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時(shí)間：2023-08-18 09:32:41
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中圖分類號(hào)：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1工程概述
某高層住宅樓，地上30層，地下2層，建筑物高度98．3 mm。從使用功能上，地下2層為停車庫，面積較大；地上兩層裙房作為商場(chǎng)；裙房以上為公寓：主體部分尺寸為：62．6m×18．2 m。該工程抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0．19，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，結(jié)構(gòu)形式為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，框架及剪力墻的抗震等級(jí)均為二級(jí)。采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件為PKPM系列SATWE軟件計(jì)算。
2結(jié)構(gòu)布置
2．1結(jié)構(gòu)平面布置
結(jié)構(gòu)平面布置及柱網(wǎng)的布置要按照建筑要求。剪力墻的布置在設(shè)計(jì)中經(jīng)過多次調(diào)整，一方面由于建筑使用功能的要求：地下室為地下車庫；地上1至2層為商場(chǎng)；上部為公寓。在有些情況下，結(jié)構(gòu)按正常情況下布置的剪力墻影響使用功能；另一方面剪力墻的布置要合理且滿足使用和計(jì)算要求?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系[1]，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)
兩主軸方向均應(yīng)布置剪力墻。由于水平荷載特別是地震作用的多方向性，故結(jié)構(gòu)應(yīng)在多個(gè)方向布置抗側(cè)力構(gòu)件，才能抵抗水平荷載，保證結(jié)構(gòu)在各個(gè)方向具有足夠的剛度和承載力[2]|。
當(dāng)平面為正交時(shí)，則應(yīng)在平面兩個(gè)主軸方向布置抗側(cè)力構(gòu)件，形成雙向抗側(cè)力體系。這個(gè)問題在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中尤為重要。因?yàn)樵诳蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)中，剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件，如僅在一個(gè)方向布置剪力墻，則會(huì)造成無剪力墻的方向抗側(cè)力剛度不足，使該方向帶有純框架的性質(zhì)，沒有多道防線，在地震作用下，可能會(huì)使結(jié)構(gòu)在此方向首先破壞，而且會(huì)使兩個(gè)主軸方向的剛度差異過大，產(chǎn)生很大的結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)。
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于剪力墻的剛度較大，其影響很大。因此在剪力墻布置時(shí)，應(yīng)按“均勻、分散、對(duì)稱、周邊”的原則。根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)平面特點(diǎn)：①剪力墻均勻布置在建筑物的周邊附近，使它充分發(fā)揮抗扭作用，在樓電梯間及恒載較大的部位設(shè)置剪力墻，以保證樓蓋與剪力墻的剪力傳遞。②縱橫向剪力墻盡量連接在一起，或設(shè)計(jì)成帶邊框的剪力墻
(該工程按此要求)以增大剪力墻的剛度和抗扭轉(zhuǎn)能力。③剪力墻的布置宜分布均勻，單片墻的剛度宜接近，墻肢較長(zhǎng)時(shí)宜開洞(如電梯間處剪力墻)。④該工程縱向較長(zhǎng)，縱向剪力墻按縱向分布設(shè)置，避免集中設(shè)置在房屋的端開間。⑤剪力墻的數(shù)量應(yīng)適量，過多會(huì)使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度過大，加大地震作用，增大地震效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，控制在基本振型地震作用下，剪力墻所承受的地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比例一般在60％～80％之間較理想。
2．2結(jié)構(gòu)豎向布置
該工程下部?jī)蓪訛槿狗浚纬纱蟮妆P單塔結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)符合簡(jiǎn)單、規(guī)則、減少偏心的要求。根據(jù)文獻(xiàn)[1]規(guī)定：結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70％或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80％。塔樓結(jié)構(gòu)與底盤結(jié)構(gòu)質(zhì)心的距離
不宜大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)的20％。由于下部樓層層高較高，上部樓層層高較小，下部樓層剛度較弱，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，為實(shí)現(xiàn)下剛上柔、逐步均勻變化的原則，盡量減少薄弱層，可通過調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度或截面尺寸，降低連梁高度等。通過調(diào)整后，結(jié)構(gòu)豎向布置滿
足要求。
3、計(jì)算方法
該工程采用的計(jì)算方法為振型分解反應(yīng)譜法，計(jì)算軟件為PKPM系列SATwE軟件計(jì)算。
在結(jié)構(gòu)計(jì)算中根據(jù)抗震設(shè)防烈度，除在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用外，并考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，同時(shí)考慮在偶然偏心影響下的作用。各計(jì)算參數(shù)的取值均按規(guī)范要求。如周期折減系數(shù)0．75；柱配筋計(jì)算原則按單偏壓計(jì)算雙偏壓復(fù)核；中梁剛度增大系數(shù)2．00；連梁剛度折減系數(shù)0．7；梁扭矩折減系數(shù)0．4；考慮0．2Q0調(diào)整。在結(jié)
構(gòu)計(jì)算中通過調(diào)整各構(gòu)件尺寸和剪力墻截面，使其滿足規(guī)范的要求。例如：該工程在計(jì)算中橫向中間跨梁出現(xiàn)超筋及截面抗剪不足等情況。因中間跨跨度為4．4 m，兩邊跨分別為6．0 m和7．8 m，跨度較小，而且由于建筑凈高要求，截面高度不得大于400 mm，中間跨梁有的為連梁(一端或兩端與剪力墻相連)，有的為框架梁(兩端與框架柱相連)，通過不斷的調(diào)整該梁的截面及其他構(gòu)件，最后通過加大該部分梁的截面寬度，其他部分作相應(yīng)的調(diào)整，最后滿足要求。
4剪力墻連梁的設(shè)計(jì)
在框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，與剪力墻相連的連梁很難全部滿足要求。因此，剪力墻連梁的設(shè)計(jì)成為一個(gè)難點(diǎn)。高層建筑在水平力作用下，連梁的內(nèi)力往往很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取降低連梁內(nèi)力的各種措施。如：加大剪力墻的洞口高度；在連梁中部設(shè)水平縫；對(duì)連梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整；對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減等。該工程采用調(diào)整洞口尺寸及對(duì)連梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)中如
采取加大剪力墻洞口尺寸，從而減少連梁內(nèi)力的方法在解決連梁的問題上非常有效。另外當(dāng)連梁高度小于300 mm時(shí)，SATWE在計(jì)算內(nèi)力時(shí)將忽略該梁的存在，亦不計(jì)算配筋，因此對(duì)某些連梁超筋的情況，當(dāng)其破壞對(duì)承受豎向荷載無明顯影響時(shí)，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨(dú)立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。
在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，一端與框架柱相連，一端與剪力墻相連的框架梁或連梁(該工程多處出現(xiàn))，超筋較多。類似這種情況，可以采取如下做法：①調(diào)整連梁截面尺寸。②與連梁相連的剪力墻開設(shè)結(jié)構(gòu)洞。③也可將連梁與剪力墻相連的一端設(shè)計(jì)成梁、墻鉸接，只傳遞集中力不傳遞彎矩，這樣一般可滿足梁柱端及梁跨中的抗彎承載力要求。當(dāng)梁的跨度較大時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算梁的撓度和裂縫寬度。
5豎向荷載問題研究
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，隨著建筑物高度的增加，豎向荷載的作用逐漸退居次要地位，而水平荷載作用則上升為豐要的控制地位。然而，通過對(duì)上述兩幢框一剪結(jié)構(gòu)建筑物的內(nèi)力分析發(fā)現(xiàn)，框架在豎向荷載作用下產(chǎn)生的最大層剪力數(shù)值較大，水平位移值也較大。因此，在框一剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，豎向荷載作用下的水平作用效應(yīng)也應(yīng)予綜合考慮。
(1)應(yīng)盡量減少豎向荷載的偏心作用對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。由于框架的軸向變形引起的水平位移與剪力墻彎曲變形引起的水平位移不一致，使框架和剪力墻之間存在著相互作用的水平力，從受力的角度分析，若忽略了豎向荷載所引起的框架與剪力墻間的水平力變化，對(duì)剪力墻來說是偏于安全的，而對(duì)于框架來說是偏于不安全的。
(2)結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，不同的加載模式對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力有一定的影響。在實(shí)際工程中，豎向荷載是逐層增加的，框架與剪力墻間的軸向變形差異，均在施工時(shí)逐層給予調(diào)整。而在結(jié)構(gòu)電算時(shí)，如果將豎向荷載一次加在結(jié)構(gòu)上，就會(huì)使得柱與剪力堵的軸向變形差異較實(shí)際情況增加，從而引起某些構(gòu)件的內(nèi)力與實(shí)際情況不符。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)加載情況對(duì)構(gòu)件截面及內(nèi)力予以調(diào)整。
7結(jié)束語
本文通過工程實(shí)例闡述了在高層建筑框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題及采用的具體方法；對(duì)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的布置、計(jì)算參數(shù)的取值、連梁的設(shè)計(jì)及需要注意的問題幾個(gè)方面作了詳盡的描述，以便在今后的設(shè)計(jì)中予以參考。
[參考文獻(xiàn)]
[1]GB50011--2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[s]
[2]JG3 3--2002。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s]
[3]徐建．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見及疑難問題解析[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007
1 工程概況
某高層住宅，設(shè)計(jì)使用年限為 50年，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)?？拐鹪O(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(jì)等級(jí)為乙級(jí)，主體為筏板基礎(chǔ)，裙房為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)?？偨ㄖ娣e為5231.08m2，東西長(zhǎng)約45m，南北長(zhǎng)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(jì)與總體指標(biāo)控制
概念設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(shí)，概念設(shè)計(jì)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(shí)，x向剪力墻墻肢較短，y向剪力墻墻肢較長(zhǎng)，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)?？傮w指標(biāo)對(duì)建筑物的總體判別十分有用。
3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度也直接影響結(jié)構(gòu)整體安全和工程造價(jià)。該工程上部 15層帶 1層地下室，根據(jù)勘察報(bào)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(jì)算后定為250mm，為解決柱對(duì)筏板的沖切，對(duì)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(duì)于筏板厚度的取值，對(duì)高層來說一般筏板厚初選時(shí)可按樓層數(shù)計(jì)，即每層按 50mm厚增加。
筏板長(zhǎng)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(zhǎng)引起的收縮及溫度裂縫。本項(xiàng)目采用添加劑以補(bǔ)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)
4.1 剪力墻布置
剪力墻布置必須均勻合理，使整個(gè)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(zhǎng)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(shí)，應(yīng)計(jì)算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長(zhǎng)，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件時(shí)兩個(gè)方向均應(yīng)布置成長(zhǎng)墻；規(guī)范中對(duì)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(jiǎn)化計(jì)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(yàn)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(jí)抗震設(shè)計(jì)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(duì)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(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)中往往按長(zhǎng)肢墻進(jìn)行暗柱配筋并不妥當(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)算中短肢計(jì)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(jì)算中對(duì)其剛度進(jìn)行折減，但在地震作用下彎矩、剪力仍很大，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。所以連梁高度計(jì)算與設(shè)計(jì)統(tǒng)一規(guī)定從洞頂算到樓板面或屋面，對(duì)于窗洞樓面至窗臺(tái)部分可用輕質(zhì)材料砌筑。對(duì)于窗臺(tái)有飄窗時(shí)，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(duì)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(gè)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(jì)時(shí)，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。
中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
隨著城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)于住宅樓的需求也越來越多。廣闊的市場(chǎng)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(duì)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(duì)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?，F(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(huì)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(huì)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(shì)，所以經(jīng)常會(huì)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?jī)A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(huì)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(duì)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(duì)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(huì)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(jiǎn)單、規(guī)則、乘載力分布比較均勻的結(jié)構(gòu)原則。對(duì)于建筑平面的設(shè)計(jì)不宜過長(zhǎng)。建筑體型的過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致永久縫的缺失，超長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)建筑會(huì)使非荷載應(yīng)力增大，從而會(huì)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(zhǎng)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(huì)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(jiǎn)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?jí)Φ牟贾眯问?。剪力墻的截肢面?yīng)該盡量簡(jiǎn)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(hào)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(duì)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(duì)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(duì)建筑剪力墻的肢長(zhǎng)和厚度的對(duì)比，計(jì)算出肢長(zhǎng)與肢厚的比例，如果肢長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)變差，在地震作用下，就會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)建筑物原材料的選擇也是不一樣的，對(duì)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(huì)造成資源的浪費(fèi)，而且會(huì)提高建筑物的建筑成本。另外，建筑原材料的重量對(duì)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(duì)于建筑物方案的選擇不僅對(duì)建筑物質(zhì)量的好壞有著重要的影響，而且對(duì)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)：
Abstract: the engineering for a high-rise residential houses, of which the ground and layer, the standard 1 layer structure unit (see figure 1, 3 m tall; 9 layer has a jump layer for 10 layer, local outstanding roofing part is the elevator computer room. The paper, in combination with the characteristics of residential building structure, the optimization design for structure, for peer designers.
Keywords: small high-rise residential houses; Structure characteristics; Optimization design; explore
中圖分類號(hào)：TU241.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
1 工程概況
該工程建筑總面積為4337.18m2 ,建筑總高27.600m，工程建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí),抗震設(shè)防類別為丙類,抗震設(shè)防烈度為8 度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g ,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,地面粗糙度為C 類,基本風(fēng)壓值取值0.35kN/ m2 ,場(chǎng)地土類別為Ⅱ類。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)1層結(jié)構(gòu)單元圖
2 結(jié)構(gòu)方案布置
原結(jié)構(gòu)方案采用一般的剪力墻結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)形式對(duì)于房屋高度不太大的小高層建筑來說,這種結(jié)構(gòu)會(huì)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,為了有效提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo),經(jīng)多方案論證,決定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在本住宅結(jié)構(gòu)平面布置中,盡量使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ。短肢剪力墻雙向布置,盡量拉通、對(duì)直。豎向布置中,力求規(guī)劃均勻,避免有過大的外挑、內(nèi)收,以及樓層剛度沿豎向突變,使整個(gè)房屋的抗側(cè)剛度中心靠近水平荷載合力的作用線,以免房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)。根據(jù)建筑的平面布置,在房間、樓梯間、電梯間的四角,采用Z 形、L 形、T 形或異形的墻肢。在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)注意同周期的關(guān)系,使結(jié)構(gòu)的第一自振周期避開場(chǎng)地土的卓越周期,以免地基與結(jié)構(gòu)形成共振或類共振,既保證結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震荷載作用下的變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),又要保證建筑物有相對(duì)合理的自振周期,做到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理且實(shí)用。
本方案根據(jù)上述建議經(jīng)過多次調(diào)試,得到了幾種結(jié)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)平面布置見圖2。剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度均為100mm。剪力墻、梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。主要連梁的尺寸大都為200mm×400mm。標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度為120mm ,頂層樓板厚度為150mm。有別于肢長(zhǎng)肢厚比不大于4.0的異形柱,短肢剪力墻的肢長(zhǎng)肢厚比按規(guī)范要a-方案1；b-方案2；c-方案3；d-方案4
圖2 結(jié)構(gòu)平面布置
求控制在5～8范圍內(nèi),一般剪力墻的肢長(zhǎng)肢厚比均大于8。值得注意的是,對(duì)肢長(zhǎng)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。由于原方案的剪力墻過多,使底部剪力過大,使結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟(jì),同時(shí)布置了少量鋼筋混凝土柱子,使結(jié)構(gòu)不是很合理。故方案1在原方案的基礎(chǔ)上去掉了構(gòu)造柱并減少了少量的剪力墻(見圖2a)。在方案1 基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)臏p少一些剪力墻,從而使方案更經(jīng)濟(jì),在調(diào)試過程中由于F 軸剪力墻較少,從而使電梯間X 方向的剪力墻承受過大的剪力造成超筋, 故把電梯間X 方向的剪力墻開洞口, 使結(jié)構(gòu)X 向的剛度減少。(見圖2b)方案3是在方案2的基礎(chǔ)上改善了Y方向的剛度,使兩個(gè)方向的剛度相接近,使結(jié)構(gòu)更合理且均勻?qū)ΨQ(見圖2c)。
在方案3的基礎(chǔ)上把Y方向的一些T型剪力墻變成一字型,雖然在多高層住宅設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免一字型,但由于該結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,所以采用了部分一字型(見圖2d) 。
3 上部結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)果分析
3.1 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(zhǎng)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(duì)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(huì)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27 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(只列了前6個(gè)) 所示。從表1 可得,方案4 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T3=0.9959s,平動(dòng)為主的第一自振周期T1 =1.1656s,T3/T1=0.854
2) 結(jié)構(gòu)位移的控制
最大層間位移角(應(yīng)≤1/ 1 000) 、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) 剪重比控制
剪重比是反映結(jié)構(gòu)承受地震作用大小的指標(biāo)之一,地震力計(jì)算不能偏大,但也不能太小。因?yàn)槎讨袅Ρ旧淼挚沟卣鸬哪芰^差,如果短肢剪力墻分配的地震力太大,則很有可能不滿足要求。本工程X方向的最小剪重比為4.50% , Y方向的最小剪重比為4.62 % ,根據(jù)“抗震規(guī)范”(5.2.5)條要求的X、Y向樓層最小剪重比均為3.20%,所以各層均滿足要求。
4) 軸壓比是體現(xiàn)墻肢抵抗重力荷載代表值作用下的能力“規(guī)范”對(duì)短肢剪力墻(尤其一字墻肢)要求更高一些。上述工程出現(xiàn)的短肢剪力墻軸壓比在0.20～0.45之間,軸壓比小于規(guī)范規(guī)定值。
表1結(jié)構(gòu)自振周期
表2結(jié)構(gòu)位移
表3結(jié)構(gòu)軸壓比
3.2 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析
為了與工程實(shí)際情況相符,假設(shè)混凝土的成本與混凝土的體積成正比,鋼筋的成本與鋼筋的體積成正比。在總造價(jià)上,暫不考慮模板及樓板等工程的造價(jià)影響。暫定單位材料綜合價(jià)：混凝土單價(jià)為460元/m3 ,鋼筋5500 元/T，由表4 可知, 方案4 比原方案在造價(jià)上要節(jié)約19 %，節(jié)約了成本，使材料得到了充分的發(fā)揮。
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
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1.工程概況
本工程建筑占地總面積為12萬平方米，由9個(gè)塔樓組成，每棟樓都帶有地下室，該建筑為商住兩用樓，地下負(fù)一層平時(shí)作為車庫使用，其長(zhǎng)度為240米，寬度為100米；最高的三棟為17層，高57.635米；本建筑具備的功能有地下車庫、集中空調(diào)機(jī)房、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房、水泵房、高底壓配電所等設(shè)備用房；建筑第一層為園林景觀道路，地上部分十一層之下的是居民住宅，屋面以上為機(jī)房和屋頂水箱。抗震設(shè)防烈度為7度，基本風(fēng)壓為0.5kN/m2，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。
2.基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)
通過對(duì)該建筑基礎(chǔ)進(jìn)行地質(zhì)勘察，其基礎(chǔ)采用打入式預(yù)制樁，荷載較小的車庫等低層建筑將地下中粗砂土層作為樁的持力層；而對(duì)于荷載較大的17層的高層建筑選用強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖作為樁基礎(chǔ)的持力層，由于此土層在地下深層，所以基礎(chǔ)樁長(zhǎng)度很大，需穿過的其上部的土層較厚，所以工程用D50型號(hào)的較重的錘并且對(duì)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和沉樁灌入度進(jìn)行雙控。本工程中樁的長(zhǎng)度在16和30米之間，樁徑Ф400，其單樁豎向承載力特征值為1200kN；樁徑Ф500，其單樁豎向承載力特征值為1750kN。
本建筑的地下室抗浮設(shè)計(jì)用的地下水面的標(biāo)高（一般是豐水期的高水位）按照黃海高程2.5米進(jìn)行計(jì)算，其地下車庫頂部需有0.8米的土厚，地下室凈高為2.95米，頂板厚度為160mm，底板厚度為300mm，均為梁板結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為S8。設(shè)計(jì)中，需要保證地下室的抗浮穩(wěn)定性，本工程采取的措施有：①增加擬建建筑輪廓內(nèi)部的工程樁的抗浮功能，設(shè)置能夠抵消土壤中水對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的上浮力的抗浮工程樁；為降低施工難度，在擬建建筑輪廓外部的抗浮樁適宜采用預(yù)制樁。通過進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算得出，本建筑的抗浮樁樁徑與其單樁抗浮承載力特征值分別為Ф400（300kN）、Ф500（350kN）。②因?yàn)楸窘ㄖ叵率颐娣e很大，其基礎(chǔ)和基坑施工所耗時(shí)間也很多，所以必須對(duì)其抗浮設(shè)計(jì)需采取措施：第一，在工程施工時(shí)需利用抽水設(shè)備抽水將施工所在地的地下水位至少降低至承臺(tái)下500毫米，使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)；第二，當(dāng)?shù)叵率一炷翝仓瓿芍螅叵率抑黧w施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高6.0米，且非主體地下室頂板覆土不小于每平方米10kN、施工面載小于每平方米10kN的時(shí)候，可停止第一條中所說的降水。
由于本建筑結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，需對(duì)其采取措施：①按照高層建筑設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范的要求，在對(duì)地板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮混凝土干縮和施工時(shí)水泥水化熱等影響因素，采用施工后澆帶的方法，在工程中設(shè)置了兩條橫向四條縱向的六條混凝土后澆帶，其寬度均為800毫米，同向兩條后澆帶的距離為30到40米；②地下室外墻和車庫頂梁板都采用了無縫施工技術(shù)，并且運(yùn)用了高性能UEA低堿膨脹劑防止收縮龜裂從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到防水的目的，根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，在縱橫方向各設(shè)置兩條膨脹加強(qiáng)帶以提高結(jié)構(gòu)整體防水性，帶間距為50—60米。由于本工程施工的建筑是高層建筑，所以完成基礎(chǔ)等地面以下工程后，對(duì)返還填實(shí)的土的質(zhì)量必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定。地下室外墻和回填土之間的內(nèi)摩擦角越大說明回填土越夯實(shí)，基礎(chǔ)越穩(wěn)定，抗剪強(qiáng)度也越大。
3.結(jié)構(gòu)體系及計(jì)算模型
本建筑的三棟商住樓的結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震縫將建筑物分為9個(gè)塔樓，并且其結(jié)構(gòu)剛度均勻獨(dú)立，它們的地下室是相連的，這就使得建筑底盤很大，形成多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)。
①地下室嵌固位置：根據(jù)高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率业那豆涛恢脼榈叵率翼敯鍟r(shí)，其結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度必須大于其上部緊挨著的樓層的側(cè)向剛度的2倍，且地下室至少為兩層。若不能滿足這個(gè)要求且不能增加地下室的側(cè)向剛度，就不能選用頂板作為嵌固位置，而需選取其下合適的部位進(jìn)行嵌固。本工程中由于地下室作為車庫使用，其空間面積很大，導(dǎo)致其側(cè)向剛度和水平剛度都不是很大，通過有關(guān)的計(jì)算分析，工程選用建筑基礎(chǔ)底板作為嵌固點(diǎn)。
②多塔結(jié)構(gòu)計(jì)算模型：第一種是離散模型，即將塔樓底盤也進(jìn)行劃分，將建筑看做是完全獨(dú)立的各個(gè)塔樓單元，然后分別對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，采用這種模型進(jìn)行計(jì)算由于忽略掉了塔樓之間的相互影響，所以其計(jì)算結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確，但是整體模型在反應(yīng)各塔樓的扭轉(zhuǎn)特性上十分困難，且各個(gè)塔樓的周期比的計(jì)算應(yīng)該采用此模型；第二種就是整體模型，這種模型將塔樓和底盤看作是一個(gè)整體進(jìn)行計(jì)算和分析，所以在建筑設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，凡是采用此模型能夠?qū)崿F(xiàn)的計(jì)算都應(yīng)該優(yōu)先考慮此模型。
③對(duì)于大底盤的措施：本工程建筑的底盤較大，其上部結(jié)構(gòu)對(duì)非其本身范圍以內(nèi)的大底盤的有些豎向抗側(cè)力構(gòu)件影響較大，對(duì)其它的豎向構(gòu)件影響很小，用振型圖來判斷大底盤豎向抗側(cè)力構(gòu)件對(duì)上部結(jié)構(gòu)的作用，根據(jù)相關(guān)規(guī)定塔樓周圍的最大范圍在兩個(gè)水平方向不宜大于其地下室一層層高的2倍。
④本工程中塔樓部分選用的計(jì)算和設(shè)計(jì)模型是離散模型，大底盤地下室選用的是整體模型，對(duì)于塔樓底部加強(qiáng)區(qū)的抗震構(gòu)件的選取按照兩種模型計(jì)算結(jié)果中較差的那個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
⑤應(yīng)該注意的問題：第一，地下室質(zhì)量產(chǎn)生的地震作用大部分被室外回填土吸收，但是并沒有對(duì)其吸收標(biāo)準(zhǔn)做出明確的計(jì)算；第二，按照有關(guān)規(guī)定，對(duì)地下室結(jié)構(gòu)中不滿足最小地震剪力系數(shù)要求的地方?jīng)]有進(jìn)行調(diào)整，這就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)整體地震作用基底剪力的減小，使得傳遞到基礎(chǔ)的總地震剪力和傾覆力矩偏小。
4.結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析
在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成時(shí)，需對(duì)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行驗(yàn)算，本工程主要采用電算的計(jì)算方式，電算結(jié)果如表1所示。
對(duì)電算結(jié)果進(jìn)行分析可知，建筑的結(jié)構(gòu)剛度中心與建筑截面的幾何中心偏離不大，偏心彎矩對(duì)基礎(chǔ)的影響不大，剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的1/2，結(jié)構(gòu)的自振周期、位移值以及振型曲線都沒有超限(見表1或如圖1、圖2所示)，兩個(gè)方向的豎向剛度較均衡，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)很小，計(jì)算結(jié)果較為合理。
圖1地震作用下特征陣型示意圖
圖2地震作用下位移曲線示意圖
本工程設(shè)置中出現(xiàn)的問題，經(jīng)過多次電算可知，①根據(jù)整體彈性內(nèi)力、構(gòu)件塑性設(shè)計(jì)原理對(duì)豎向荷載下框架梁端負(fù)彎矩進(jìn)行降低的幅度要適當(dāng)增大，調(diào)幅系數(shù)取0.8—0.9，這樣在地震作用下梁端較易出現(xiàn)塑性鉸，可吸收一部分地震作用；②為避免主梁承受過大的扭矩引起超筋超限，需適當(dāng)減小梁的抗扭剛度折減系數(shù)，根據(jù)工程實(shí)際情況，適宜取0.5—0.65；③由于高層建筑需進(jìn)行施工模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示，與筒體相近的柱下軸力不夠大，柱與筒體之間的梁配筋較大，并且隨著高度的增大此現(xiàn)象更突出，最終導(dǎo)致截面超筋，和實(shí)際情況相差較大；④在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻主要承受水平作用下的剪力，但是這樣導(dǎo)致了剪力墻的數(shù)量增加從而增加了結(jié)構(gòu)剛度和地震作用，且這種結(jié)構(gòu)耗費(fèi)資金過大，此外，剪力墻的長(zhǎng)度很大，且有相當(dāng)強(qiáng)的翼緣與之相連，導(dǎo)致配筋過大，克服這個(gè)問題的方法是對(duì)部分墻肢人為地開施工洞，將其分為幾段并連的小墻肢，從而合理分配各個(gè)墻肢的剪力，并且避免了超筋現(xiàn)象的出現(xiàn)，達(dá)到有關(guān)規(guī)范的要求。
【參考文獻(xiàn)】：
［1］陳岱林，李云貴，魏文郎.多層及高層結(jié)構(gòu)CAD軟件高級(jí)應(yīng)用.中國建筑工業(yè)出版社
近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快、城市人口基數(shù)的逐漸加大，住宅的需求亦隨之大量增加，高層住宅建筑越來越多地被采用。本文結(jié)合某商業(yè)住宅小區(qū)，對(duì)該結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以期參考交流。
某商業(yè)小區(qū)住宅由12幢13~22層高層住宅建筑及輔房組成，其中1、4、5、7、8號(hào)樓與地下車庫相連。
1 上部結(jié)構(gòu)合理配置剪力墻是控制此類建筑側(cè)向剛度的關(guān)鍵
高層建筑一般利用窗間墻和縱橫墻布置鋼筋混凝土小墻肢，這樣可以不占用室內(nèi)空間，小墻肢間通過連梁和現(xiàn)澆混凝土樓屋面板相連，形成小墻肢-連梁承重體系。
小墻肢剪力墻布置應(yīng)按照抗震設(shè)計(jì)要求，結(jié)合各建筑房型的窗間﹑樓梯間﹑電梯間及房間四周的內(nèi)外墻等情況，小墻肢剪一般有一字形﹑L形﹑T 形﹑十字形等墻段，在平面中各個(gè)主軸方向均勻?qū)ΨQ布置，盡量做到剛心與質(zhì)心重合，以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。各墻肢肢長(zhǎng)不宜相差太大，使各個(gè)墻肢剛度接近，保證在地震作用下，水平力均勻地分配給各墻肢，避免因個(gè)別墻肢過長(zhǎng)，剛度過大產(chǎn)生很大的地震水平力而出現(xiàn)超筋。在豎向墻肢上下對(duì)齊﹑連續(xù)，根據(jù)建筑底的層高及上部的變化通過墻肢的厚度和混凝土強(qiáng)度的變化，使豎向剛度從下至上逐漸變小，并使任何上下層剛度變化不大于70%。墻肢間凈距不大與5米，連梁高度宜小與400，并盡可能地布置與兩房間之間，使住宅空間得以充分利用。墻肢的多少?zèng)Q定了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)向剛度。墻肢的過多，則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)向剛度偏大，地震反應(yīng)大，構(gòu)件內(nèi)力大，配筋也增大甚至超筋，造成浪費(fèi)；墻肢的過少，則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)向剛度偏小，水平地震作用下位移過大，不能滿足正常使用。調(diào)整墻肢的數(shù)量及大小，使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)向剛度能滿足水平位移要求，又不引起過大的內(nèi)力。表1為三幢樓的部分設(shè)計(jì)指標(biāo)。
3號(hào)﹑5號(hào)樓平面東西對(duì)稱，南北不對(duì)稱，底層結(jié)構(gòu)層高為3.4米，以上各層為2.9米，如剪力墻不變，第一層剛度比第二層剛度則小于70%，如通過調(diào)整剪力墻厚度雖能達(dá)到要求，但造成墻體偏心和室內(nèi)面積減小，為了避免這種情況，設(shè)計(jì)中在電梯井道及不影響建筑要求的地方增加剪力墻，使兩者的剛度相近，有效地解決了這問題。12號(hào)樓平面不對(duì)稱，底層有商場(chǎng)，其層高為4.5米，并要求有較大的開間，商場(chǎng)有部分突出主樓，最大處為5米；此外商場(chǎng)上部二層為辦公室，層高為3.2米，在設(shè)計(jì)中一方面在電梯井道等地方增加剪力墻，另一方面在商場(chǎng)處適當(dāng)?shù)卦龊窦袅Γ詽M足剪力墻的高厚比和剛度的要求。該三幢樓在頂層處均有躍層，躍層室內(nèi)客廳上下挑空，在樓板上形成大洞，對(duì)計(jì)算時(shí)假定樓面剛性無限大有一定影響，此處在構(gòu)造上加厚樓板并采用雙層雙向配筋，以加強(qiáng)樓板的剛度。屋面上有部分的躍層屋面﹑電梯機(jī)房﹑水箱以及裝飾構(gòu)件，其最高處高出屋面11.5米，它們剛度較小，在地震情況下會(huì)產(chǎn)生鞭梢作用，我在計(jì)算時(shí)將該部分內(nèi)力增大3倍，使該部分得到加強(qiáng)。
2 在剪力墻下布樁，避免地下室底板抗樁沖切是樁基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵
基礎(chǔ)采用剪力墻下條形基礎(chǔ)加樁基，一般剪力墻寬度不能滿足樁基要求，故布置條形基礎(chǔ)寬800剛好滿足?400管樁對(duì)承臺(tái)的要求，這種布樁方法傳力直接，如在地下室底板下布樁，必須要計(jì)算底板的抗沖切力等，增加底板的厚度，增加造價(jià)。
3 與地下車庫連接的高層住宅設(shè)計(jì)關(guān)鍵是控制絕對(duì)沉降
由于住宅小區(qū)停車位的需要，往往會(huì)有較大面積的地下室，有許多地下室和住宅連在一起，既擴(kuò)大了地下室的面積，增加了停車位，又能讓業(yè)主直接從住宅直接進(jìn)出入地下室，由于住宅樓與地下室的沉降存在差異，一般在此處需要設(shè)置沉降縫分開，但是如設(shè)置沉降縫，將影響地下車庫的使用，沉降縫還存在漏水的隱患，所以必須把主樓和地下車庫連在一起，不設(shè)置沉降縫，那么要解決沉降差的問題，控制住宅樓的絕對(duì)沉降量是關(guān)鍵。本工程1、4、5、7、8號(hào)樓與地下室相連（詳見圖一）。
圖一
住宅樓的樁基適當(dāng)加長(zhǎng)，進(jìn)入第7-2層，以控制沉降量為準(zhǔn)。在主樓與地下車庫之間設(shè)置沉降后澆帶，待住宅樓結(jié)構(gòu)封頂后，完成部分沉降量再將此后澆帶封閉，達(dá)到不設(shè)置沉降縫的目的。住宅樓計(jì)算沉降量和結(jié)構(gòu)封頂后實(shí)測(cè)的沉降量的比較詳見表2。
由表2可以看出，當(dāng)結(jié)構(gòu)封頂后，已完成了60%以上的沉降，這與沉降特點(diǎn)有關(guān)，在結(jié)構(gòu)自重的作用下，前期的沉降速度快，沉降量大，利用這一特性，在此設(shè)置沉降后澆帶，待沉降大部分完成后再封閉沉降帶，避免了沉降縫的設(shè)置，此處結(jié)構(gòu)只需要抗后期沉降量。另外，由于本地區(qū)地下水豐富，地下水位高，地下車庫底板后澆帶如長(zhǎng)期不封閉，須持續(xù)不斷地降水，不但會(huì)增加施工費(fèi)用，還會(huì)造成工程問題，為此，在后澆帶下設(shè)置了臨時(shí)的止水帶以解決施工時(shí)的地下滲水的問題。
4 結(jié)論
該類結(jié)構(gòu)上部剪力墻布置須均勻、合理，才能夠避免過多的扭轉(zhuǎn)，恰當(dāng)?shù)乜刂苽?cè)向剛度，使之既能夠控制地震作用下的側(cè)向位移，又能不至于產(chǎn)生過大的地震反應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理；不宜在伸縮縫和防震縫兩側(cè)同時(shí)布置剪力墻，縱向剪力墻不宜布置在端部，而應(yīng)布置在中部。樁基要布置在建立墻下，傳力直接，避免底板抗沖切，控制造價(jià)。住宅樓與地下車庫相連時(shí)必須控制住宅樓的絕對(duì)沉降，另外，在沉降后澆帶下也應(yīng)設(shè)置臨時(shí)止水帶。
參考文獻(xiàn)
現(xiàn)代土地資源日漸匱乏，在工程建設(shè)中為了節(jié)省土地面積，各施工企業(yè)大都采用高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣既能減少土地資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)人口數(shù)量的有效集合，還能避免建筑施工材料的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)約資源的目的。然而，在實(shí)際的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方案和建筑施工實(shí)際情況存在較大差距，這種情況的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了高層住宅的安全性能和實(shí)用性能。正因如此，如何保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水準(zhǔn)對(duì)于高層住宅的建設(shè)施工來說顯得尤為重要[1]。
一.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析
（一）高程住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程概況
某一高層住宅區(qū)位于某市的中心地段，該地區(qū)的建筑總面積大約為20萬立方米，是一項(xiàng)非常浩大的建筑工程。該高層住宅區(qū)域的樓位設(shè)計(jì)是一個(gè)五幢高層住宅樓層結(jié)合而成的建筑工程，分布為地下兩層、地上三層的設(shè)計(jì)模式。該建筑工程中采用的建筑結(jié)構(gòu)是平面體型比較不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
（二）高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所遇到的問題和解決措施
1.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所遇到的問題
該高層住宅工程從規(guī)模上來講屬于大型的工程建筑，尤其是五幢樓層采用的是一體化的連接方式，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)高層住宅的建筑設(shè)計(jì)有一個(gè)全方位的認(rèn)知。在對(duì)該建筑工程進(jìn)行各種因素分析后，再進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)工作，使設(shè)計(jì)比較貼合實(shí)際工程的標(biāo)準(zhǔn)要求。然而，在實(shí)際的高層住宅施工中，其可能會(huì)受到各種因素的影響，使得工程質(zhì)量及工期難以得到保證。這些因素主要包括：首先，高層建筑結(jié)構(gòu)的承重力和地下室連為一體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用框架剪力墻建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮實(shí)際施工問題。其次，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，居民對(duì)建筑結(jié)構(gòu)功能的要求以及抗震能力的要求也是設(shè)計(jì)人員需要考慮的重點(diǎn)問題。再次，建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的一大重點(diǎn)。最后，建筑物周圍的環(huán)境因素也會(huì)對(duì)施工造成影響干擾[2]。
2.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的處理措施
該高層住宅屬于住宅類型中較為復(fù)雜的一種設(shè)計(jì)，一般情況下，對(duì)于這種連體形的住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了保證其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，除了采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)之外，還應(yīng)該增加建筑結(jié)構(gòu)的水平方向和垂直方向的鋼筋結(jié)構(gòu)，同時(shí)在建筑底部增加底層柱。針對(duì)高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定性要求，應(yīng)該采用"L"型剪力墻設(shè)計(jì)，這樣一來能增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另一個(gè)方面還能增強(qiáng)整個(gè)建筑物的承載力。其次，在高層住宅的施工設(shè)計(jì)中，各類數(shù)據(jù)的計(jì)算問題也是干擾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一大影響因素。因此，一般在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算分析上多應(yīng)該采用PKPM系列的SATWE程序。
二.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題影響因素
（一）高層住宅結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計(jì)不合理
對(duì)如今的高層住宅建筑來講，其住宅結(jié)構(gòu)的不合理多半是設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性忽視，以致于造成住宅結(jié)構(gòu)的承重性差、建筑物的抗地震倒塌能力不強(qiáng)以及建筑物本身的安全性能差等問題。例如，高層住宅結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力的延性問題，以及屋面溫度應(yīng)力設(shè)置問題等。這一系列的問題因素的集合極有可能導(dǎo)致高層住宅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和質(zhì)量安全性問題[3]。
（二）抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理
抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是比較復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)，抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)除了設(shè)計(jì)整體的框架以外，對(duì)于承重墻設(shè)計(jì)以及底層柱等局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，甚至是建筑材料的選擇使用，都關(guān)系到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。由于我國并不屬于地震頻發(fā)的國家，所以一些高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員并沒有高度重視建筑的抗震設(shè)計(jì)，所以高層住宅結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中存在很多的漏洞和不足。
三.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題的處理對(duì)策
（一）針對(duì)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的解決措施
針對(duì)以上出現(xiàn)的各種問題，歸根結(jié)底是設(shè)計(jì)人員在對(duì)高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)知上還存在很大的不足之處，以致于設(shè)計(jì)的住宅結(jié)構(gòu)不符合居民對(duì)建筑物本身功能的需要或者不符合有關(guān)建筑物建設(shè)施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。針對(duì)以上情況要先確立好整體性設(shè)計(jì)，并根據(jù)整體性的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這樣既能保證建筑結(jié)構(gòu)整體性不受破壞，還能為局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)可靠的依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行建筑構(gòu)件和屋面溫度應(yīng)力的設(shè)計(jì)，就可以最大限度的避免因構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)不合格而導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降問題以及因溫度應(yīng)力設(shè)計(jì)值過大或是過小而造成的墻體開裂現(xiàn)象[4]。
（二）高層住宅結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：首先要求設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的重要性有一個(gè)正確的認(rèn)知。其次，需要專業(yè)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)高層住宅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及可能發(fā)生地震的情況進(jìn)行全方位的分析，同時(shí)滿足抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。再次，對(duì)建筑物的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格控制建筑物的高寬比例。最后，為了提高建筑物本身的抗震性能還應(yīng)該在高層住宅上加入抗震墻設(shè)計(jì)從而增強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性以及抗震能力。這樣即便發(fā)生地震也能保護(hù)好居民的人身安全，并且將地震對(duì)建筑物體的傷害減小到最低。
結(jié)語：
綜上所述，高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑施工人員在滿足國家對(duì)建筑工程施工結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)前提之下，對(duì)高層住宅結(jié)構(gòu)進(jìn)行的加強(qiáng)設(shè)計(jì)，能有效提高高層建筑的抗震性能以及使用安全性，從而維護(hù)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。然而，在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，我們?nèi)孕枰匾曈绊懡Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建筑施工的問題因素。對(duì)此，文章結(jié)合某高層建筑設(shè)計(jì)實(shí)例，簡(jiǎn)要探討了影響高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾點(diǎn)因素，并闡述幾點(diǎn)解決這些問題的舉措，以期為高層建筑住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭全樓.關(guān)于高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（36）：7277-7278.
Abstract: the paper mainly combined with the engineering practice, the structure design of high-rise residential buildings are analyzed, and to meet the requirements of the building use, the structural design of also fully embodies the shear wall structure of the advantages, its stiffness big, small and comfortable high degree of displacement. Practice proves the shear wall structure system are used in high-rise residential buildings.
Keywords: high building; Displacement Angle; foundation
中圖分類號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1、工程概況
本工程總建筑面積114128m2 。1#住宅樓建筑面積22169 m2 ，地上29層，地下2層地下室。該工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50a，建筑抗震設(shè)防為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，地震作用和抗震措施均按抗震7烈度設(shè)防，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2.g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)。1#住宅樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為二級(jí)。
2、高寬比確定
高層建筑的高寬比，是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ3-2002第4.2.3條條文解釋“一般場(chǎng)合，可按所考慮方向的最小投影寬度計(jì)算高寬比，但對(duì)凸出建筑物平面很小的局部結(jié)構(gòu)（如樓梯間、電梯間等），一般不應(yīng)包含在計(jì)算寬度內(nèi)。”根據(jù)規(guī)范提供的方法， 本工程高寬比超過《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ3-2002第4.2.3條表4.2.3-1抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，A級(jí)高度剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6的規(guī)定。因高寬比超過規(guī)范限值，因此，本工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取必要的加強(qiáng)措施。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 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)為剪力墻體系，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(duì)比較均勻，在滿足建筑功能情況下，盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
3.2 主要材料
混凝土強(qiáng)度等級(jí)。墻、柱：-1~5層為C50，6~10層為C45，11~15層為C40，16~20層為C35，21~25層為C30，26~29層為C25；梁、板：-1~20層為C30，11~天面層為C25。鋼筋采用普通鋼筋HPB235級(jí)、HRB335級(jí)、HRB400級(jí)。
3.3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(duì)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(jiǎn)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。
4結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
工程采用了中國建筑科學(xué)研究院的PKPM系列SATWE軟件（ 多、高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件）進(jìn)行計(jì)算，施工圖采用SATWE的計(jì)算結(jié)果，按15個(gè)振型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。
4.1結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果
===============================================
傾覆力矩Mr 傾覆力矩Mov 比值Mr/Mov零應(yīng)力區(qū)(%)
X風(fēng)荷載5250527.5 209207.725.10 0.00
Y風(fēng)荷載2947079.2 429299.7 6.86 0.00
X 地 震5250527.5 252271.620.81 0.00
Y 地 震2947079.2 270002.410.92 0.00
從結(jié)果可以看出，由于Y方向較“薄”，造成Y風(fēng)荷載作用時(shí)所產(chǎn)生的傾覆力矩遠(yuǎn)大于X風(fēng)荷載及地震力產(chǎn)生的傾覆力矩，分別為X風(fēng)的2倍、X地震的1.5倍、Y地震的1.6倍。
4.2結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果
X向剛重比 EJd/GH**2=7.24
Y向剛重比 EJd/GH**2=5.15
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)
4.3 彈性層間位移角
根據(jù)廣東省《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ—2002）補(bǔ)充規(guī)定DBJ/T15-46-2005第3.5條“對(duì)于高度小于150m的剪力墻、筒中筒結(jié)構(gòu)等彎曲型結(jié)構(gòu)，當(dāng)彎曲變形的影響明顯，某層層間有害位移角小于層間位移值的50%，該層層間位移角限值可放寬至1/800?！北竟こ蘗方向風(fēng)荷載控制時(shí)的位移角1/851
4.4軸壓比
計(jì)算結(jié)果分析表明，本工程各項(xiàng)整體指標(biāo)均能滿足相關(guān)規(guī)范的有關(guān)要求或未超出規(guī)范規(guī)
定的最大限值；柱的軸壓比和各構(gòu)件的強(qiáng)度及變形也均能滿足規(guī)范的要求。
4.5樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
本工程采用PKPM系列JCCAD程序進(jìn)行布樁、樁反力計(jì)算及承臺(tái)配筋。由于Y向風(fēng)荷載產(chǎn)生較大的傾覆力矩，最大樁反力為Y向風(fēng)荷載控制，且最終的配樁數(shù)量要多于根據(jù)D+L結(jié)果估算的配樁數(shù)量。
5、地基與基礎(chǔ)
Abstract: With the development of high-rise residential construction, short pier shear wall structure has the characteristics as flexible and adjustable, has the very good application prospect in high-rise residential buildings, is the ideal shear wall structure design. Based on the characteristics and design of short shear wall structure should pay attention to matters.
Key words: short shear wall; structural design; note
中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)
引言：近幾年，房地產(chǎn)行業(yè)得到了迅速發(fā)展，中小高層的住宅越來越受到住戶和開法商們的青睞，隨之而出現(xiàn)一種應(yīng)用在小高層中的剪力墻結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻便是這種新的結(jié)構(gòu)體系。因?yàn)槠渚哂械奶攸c(diǎn)可以克服很多相關(guān)的技術(shù)難題，且還具有高抗震性和靈活性的優(yōu)點(diǎn)。
一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)
隨著社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的提高，住房條件的改善，逐漸興起許多小高層住宅的建設(shè)，其中有大量11層、12層的小高層住宅，短肢剪力墻正廣泛應(yīng)用于小高層住宅建筑中。
鋼筋混凝土短肢剪力墻是剪力墻體系中的一種，是指肢長(zhǎng)和厚度比在5~8之間的剪力墻，通常采用T形、L形、Z形等形式，偶爾也采用十形和一形。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)既保留了異形柱不凸出墻面的優(yōu)點(diǎn)，又克服了異形柱框架抗震性能不理想等缺點(diǎn)。
短肢剪力墻可結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本不與建筑使用功能發(fā)生矛盾；墻的數(shù)量可多可少，肢可長(zhǎng)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以調(diào)整剛度和剛度中心的位置；能靈活布置，可選擇的方案較多，較易處理樓蓋的支承；連結(jié)各墻的梁，亦隨墻肢位置而位于間隔墻豎平面內(nèi)，屬于隱蔽型；視建筑平面及抗側(cè)力的需要，把中心豎向交通區(qū)處理成筒體或短肢剪力墻；短肢剪力墻的短墻肢雖然同異形柱框經(jīng)結(jié)構(gòu)體系的異形柱一樣截面抗扭不利，但由于其墻肢較長(zhǎng)，受力接近剪力墻的墻肢，結(jié)構(gòu)體系趨于合理。
此種體系同樣適用于單元式高層住宅。由于它的靈活性較大，隨之結(jié)構(gòu)布置也可能有較大的差別，從而導(dǎo)致有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。
二、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 墻肢和連梁的設(shè)計(jì)
在對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括對(duì)墻肢和連梁的設(shè)計(jì)。對(duì)于墻肢的截面設(shè)計(jì)來說，在設(shè)計(jì)前要進(jìn)行受剪、受彎的試驗(yàn)與計(jì)算，還要對(duì)正截面偏心受拉與偏心受壓進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)要對(duì)集中荷載作用下的局部受壓承載力進(jìn)行計(jì)算。要以能滿足最小配筋率的要求為前提，確定能達(dá)到墻肢端部受力鋼筋的要求，要通過截面抗剪計(jì)算墻肢水平方向分布鋼筋。
在小高層結(jié)構(gòu)中，連梁的設(shè)計(jì)對(duì)短肢剪力墻在力學(xué)方面的性能有很大的影響。主要是因?yàn)楦鲏χ窃谶B梁的連接下共同工作的，連梁不僅對(duì)抗震性有很大的影響，對(duì)墻肢的約束也有很大影響。如果梁的跨高比小于5，就應(yīng)該按照連梁進(jìn)行具體設(shè)計(jì)；如果高于5，那就要按照框架梁進(jìn)行具體的計(jì)算。在設(shè)計(jì)的過程中最應(yīng)該注意的就是要避免在彎曲破壞發(fā)生前發(fā)生連梁剪切破壞，應(yīng)該按照斜截面受剪計(jì)算，以確?？梢宰龅綇?qiáng)剪弱彎。如果在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算的時(shí)候，已經(jīng)對(duì)連梁的剛度進(jìn)行了折減，這樣調(diào)幅的范圍就應(yīng)該受到一定的限制，或者不在對(duì)其進(jìn)行調(diào)幅，這樣可以有效的避免在使用過程中發(fā)生問題。如果對(duì)部分連梁的設(shè)計(jì)值進(jìn)行降低，那就要對(duì)于其余部位的設(shè)計(jì)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣?。連梁的設(shè)計(jì)還可以運(yùn)用菱形配筋，或者是在連梁中加設(shè)斜向型鋼與設(shè)置斜向交叉暗柱，采用這些方法可以有效的將連梁的延展性提高。
2. 配筋構(gòu)造
在進(jìn)行短肢剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于配筋的要求，除了要按照結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置，還要按照設(shè)計(jì)的構(gòu)造來配置鋼筋。介于普通剪力墻與異形框架柱之間的就是短肢剪力墻的側(cè)向剛度。與普通剪力墻和異形框架柱的結(jié)構(gòu)一樣，在對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要加強(qiáng)對(duì)邊緣構(gòu)件的配筋要求。在振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行地震模擬實(shí)驗(yàn)后，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，短肢剪力墻中結(jié)構(gòu)抗震相對(duì)較薄弱的環(huán)節(jié)主要是連梁、底部小墻肢、角點(diǎn)處墻肢以及平面外邊緣。對(duì)于這些相對(duì)較薄弱的環(huán)節(jié)，更要加強(qiáng)抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)。
三、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)
1.要對(duì)短肢墻的軸壓比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，主要是端柱或者無翼緣的一字型短肢剪力墻，根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求來看，其內(nèi)容也突出強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究結(jié)果表明，剪力墻中承受壓力彎力的時(shí)候，如果在小偏壓的狀態(tài)，那么墻的延展性就會(huì)相對(duì)較差。即便是在大偏壓的狀態(tài)下，如果軸壓較大，混凝土邊緣應(yīng)力也較高，這樣就會(huì)使混凝土的約束不夠甚至沒有約束，從而會(huì)使混凝土最先出現(xiàn)極限壓應(yīng)變，使構(gòu)件喪失承載能力和變形能力。
2.在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中最薄弱的環(huán)節(jié)出現(xiàn)在抗震性方面，主要是在建筑的邊緣和其角點(diǎn)處的墻肢，尤其是針對(duì)一字型的剪力墻，最先出現(xiàn)破壞的問題。在設(shè)計(jì)的過程中，首先要加強(qiáng)的是針對(duì)以上出現(xiàn)問題的部位，加強(qiáng)相關(guān)的抗震性能設(shè)計(jì)。
3.要按照相關(guān)的規(guī)定要求來制定短肢剪力墻的抗震等級(jí)，方便對(duì)配筋的提高，還要對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行周期性的折減，加強(qiáng)地震的抵抗能力，保證安全性。
4.要對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的屬性準(zhǔn)確的進(jìn)行判定。在設(shè)計(jì)跨高比的時(shí)候，最合理的方法就是將各個(gè)梁規(guī)范的分類然后分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣做可以使設(shè)計(jì)更加的滿足要求，也可以使安全性得到有效的保障。
5.對(duì)于短肢墻的截面設(shè)計(jì)來說，最好不要采用一字形的形式，適合采用十字形、T、L形等，外墻的轉(zhuǎn)角處更不能使用一字形，最好能夠保證在同一構(gòu)件方向上的墻肢厚度最大程度的相等，嚴(yán)格的按照現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而保證梁和墻的有效斷面。
6.不適合將短肢墻的結(jié)構(gòu)做的太高，短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系主要是針對(duì)二十到三十層的住宅樓設(shè)計(jì)的，其中的環(huán)抱狀布置可以使結(jié)構(gòu)保持基本的對(duì)稱要求，每層一般情況下是六到八戶，在用地受到限制的時(shí)候，每層是三到四戶。
7.在進(jìn)行桿件內(nèi)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析的時(shí)候，最好采取三維的計(jì)算方法來進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。這時(shí)候的豎向構(gòu)件不僅包括墻元模型還包括薄壁桿模型，前后兩者有著很大的差距，前者是一種高精度的力學(xué)模型，精度很高，后者主要是一個(gè)簡(jiǎn)化模型，它的精度相對(duì)前者來說較低。
三、結(jié)束語
綜上，短肢剪力墻作為剪力墻結(jié)構(gòu)體系的分支，因?yàn)槠淞己玫奶匦?，成為較為理想的結(jié)構(gòu)體系，在高層住宅樓中也得到了廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要和一般的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別，廣泛的結(jié)合各個(gè)住宅小高層的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，要運(yùn)用一些技巧，對(duì)可能出現(xiàn)的問題提出較好的解決方案，掌握好設(shè)計(jì)的規(guī)范與要求，才能設(shè)計(jì)出更加安全同時(shí)又更加經(jīng)濟(jì)適用的住房。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1 工程概述
廣州某高層住宅樓，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(jí)為二級(jí)，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(chǎng)地類別為二類。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置
2.1 抗震等級(jí)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(jí)；框支框架抗震等級(jí)為一級(jí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位抗震等級(jí)為一級(jí)，非底部加強(qiáng)部位的剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)；地下一層抗震等級(jí)一級(jí)，地下二層抗震等級(jí)二級(jí)；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。
2.2 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(jiǎn)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。
2.3 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(jí)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(duì)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。
3 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)。
3.1 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(jí)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?。ǎ?.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(duì)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(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的影響是比較小的。
3.2 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。
3.3 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(duì)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(duì)薄弱樓層的配筋采取了加強(qiáng)措施。
4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)
4.1框支柱
框支柱抗震等級(jí)為一級(jí)，軸壓比不得大于0.6，對(duì)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(zhǎng)加密，且箍筋體積配箍率不得小于1.5%?？拐鹪O(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。
4.2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(jí)鋼）。
5 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、前言
隨著我國城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，人們對(duì)住宅，特別是小高層及多層住宅平面與空間的要求越來越高，高層住宅建筑大量采用了剪力墻結(jié)構(gòu)。它相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)潔、寬敞，使用功能更好，為住戶的自行改造增大了靈活性，加大了使用面積，因此，在高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，既要發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)，又要改進(jìn)其工程費(fèi)用較高的缺點(diǎn)，降低高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的造價(jià)和材料消耗量，這是考核結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的重要指標(biāo)。本文根據(jù)筆者多年來的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，探討了使高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)的措施。
2、高層建筑目標(biāo)控制參數(shù)
高層設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于豎向承重構(gòu)件（柱、剪力墻等）的合理布置，設(shè)計(jì)過程中控制的目標(biāo)參數(shù)主要有如下七個(gè) ：
2.1 軸壓比
主要為限制結(jié)構(gòu)的軸壓比，保證結(jié)構(gòu)的延性要求，軸壓比不滿足
要求，結(jié)構(gòu)的延性要求無法保證；軸壓比過小，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，宜適當(dāng)減少相應(yīng)墻、柱的截面面積。
2.2 剪重比
主要為限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)的安全。這個(gè)要求如同最小配筋率的要求，算出來的水平地震剪力如果達(dá)不到規(guī)范的最低要求，就要人為提高，并按這個(gè)最低要求完成后續(xù)的計(jì)算。
2.3 剛度比
主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免結(jié)構(gòu)剛度沿豎向突變，形成薄弱層。
2.4 位移比
主要為限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
2.5 周期比
主要為限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。周期比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的抗扭剛度相對(duì)于側(cè)移剛度較小，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置不合理。
2.6 剛重比
主要是控制在風(fēng)荷載或水平地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不致過大，避免結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌。剛重比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)于重力荷載過小；但剛重比過分大，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，宜適當(dāng)減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。
2.7 層間受剪承載力比
主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載能力沿豎向突變，形成薄弱層。
3、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析
3．1高層剪力墻住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)分析
(1)剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，用鋼量較省。在高層住宅中，開間均較小，分隔墻較多，采用現(xiàn)澆剪力墻，可將承重墻減少，比較經(jīng)濟(jì)。另外，剪力墻外觀整齊，沒有露梁、露柱現(xiàn)象，便于室內(nèi)布置，因此在高層住宅中常采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。
(2)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。剪力墻結(jié)構(gòu)的坑側(cè)剛度大，結(jié)構(gòu)周期小，地震響應(yīng)大；剪力墻結(jié)構(gòu)墻體越多，建筑物的重量越大，地震反應(yīng)也大，會(huì)造成浪費(fèi)；另外，剪力墻結(jié)構(gòu)墻體多為構(gòu)造配筋，如果配筋太低，則結(jié)構(gòu)延性差。
剛度較大的結(jié)構(gòu)一般震害較輕，但是，一般情況下，建筑物的剛度越大，工程費(fèi)用越高。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足規(guī)范中的關(guān)于結(jié)構(gòu)水平位移和地震力的要求，但如果要做到安全適用，經(jīng)濟(jì)合理，就必須在實(shí)際工作中有所判斷，將結(jié)構(gòu)水平位移和地震力控制在合理范圍內(nèi)，然后檢查結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋。
3.2剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合適含鋼量
在以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)的實(shí)際情況中對(duì)某高層剪力墻住宅樓的結(jié)構(gòu)計(jì)算作整體分析，同時(shí)從結(jié)構(gòu)含鋼量的角度作具體分析，從而優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3.2.1現(xiàn)行規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件給出了最小含鋼量
(1)剪力墻端部加強(qiáng)區(qū)關(guān)于暗柱、端柱、翼柱的構(gòu)造配筋要求；
(2)剪力墻分布鋼筋的配筋要求；
(3)連梁的配筋要求；
3.2.2因混凝土為泵送商品混凝土，水灰比大，收縮率較大
為滿足要求并根據(jù)實(shí)際情況，高層建筑合適的含鋼量見下表 1：
種類 受力縱鋼筋
% 非受力縱筋% 箍筋
梁 0.6～1.5 0.3 0.25～0.4（1）
柱
（包括暗柱） 0.5～1.5 0.812（2）
墻 0.35～0.5 0.35～0.5
板 0.35～0.6 0.35～0.6
表1高層建筑合適的含鋼量
3.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)
(1)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)受力均衡，技術(shù)應(yīng)用得當(dāng)，整體安全可靠度一致，任一結(jié)構(gòu)都能同時(shí)發(fā)揮其最大作用，這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)才能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)，又合理的目的。
從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體布局來看，在水平荷載作用下，剪力墻的暗柱配筋往往是構(gòu)造配筋，暗柱斷面的確定與剪力墻的布置有密切的關(guān)系，而構(gòu)造配筋與暗柱斷面又有著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于剪力墻布置的差異，一片剪力墻兩端暗柱的斷面可能差6倍～10倍。配筋也相應(yīng)差6倍～l0倍。而剪力墻在不同方向的水平荷載作用下是具有對(duì)稱性的。這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)就會(huì)造成極大的浪費(fèi)，因此，首先調(diào)整剪力墻的布置，盡可能使之對(duì)稱這樣即節(jié)省了造價(jià)，又增加了結(jié)構(gòu)安全性。
(2)造成結(jié)構(gòu)浪費(fèi)往往是由于設(shè)計(jì)人對(duì)某種結(jié)構(gòu)概念理解不透而導(dǎo)致的。例如：某18層綜合樓，由內(nèi)簡(jiǎn)外框組成結(jié)構(gòu)。外框柱距7.2m，外框與內(nèi)簡(jiǎn)距離9 m設(shè)計(jì)人員將外框邊梁做成lO00mm×750mm，目的是增加邊梁的抗剪能力，引入剪力滯后的概念，加大外框結(jié)構(gòu)的剛度。實(shí)際上，該工程由于外框柱距 7.2mm，很難產(chǎn)生剪力滯后效應(yīng)，邊梁采用lO00mm×750mm與采用350mm×750mm對(duì)外框的變形是相同的，不會(huì)增加結(jié)構(gòu)的剛度，反而會(huì)因?yàn)樵黾又亓?，加大結(jié)構(gòu)自身的負(fù)擔(dān)，對(duì)結(jié)構(gòu)不利。設(shè)計(jì)人員如果不能準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)概念，就會(huì)造成浪費(fèi)。
4、應(yīng)用實(shí)例分析
4.1工程概況
本工程位于湖南常德市，所在住宅小區(qū)總建筑面積達(dá)50萬M2，與本工程類似的住宅樓近二十多棟。如果通過對(duì)一棟樓進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，找到其中可優(yōu)化改進(jìn)的地方，就可使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到部分的優(yōu)化、提高建筑產(chǎn)品的性價(jià)比、降低單價(jià)造價(jià)和整個(gè)小區(qū)的工程造價(jià)。
進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的住宅樓為地下一層，地上三十層的純剪力墻結(jié)構(gòu)?？偨ㄖ娣e約1.49萬M2，地下一層為車庫，層高均為4.6m，首層架空，層高5.0m；二層及以上層為住宅，層高為3.0m。建筑類別為丙類。II類場(chǎng)地。
4.2結(jié)構(gòu)整體計(jì)算
4.2.1整體計(jì)算結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)自振周期(取前三個(gè)振型)見表2
振型號(hào) 周期（s） 平動(dòng)系數(shù) 扭轉(zhuǎn)系數(shù)
1 2.3912 0.96 0.04
2 2.2316 0.96 0.04
3 2.0412 0.08 0.92
表2結(jié)構(gòu)自振周期參數(shù)
4.2.2結(jié)構(gòu)整體合理性判斷
(1)樓層最小剪重比大于規(guī)范容許的“樓層最小地震剪力系數(shù)值”較多，結(jié)構(gòu)整體布置還有可優(yōu)化的空間。
(2)結(jié)構(gòu)平均重量：13.6KN/M2，合理。
作用方向 X Y
樓層最小剪重比 2.46% 2.51%
有效質(zhì)量系數(shù) 95.59% 94.49%
標(biāo)準(zhǔn)層面積 474 M2
總重標(biāo)準(zhǔn)值 42998
樓層最大層間位移與該樓層平均值的最大值 1.29 1.28
樓層最大水平位移與該樓層平均值的最大比值 1.22 1.26
樓層層間最大位移與層高之比的最大值 1/1206 1/1350
底部地震剪力（KN） 4384 4868
表3主要控制參數(shù)
(3)自振周期：參照(T1－(0.05～0.08)n=1.5～2.4S)，周期在合理范圍內(nèi)。
(4)X方向樓層最大層間(水平)位移與該樓層平均值的最大比值為1.29，在規(guī)范許可范圍內(nèi)。
4.3剪力墻及連梁鋼筋用量分析
墻厚根據(jù)規(guī)范及工程層數(shù)，層高情況取值如下：首層及地下層350mm，二～八層及以上墻250mm，其余墻200mm。
設(shè)計(jì)配筋采用的為包括配筋法。從節(jié)省造價(jià)角度考慮，可從以下方面適度調(diào)減鋼筋：(1)暗柱、連梁等處構(gòu)件根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)按構(gòu)造要求配筋(不包括局部按計(jì)算配筋的)，其中，墻體分布筋基本與規(guī)范最小配筋及其它構(gòu)造要求相吻合；(2)地下室外墻水平分布筋為φ14@200(二級(jí))。
4.4樓板鋼筋用量分析
考慮電氣埋管要求樓板厚度最小取100 mm。大房間根據(jù)板跨，考慮輕質(zhì)隔墻荷載分別取120 mm幾種。
樓板采用彈性計(jì)算。采用的是普通的三級(jí)鋼筋，樓板配筋大部分為φ8@200，配筋率0.025％；較合理。
5、結(jié)束語
高層建筑剪力墻的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)受結(jié)構(gòu)布置和剪力墻的形式、剪力墻的厚度、配筋率、結(jié)構(gòu)自重及剛度等多種因素的制約。因此，在進(jìn)行高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，高度重視影響結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的因素，考慮綜合效益，以達(dá)到降低工程造價(jià)和材料消耗量的目的，取得更加科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
