置,度增加對于周圍柱子的承載力沒有帶來太大的壓力,剪重比數(shù)值都很下,說明罕遇地震非線性的分析中考慮重力二階效應(yīng)是十分必要的,而且很有可能成為控制因素。而且柱子采用箱型柱也免去了強(qiáng)弱軸差異帶來的結(jié)構(gòu),使某個單一方向的剛度不足,隨著抗側(cè)力剛度的增加,最大層間位移角有向上發(fā)展的趨勢。

在居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓中,鋼框架結(jié)構(gòu)和鋼框架支撐結(jié)構(gòu)柱子的作用有很大程度的浪費,為了降低用鋼量,可采用變截面設(shè)計,隨著樓層的增加對柱子截面進(jìn)行折減。框架剪力墻結(jié)構(gòu)的層間位移圖形比較平滑,樓層間的側(cè)移變化不是很大,且最大層間位移有向頂層發(fā)展的趨勢,在設(shè)計的過程中不但不能采用變截面折減,相反需要考慮頂層位移的控制。

4 結(jié)語

住宅建筑純鋼框架結(jié)構(gòu)在8度區(qū)的抗震表現(xiàn)雖然不是很理想,在側(cè)移方面不能達(dá)到規(guī)范的要求,但是由于調(diào)整的幅度不是很大,可以嘗試增大構(gòu)件截面的方式來控制位移超限,需要指出的是,由于在居民鋼結(jié)構(gòu)住宅樓鋼結(jié)構(gòu)中使用了箱型截面的框架柱,其在控制兩個方向側(cè)移、和承載力方面的效果比較顯著,在實際的設(shè)計中是一個重點可以考慮的柱形方案。

參考文獻(xiàn):

[1] 張 濤,王元清,石永久,等.鋼筋混凝土框架頂部鋼結(jié)構(gòu)加層的抗震性能反應(yīng)譜分析[J].工程抗震與加固改造, 2006(3):95~100.

[2] 張 保, 聶子云. 鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能分析與設(shè)計[J]. 硅谷,2009(17):19.

第9篇：住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化

中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)設(shè)計占有更重要的位置，結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有以下特點：

1.水平力起著決定性作用。

在以往對低層和多層的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常都是以豎向荷載為代表，而對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由其水平荷載發(fā)揮著決定性的作用，豎向荷載雖然對結(jié)構(gòu)設(shè)計也具有非常重要的意義，但卻不是最為關(guān)鍵的設(shè)計因素。因為在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，豎向軸力與彎矩的數(shù)值與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載對結(jié)構(gòu)的傾覆力及軸力，是與建筑的兩次方成正比。所以水平荷載具有決定性作用。因此，我們不難得出結(jié)論，在高層建筑結(jié)構(gòu)越來越高、體積越來越大的發(fā)展趨勢下，水平荷載的因素要予以重點考慮，這是維護(hù)高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的需要，同時也是設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)的必然要求。

2.側(cè)移。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，隨著高度的不斷增加，則會導(dǎo)致水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形不斷的增大，其與建筑高度的4 次方成正比，在這種情況下，結(jié)構(gòu)側(cè)移則成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)鍵的因素。

3.軸向變形

在高層建筑復(fù)雜化的趨勢下，軸向變形的因素變得越來越重要，特別是在高層建筑高度升高的情況下，豎向的荷載會大幅度增加，進(jìn)而引起高層建筑結(jié)構(gòu)中柱體會出現(xiàn)軸向形變，從而在高層建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁上出現(xiàn)彎矩的影響，最終會影響到高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要對軸向變形予以重視。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計案例分析

1 工程概況

某項目建筑面積為33819.0m2，地下2 層為停車庫，地上1~3 層為商業(yè)，4~30 層為住宅，頂部設(shè)有出屋面電梯機(jī)房及水箱間，采用框架―剪力墻結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)防烈度8 度，設(shè)計基本地震加速度為0.20g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑物場地土類別為Ⅱ類，基本風(fēng)壓Wo=0.40kN/m2。該建筑地下室～4 層剪力墻厚度為：350mm；6 層～12 層剪力墻厚度為：300mm；13層～21 層剪力墻厚度為：250mm；22 層～屋頂剪力墻厚度為：200mm；樓、電梯間剪力墻厚均為250mm 和160mm。基礎(chǔ)型式為樁和承合基礎(chǔ)。采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM 系列軟件進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的計算。

2 結(jié)構(gòu)體系選型

建筑物結(jié)構(gòu)形式的選擇對建筑的使用功能、結(jié)構(gòu)可靠性、建筑的抗震性能、工程造價等具有很大影響。因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計中體系選型顯得十分重要。剪力墻結(jié)構(gòu)是一種由鋼筋混凝土墻體作為抗側(cè)力單元，同時承擔(dān)豎向荷載和地震作用的一種結(jié)構(gòu)體系；它剛度大，空間整體性好，用鋼量較省；可以很好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不大的特點，故在高層住宅中應(yīng)用極為普遍。但剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不能布置商店和公共設(shè)施等面積較大的房間。框支剪力墻結(jié)構(gòu)是一種將部分底層或部分層的剪力墻取消，代之以框架的結(jié)構(gòu)體系；其主要是為了滿足在底層布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求。但框支剪力墻結(jié)構(gòu)，底層柱的剛度小，上部剪力墻剛度大，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，對結(jié)構(gòu)抗震性能極為不利；并且其轉(zhuǎn)換層的混凝土和鋼筋用量一般都很大，其工程造價很不經(jīng)濟(jì)。因此，在地震區(qū)不宜采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館等。本工程針對其具體情況，做多方案比較，最終確定了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系；既能滿足了上部住宅樓、底部商業(yè)用房的建筑使用功能要求，又能滿足建筑物在高烈度區(qū)的安全可靠性，同時這種結(jié)構(gòu)形式也是較為經(jīng)濟(jì)合理的，可有效的控制工程造價。

3 基礎(chǔ)及地基處理的設(shè)計

高層建筑基礎(chǔ)的合理選型與設(shè)計是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個極其重要和非常關(guān)鍵的部分。基礎(chǔ)的工程造價在高層建筑整個工程造價中所占的比例較高，尤其在地質(zhì)條件比較復(fù)雜的情況下更是如此。所以選用合理的基礎(chǔ)形式或地基處理方式，對降低工程造價起著至關(guān)重要的作用。該工程地基承載力特征值為200kPa，天然地基不能滿足設(shè)計要求，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，可采取鉆孔灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁。由于場地為自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅱ級（中等），建議首先采用素土擠密樁對濕陷性土層進(jìn)行處理。考慮甲方施工工期緊的情況，經(jīng)過多方經(jīng)濟(jì)比較，最終取消了素土擠密樁處理，而是直接采用機(jī)械旋挖成孔的鋼筋混凝土灌注樁穿越濕陷性土層。根據(jù)西安當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，旋挖成孔技術(shù)可提高灌注樁的承載力約20~50%，這就大大節(jié)約了施工時間，并減少了素土樁施工費用，而灌注樁所增加的樁長卻很小。本工程樁基承臺此次采用底平，主要是為了使位于地下室的設(shè)備管線埋設(shè)在各個承臺之間的空隙，而不占用建筑面層。這樣可大大減小基坑的開挖深度，減小工程量，從而降低工程造價。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本工程通過抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置，在地震作用下，使結(jié)構(gòu)的各項目標(biāo)參數(shù)均符合規(guī)范要求的前提下，不斷優(yōu)化，盡量減少剪力墻的數(shù)量和厚度，使結(jié)構(gòu)在X、Y 兩個方向剛度基本接近，兩個方向水平位移均接近規(guī)范限值，結(jié)構(gòu)布置更加經(jīng)濟(jì)合理。從承載力方面來看，使框架、剪力墻的作用得到充分的發(fā)揮；從地震作用來看，減小了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，并因此減輕了建筑的自重，從而減小了結(jié)構(gòu)的地震作用；也相應(yīng)減少了基礎(chǔ)工程的投資。本工程樓層最大位移（樓層最大值層間位移角）：X 方向地震力作用下的樓層最大值層間位移角：1/1084；Y 方向地震力作用下的樓層最大值層間位移角：1/859；滿足了抗震規(guī)范與高規(guī)規(guī)定的剪力墻結(jié)構(gòu)樓層最大值層間位移角限值均為：1/800 的要求。

5 材料選用

5.1 采用高強(qiáng)度鋼筋

在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計承載力要求的前提下，選擇相對造價低的鋼筋方案，可以達(dá)到降低工程造價的目的。大多數(shù)設(shè)計人員一般把重點放在配筋的計算上，往往忽視鋼筋種類的選擇。新Ⅲ級鋼筋是近年來推廣使用的新型鋼筋，它比普通Ⅱ級鋼筋提高強(qiáng)度近20%，每噸價格增加不超過10%。因此新Ⅲ級鋼筋的選用，在增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和建筑物安全儲備的同時，還節(jié)省了用鋼量。另外，鋼筋的連接宜優(yōu)先采用閃光對焊，且普通焊接或電渣壓力焊接比搭接經(jīng)濟(jì)。本工程基礎(chǔ)和梁、柱及板配筋等大部分均采用HRB400 級鋼筋，HRB400 級鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值與HRB335 級鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值之比360/300=1.2；據(jù)資料統(tǒng)計，用強(qiáng)度高的HRB400 級鋼筋取代強(qiáng)度低的HRB335 級鋼筋可節(jié)約鋼材約14%，這是降低鋼筋用量最直接的措施。

5.2 采用輕質(zhì)隔墻

本工程為減輕荷載，內(nèi)隔墻采用輕質(zhì)石膏板內(nèi)隔墻體系，與輕質(zhì)砌塊隔墻相比，輕質(zhì)石膏板內(nèi)隔墻體系具有自重輕、干法作業(yè)，安裝效率高，易于拆改、施工快捷，縮短工期的優(yōu)點，近年來在高層住宅建筑中得以廣泛應(yīng)用。以99mm 厚的輕質(zhì)石膏板隔墻為例，其重量為23kg/m2，是相同厚度砌塊隔墻重量的28%，可顯著節(jié)省建筑承重結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)費用，降低土建結(jié)構(gòu)造價。

三、結(jié)語

本文討論的該工程通過以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計，在符合現(xiàn)行國家規(guī)范前提下，做到安全性能可靠，減少了建筑的混凝土用量和鋼筋用量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，達(dá)到了較佳的設(shè)計效果。

參考文獻(xiàn)

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