淺談小高層住宅結(jié)構(gòu)設計策略

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1、淺談小高層住宅結(jié)構(gòu)設計策略法明（西安有色冶金設計研究院西安710001）摘要：簡單闡述及分析在設計小高層住宅結(jié)構(gòu)中遇到的問題以及設計過程、方法和需要注意的規(guī)范條文。關鍵詞：小高層住宅鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)0前言：隨著社會經(jīng)濟的繁榮，我國小高層建筑發(fā)展迅速。設計思想也在不斷更新。結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。小高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)越來越廣泛應用于建筑中，并且有著光明的應用前景。下面以某工程實例來對小高層住宅混凝土結(jié)構(gòu)設計做淺顯的分析：1小高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的住宅的基本結(jié)構(gòu)形式1.1剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)在

2、小高層結(jié)構(gòu)設計中應用的相當廣泛，其墻體設計宜沿主軸方向或其他方向雙向布置，抗震設計的剪力墻結(jié)構(gòu)，應避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式，剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則，并且剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大。下面以某工程平面圖為例：（見圖1）工程名稱：勉縣經(jīng)濟適用房8號樓工程概況：本工程為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)地上12層，半地下室1層，地面高度36.00米。本工程位于漢中市勉縣，丙類建筑1，抗震設防烈度：7度，第一組，0.10g。場地類別：Ⅱ類，Tg=0.35s。地面粗糙度：B類，基本風壓：0.30KN/

3、㎡（百年一遇）。屬于A級高度的高層建筑，剪力墻抗震等級為三級，基礎形式：伐板基礎。地基基礎設計等級：乙級。圖18號樓結(jié)構(gòu)平面圖1.2框架——剪力墻結(jié)構(gòu)在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻就組成了框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。它是小高層住宅中應用比較廣泛的一種主體結(jié)構(gòu)型式。其特點是平面靈活，適用性強，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。1.3大開間剪力墻結(jié)構(gòu)隨著時代的發(fā)展和人們生活水平的提高，原來建造的小開間剪力墻體系住宅在建筑功能上的局限性變得日益明顯。從強度方面看，小開間結(jié)

4、構(gòu)中墻體的作用不能得到充分的發(fā)揮，并且過多的剪力墻布置還會導致較大的地震力，增加工程費用，另外，由于結(jié)構(gòu)自重較大，也增加了基礎的投資，因此，大開間剪力墻應運而生。承重墻的開間達到4.5m~7.5m，進深達到7.5m~1lm，室內(nèi)一般無承重的橫墻和縱墻，可以按照住戶的不同要求靈活分隔，隨著家庭的變化還可重新布置。（注：高烈度地震區(qū)域不適用）1.4短肢剪力墻結(jié)構(gòu)短肢剪力墻（墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻）介于異形框架柱和一般剪力墻之間，由于這種結(jié)構(gòu)體系在建筑功能、結(jié)構(gòu)形式、投資效益、節(jié)能指標等多方

5、面效果良好，己成小高層住宅的主要結(jié)構(gòu)形式。2小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的要點2.1水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的控制因素在低層住宅中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計;而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生著重要影響，但水平荷載將成為控制因素。對某一特定建筑來說，豎向荷載大體上是定值;而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨動力特性的不同而有較大幅度的變化。2.2軸向變形不容忽視對于采用框架——剪力墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸

6、壓應力，這就使得中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到很大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座產(chǎn)生沉陷，使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。2.3側(cè)移成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的控制指標與低層住宅不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移己成為小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的關鍵因素。隨著房屋高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，結(jié)構(gòu)的頂點側(cè)移一般與房屋高度H的四次方成正比。在設計小高層住宅時，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，而且還要有足夠的抗側(cè)移剛度，使結(jié)構(gòu)

7、在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移控制在一定的范圍內(nèi)。這是因為:a.過大的側(cè)移會使人不舒服，影響房屋的正常使用。b.過大的側(cè)移會使隔墻、圍護墻以及它們的高級飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形而導致不能正常運行。c.過大的側(cè)移會因P一△效應使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，甚至因側(cè)移與附加內(nèi)力的惡性循環(huán)導致建筑物的倒塌。2.4結(jié)構(gòu)延性是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的重要指標相對于低層住宅而言，小高層住宅更柔一些，地震作用下的變形就更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧瑏?/p>

8、保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。3小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計策略3.1優(yōu)化設計的方法當前，在無成熟的優(yōu)化設計分析軟件的情況下，主要是應用小高層住宅結(jié)構(gòu)分析軟件，采用人工分析進行調(diào)整，運用概念設計的方法對不同的結(jié)構(gòu)選型和布置不斷的進行方案分析比較，以獲得比較理想的結(jié)構(gòu)方案，這是在結(jié)構(gòu)設計中最常用的也是最簡單的優(yōu)選或者說是優(yōu)化方法。用概念設計的方法所得的方案是較合理、經(jīng)濟的，雖其費工費時、對設計人員的素質(zhì)要求較高，但這種依靠設計人員經(jīng)驗進行人工優(yōu)化的方法仍是當前所