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1、小高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快，越來越多的建筑拔地而起，因此為廣大的建筑工作者帶來了更大的挑戰(zhàn)，建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多樣，尤其是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師。本文主要結(jié)合國內(nèi)某住宅小區(qū)工程實(shí)例，對目前普遍采用的幾種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析比較. /1/view-12281655.htm【關(guān)鍵詞】小高層；建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；實(shí)例1.工程簡介國內(nèi)某住宅小區(qū)建筑工程，共12層，層高為2.9m，建筑物總高34.8m，長34.2.m，寬14.70m，每層面積490m2，總面積5880m2，抗震烈度為度，場地土類型為三類，基本風(fēng)壓：0.60kN/m，采用多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與設(shè)計(jì)軟2、件、程序及有關(guān)規(guī)范對不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行計(jì)算并分析比較。1.1框架結(jié)構(gòu)此方案的特點(diǎn)是一般用于多層結(jié)構(gòu)以及小高層結(jié)構(gòu)，使用高度范圍一般為60m以下（度設(shè)防）。框架結(jié)構(gòu)布置靈活，具有較大的室內(nèi)空間，使用較為方便。填充墻可采用輕質(zhì)隔墻，減輕結(jié)構(gòu)自重。但內(nèi)凸的框架柱直接影響到戶型的實(shí)際使用面積以及家具布置。1.2異形柱框架結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)體系的框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)派生結(jié)構(gòu)形式，它除了具有框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)外，與墻同寬的異形柱很好地解決了建筑平面使用問題。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ149-2006第3.1.2條抗震設(shè)計(jì)時(shí)，異形柱結(jié)構(gòu)使用的房屋最大高度為24m，本工程建筑總高位34.8m，故不宜采用異3、形柱框架結(jié)構(gòu)。1.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)體系一般是適用于高層結(jié)構(gòu)，在近幾年的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，此方案的特點(diǎn)是利用電梯間做成鋼筋混凝土核心筒，用來抵抗大部分水平荷載，而框架柱主要承受豎向荷載。這種結(jié)構(gòu)既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活，使用方便的特點(diǎn)，又具有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力。但內(nèi)凸的框架柱同樣影響到戶型的實(shí)際使用面積以及家具布置。1.4異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)體系是框架剪力墻的一個(gè)派生結(jié)構(gòu)形式，此方案的特點(diǎn)是利用樓電梯間做鋼筋混凝土核心筒抵抗大部分水平荷載，水平位移及層間位移大大減小。同時(shí)，與墻同寬的異型柱又能更好的解決建筑平面使用問題。2.結(jié)構(gòu)抗震性能的比較2.1框架結(jié)構(gòu)一般用于多層4、及小高層結(jié)構(gòu)，即10層一下或建筑物高度H小于28.0m，對H大于30.0m的框架結(jié)構(gòu)，在抗震設(shè)防烈度為度地區(qū)，高規(guī)第4.8.2條規(guī)定，抗震等級為三級.SATWE程序計(jì)算結(jié)果顯示，此結(jié)構(gòu)的水平荷載（風(fēng)荷載及地震荷載）的作用下，水平位移及層間位移為最大（1/1200）；由于框架柱作為唯一的抗水平力構(gòu)件，軸壓比限制為0.90，故框架柱截面尺寸較大，內(nèi)凸的框架柱直接影響到戶型的實(shí)際使用面積積及家具布置。而且，最為嚴(yán)重的是，由于建筑的平面使用或立體造型的要求，經(jīng)常出現(xiàn)框架一端擱置在柱上，另一端擱置在梁上；或幾根框架柱并不在一條軸線上，往往出現(xiàn)單跨框架的現(xiàn)象，成為抗震薄弱環(huán)節(jié)。所以，在考慮抗震設(shè)防要求的結(jié)5、構(gòu)中，由于框架梁柱截面較小，抗震性能較差，剛度較低，特別是采用砌體填充墻時(shí)，地震中填充墻損壞嚴(yán)重，修復(fù)費(fèi)用很高。故對高層結(jié)構(gòu)不宜采用。2.2異型柱框架結(jié)構(gòu)異型柱在受剪承載力、節(jié)點(diǎn)承載力和延性等受力性能方面比普通矩形柱差，在水平地震作用下，柱內(nèi)鋼筋的粘結(jié)錨易遭受破壞，對抗震性能有不利影響。因此，鋼筋混凝土異形柱框架及框架抗震墻結(jié)構(gòu)的房屋應(yīng)在一定的高度及適應(yīng)范圍內(nèi)應(yīng)用，而不能等同一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)混凝土異型柱節(jié)后技術(shù)規(guī)程適用于總高度小于24m的房屋。當(dāng)建筑的高度較高時(shí)，異型柱無法滿足軸力和抗側(cè)力的要求。所以，異形柱框架結(jié)構(gòu)相比較而言，抗震性能為最差。2.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)一般用于高層結(jié)構(gòu)，在6、近幾年的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，此方案的特點(diǎn)是利用樓電梯間做鋼筋混凝土核心筒抵抗大部分水平荷載，框架柱主要承受豎向荷載，水平位移及層間位移大大減小，軸壓比限值較框架結(jié)構(gòu)放寬，但考慮框架柱的構(gòu)造要求，及實(shí)際計(jì)算中若軸壓比大于0.90，則柱配筋較大，所以在小柱網(wǎng)的住宅中，與框架結(jié)構(gòu)相比，柱截面尺寸與不可能小很多，同樣存在上述建筑使用問題。2.4異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)體系是框架剪力墻的一個(gè)派生結(jié)構(gòu)形式，此方案的特點(diǎn)是利用樓電梯間做鋼筋混凝土核心筒抵抗大部分水平荷載，異形柱主要承受豎向荷載，水平位移及層間位移大大減小。同時(shí)，與墻寬的異形柱又能更好的解決建筑平面使用問題。度地區(qū)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)總高7、度不得超過45.0m，柱中距不大于7.20m。抗震等級之所以以異型柱有上述的限制條件，主要是異形柱的肢長較短，當(dāng)建筑的高度較高時(shí)，異形柱無法滿足軸力和抗側(cè)力的要求。在度設(shè)防地區(qū)，建筑物高度大于18.0m抗震等級即為三級，這點(diǎn)較框架結(jié)構(gòu)（60.0m）嚴(yán)格。2.5普通剪刀墻結(jié)構(gòu)一般用于高層結(jié)構(gòu)住宅，尤其在30層左右的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中用用廣泛。此方案的特點(diǎn)是根據(jù)建筑平面布局而設(shè)置鋼筋混凝土墻，適當(dāng)補(bǔ)位開結(jié)構(gòu)洞，以慶祝填充墻代替，以減輕結(jié)構(gòu)自重及工程造價(jià)，可使個(gè)墻段剛度均勻，抗震性能好，水平位移及層間位移大大減小，尤其在戶型的實(shí)際使用面積及家居布置中。3.計(jì)算結(jié)構(gòu)的比較根據(jù)以上計(jì)算結(jié)構(gòu)：地震周期。框8、架結(jié)構(gòu)最大（T1=1.6463s），短肢剪刀墻結(jié)構(gòu)最小，異型柱剪刀墻結(jié)構(gòu)次之，其余結(jié)構(gòu)相差不大。顯然，這是與結(jié)構(gòu)的剛度有直接關(guān)系。水平地震剪刀。框架結(jié)構(gòu)最小（1347.771），短肢剪刀墻體結(jié)構(gòu)最大，異型柱剪刀墻結(jié)構(gòu)次之，其余結(jié)構(gòu)相差不大。顯然，這是與結(jié)構(gòu)的地震周期規(guī)劃與設(shè)計(jì)是一致的。最大層間位移。框架結(jié)構(gòu)最大（Dx/h=1/455），短肢剪刀墻體結(jié)構(gòu)次之（1/3591），其余結(jié)構(gòu)相差不大。顯然，這是與結(jié)構(gòu)的剛度是一致的。結(jié)構(gòu)自重。框架結(jié)構(gòu)最大，其余結(jié)構(gòu)相差不大（約8300t）。活著載相差不大（約600t）。恒載占總重量的百分比為93%以上，故在高層計(jì)算中，一般可不考慮恒活最不利組合，這對計(jì)算9、結(jié)果幾乎無影響。混凝土用量。短肢剪刀墻結(jié)構(gòu)與異型柱剪刀墻結(jié)構(gòu)較大（約146m3），其余結(jié)構(gòu)相差不大（1333）。相差了1465/13.1=1.1倍。鋼筋用量。短肢剪刀墻結(jié)構(gòu)與異型柱剪刀墻結(jié)構(gòu)較大（約18.5f），其余結(jié)構(gòu)相差不大（約16.0t）。相差了18.5/16.0=1.15倍。這是由于前者結(jié)構(gòu)的最小配筋率要求較高。工程造價(jià)。短肢剪刀墻結(jié)構(gòu)與異型柱剪刀墻結(jié)構(gòu)較大（約405元/m2），框架結(jié)構(gòu)最小（3498元/m2）。這是由于短肢剪刀墻體結(jié)構(gòu)與異型柱剪刀墻結(jié)構(gòu)在混凝土用量和鋼筋用量均較高。4.結(jié)論通過對以上各類結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析，各種類型均有優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視概念設(shè)計(jì)，根據(jù)其受力的特點(diǎn)，充分了解其破壞的各種機(jī)理，合理、對稱、均勻地布置短肢墻，正確掌握計(jì)算機(jī)分析方法和截面設(shè)計(jì)，并不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)建筑物所處的地區(qū)、業(yè)主的要求以及地質(zhì)條件，在滿足國家規(guī)范的要求下選擇合適的類型。參考文獻(xiàn)1建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）.2建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）.3高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）.