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篇1
本工程為高層住宅樓，總建筑面積為5220.30m2，地上15層，地下1層，主體為剪力墻結構，裙房為框架結構。地基基礎設計等級為乙級，主體為筏板基礎，裙房為柱下獨立基礎和墻下條形基礎。設計使用年限為 50年，建筑耐火等級為二級。抗震設防烈度為七度。
2 概念設計
概念設計的目標是使整體結構能發揮耗散地震的作用， 避免出現敏感的薄弱部位導致過早地破壞，因此剪力墻的布置應以此為原則精心布置，方可使結構在整體上安全合理。目前很多設計剪力墻滿布，造成結構體系剛度過大，引起地震力加大，雖然滿足強度要求，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。
建筑結構平面布置時，概念設計應盡量使 x向和 y向抗側剛度接近，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，避免少數樓層出現敏感薄弱部位，使結構整體形成均勻的抗側力結構體系，在此基礎上，結合電算才能作出安全、經濟、合理的結構。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，通過這些措施使結構總體指標控制在規范允許范圍內。總體指標對建筑物的總體判別十分有用。譬如說若剛度太大，周期太短，導致地震效應增大，造成不必要的材料浪費；但剛度太小，結構變形太大，影響建筑物的使用。
3 基礎設計
高層建筑剪力墻結構設計由于考慮埋置深度的要求，一般均設置地下室。基礎多采用筏板基礎。合理選擇筏板厚度及邊緣挑出長度也直接影響結構整體安全和工程造價。該工程上部 15層帶 1層地下室，根據勘察報告，取筏板厚為1000mm，經細算后筏板可減至800mm。由于地庫室為單層框架結構，筏板基礎厚度計算后定為250mm，為解決柱對筏板的沖切，對柱下局部范圍加厚（見附圖1）。經此處理經濟性明顯。因此，基礎選型應作方案比較，才能選定經濟合理的方案。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計，即每層按 50mm厚增加。如15層建筑則初選可取 600mm厚試算，試算后根據筏板配筋情況再逐步加大或減小。筏板厚度及配筋與地基持力層的承載力和壓縮模量有關，同時應考慮樁沖切、角樁沖切、墻沖切、柱沖切及板配筋等多方面的因素進行優化調整才能取得較滿意的結果。
筏板長度的設置應考慮地下室的使用合理性，通常采用設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可不設或少設后澆帶，并且對所設后澆帶采取必要的保護和加強措施。該工程地下室長120m，大于規范要求的55m，因此筏板基礎采后澆帶來解決結構超長的問題。并在塔樓與地下室之間設置后澆帶，解決兩種不同荷載之間的不均勻沉降問題，效果良好。
4 剪力墻設計
4.1 剪力墻布置
剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。在結構布置應避免“一”字形剪力墻，若出現則應盡可能布置成長墻（ h /w > 8）；應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的 2.5倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件時兩個方向均應布置成長墻；規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，剛心和質心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大減小了扭轉效應；主梁擱置在剪力墻上的，在相應部位設置暗柱，以控制剪力墻平面外的彎矩。
4.2剪力墻配筋及構造
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，豎向鋼筋放在內側。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、土壓力產生的側壓力控制，簡化計算后由豎向筋控制。地下部分墻體鋼筋保護層按《地下工程防水技術規范》第 4.1.6條規定：迎水面保護層應大于50mm。
4.2.2 剪力墻邊緣構件的設置
試驗研究表明，鋼筋混凝土設置邊緣構件后與不設邊緣構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%，且增加了墻體的穩定性，因此一般一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件；其余剪力墻應按《高規》第7.2.17條設置構造邊緣構件。
對于本工程剪力墻來說，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%；對于短肢剪力墻，應按《高規》第7.1.2條控制配筋率加強區 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，設計中往往按長肢墻進行暗柱配筋并不妥當，建議有兩種方法：其一，計算中另一方向短肢不進入剛度，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，則配筋中應考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率在加強區取1.0 %，一般部位可取0.8 %。該工程地面一、二層設置構造邊緣構件，縱筋最大直徑為￠14，加強區暗柱配筋率最大為 1.45%，最小0.8%；三層及三層以上為構造邊緣構件，構造邊緣構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行折減，但在地震作用下彎矩、剪力仍很大，有時很難進行設計，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，相應配筋亦較大，不合理。所以連梁高度計算與設計統一規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根梁之間用輕質材料填充。連梁配筋應對稱配置，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 結語
綜上所述，在高層建筑轉換層的結構設計時，既要盡可能地滿足建筑的使用功能的要求，又要使結構體系更加合理，應從建筑功能、結構受力、設備使用、經濟合理等多方面入手進行結構的選型和柱網布置，從而滿足建筑結構合理的使用要求。
篇2
1工程概況
某小區住宅是1棟小高層帶電梯的住宅樓，地上總建筑面積約1．02萬m2，房屋總高度31．8m。主樓共10層，平面尺寸為45．6m×22m，其中架空層一層，層高4．8m，作車庫使用；地上9層為住宅標準層，層高3m；局部突出屋面部分為電梯機房。裙樓也作車庫使用，平面尺寸為45．6m×l8m，層高3．9m。
2上部結構體系
本工程的平面體型較為復雜，住宅層結構平面凹凸不規則，平面凹進的尺寸大于相應投影方向總尺寸的30%，按《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第3．4．3條，屬平面不規則類型。主樓質心與底盤結構質心的距離大于底盤相應邊長的20%，故本工程設置了一道防震縫，將上部結構主樓裙樓劃分為兩個的抗側力結構單元，即主樓為一個結構單元，裙樓為1個結構單元。
由于業主要求承重構件不能突出墻面，且架空層要盡量滿足停車位的需要，根據房屋高度，決定主樓采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。主樓l0層，屬于高層建筑，抗震烈度為6度，剪力墻抗震等級按《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第3．9．3條定為四級，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010，短肢剪力墻要滿足第7．2．2條規定，其抗震等級不提高但軸壓比要求比一般剪力墻要嚴格。對于抗震等級為四級的剪力墻結構，其軸壓比限制在《建筑抗震設計規范》GB50011-2010與《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010中均未做要求，考慮到短肢剪力墻延性較差，對抗震不利，本設計短肢剪力墻軸壓比按三級抗震墻控制并盡量避免采用一字形短肢剪力墻。
3主樓上部結構抗震計算結果分析
3．1主要結構構件
剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度：四周外墻肢肢厚240mm，內墻肢肢厚200mm；底層肢厚300mm，其余肢厚240mm。剪力墻混凝土強度等級2層以下為C35，3層以上為C30，梁、板的混凝土強度等級均為C25。主要連梁的尺寸多為240×500mm核心筒處樓板的厚度為150mm，頂層樓板厚度為120mm。有別于肢長肢厚比不大于4．0的異形柱，不大于300厚的短肢剪力墻的肢長肢厚比按規范要求控制在大于4且不大于8范圍內，一般剪力墻的肢長肢厚比均大于8。值得注意的是，對肢長肢厚比為4～5范圍內的墻肢，雖然《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010已將其分在短肢剪力墻范圍，但由于其抗震性能較差，地震的應用經驗不多、相關研究成果較少，為安全起見，此類墻肢盡量不要采用。
3．2計算結果分析
從構件力學特性上來說，短肢剪力墻的肢長與肢厚比≥5．0，更接近于剪力墻受力特性，故計算時將短肢剪力墻作為剪力墻而不是柱考慮應更合理。因此，結構整體計算采用中國建筑科學研究院開發的SATWE程序按剪力墻結構考慮。SATWE采用的是在每個節點有六個自由度的殼元基礎上凝聚而成的墻元模擬剪力墻，墻元不僅具有平面內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受力狀態，計算結果較精確；同時，對樓板SATWE可以考慮其彈性變形。雖然主樓結構平面較規則，立面也無剛度突變現象，但由于剛度較大的電梯井處筒體有偏置，產生扭轉的影響，為了計算準確，地震作用計算考慮了結構的扭轉耦聯和5%偶然偏心的影響，取了9個振型計算。
3．2．1自振周期的控制
考慮扭轉耦聯時的自振周期(計算時自振周期折減系數取0．8)如表1所示。從表1可得，結構扭轉為主的第一自振周期T3=0．7233s，平動為主的第一自振周期T1=1．0532s，T3T1=0．687＜0．9，滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第3．4．5條的規定。
表1結構自振周期表
3．2．2結構位移的控制
最大層間位移角(應≤11000)、最大水平位移與層平均位移的比值(不宜大于1．2，不應大于1．5)及最大層間位移與層平均位移的比值(不宜大于1．2，不應大于1．5)見表2，從中可以看出結構在風荷載和地震作用下的位移均能滿足規范限值。
表2結構位移表
3．2．3樓層最小地震剪力的控制
根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2010和《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010的要求，抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力應符合公式，對于6度設防區，剪力系數λ≥0.008，本工程各樓層剪重比能滿足要求，不需要調整。
3．2．4短肢剪力墻剛度的控制
短肢剪力墻及一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩見表3。由表中數據可見，在規定的水平地震作用下，本工程短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結構總底部地震傾覆力矩的50%，滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010規范第7．1．8條的規定。
表3底部地震傾覆力矩
4結構設計的主要技術措施
4．1短肢剪力墻設計
根據短肢剪力墻結構的特點，地震作用下的抗扭能力較弱，因此本工程設計中將一般剪力墻布置在建筑四角處，短墻肢盡量均勻對稱布置，以減小水平力作用下的扭轉效應，且短墻肢絕大多數在兩個方向有連接，即截面型式多采用L、T型。少量短墻肢由于建筑需要采用了一字型，為了減少剪力墻平面外彎矩，設計時盡量不布置與之垂直相交的大跨度單側樓面粱，避免不了的墻肢，盡量設端柱。短肢剪力墻的肢長肢厚比按規范要求控制在5～8范圍內，并且保證每一段墻肢長度不小于1．2m，另外，對短肢剪力墻的軸壓比均控制在0．6以內，短肢剪力墻邊緣構件按《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第7．2．14條規定設置，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率在底部加強區不小于1．0%，其他部分不小于0．8%。
4．2連梁設計
本工程中，由于剪力墻數量較多，且比較分散，布置均勻，墻肢較短，各片剪力墻之間抗側剛度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墻受力較均勻，因此，構成剪力墻間的主要構件連梁無超筋現象。跨高比≥5的連梁按框架梁進行設計(頂層處按連梁的構造要求配筋)，其余連梁按《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010中第7．2．27條的規定設計。為保證樓層處的梁連成一個整體，框架梁、連梁及暗梁設有一定數量的縱向鋼筋拉通。
4．3樓板設計
由于核心筒處的樓板受到電梯井及樓梯開洞的削弱，使得核心筒上下兩部分平面的連接較為薄弱，故與建筑專業協商，要求該部分樓板的連接寬度不小于5m，并在設計時加厚為150mm，配雙層雙向通長筋12@200。為加強建筑物的頂部約束，提高抗風、抗震能力，頂層樓板加厚為120mm。
5短肢剪力墻結構的抗震薄弱環節及概念設計
短肢剪力墻結構是介于框架一剪力墻結構和一般剪力墻結構之間的一種結構形式，其抗震薄弱環節是建筑平面處邊緣及角點處的墻肢，一字形短肢剪力墻及連梁。在此類結構設計中，對薄弱環節，應加強概念設計和抗震構造措施。如強墻弱梁，與短肢墻相連的大梁不應配置過多的抗彎負筋，驗算一字形短肢墻的平面外抗彎和抗剪等。規范對具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構做了明確的規定，除了限制其最大適用度，結構中的一般剪力墻數量不應太少，一般剪力墻承擔的第一振型底部地震傾覆力矩不能少于總傾覆力矩的50%。為了提高短肢剪力墻的豎向承載力和延性，防止局部倒塌，規范對其軸壓比和全截面縱向配筋率都做明確要求，對一字形短肢墻要求更加嚴格，《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010在第7章中已列出具體條款。
6結束語
綜上所述，作為剪力墻結構體系的分支，短肢剪力墻結構由于結構布置方面的靈活性和可調整性，使其各項技術經濟指標均較一般剪力墻結構理想，因而在小高層住宅樓結構設計中已被廣泛采用。設計短肢剪力墻結構時，應區別于一般剪力墻結構，多結合住宅特點，使結構剛柔適中，并運用抗震概念設計的原則，采取有效的抗震措施，注重細部設計，從而做到結構設計安全、經濟、適用。
參考文獻：
篇3
本工程總建筑面積為96412.72平方米，位于廣東省清遠市佛岡縣。層數最高為28層，最低為1層。地上部分共有9棟：1號樓為一類高層居住建筑，沿街高層1層商鋪，建筑層數28層。2號樓、3號樓、5號樓為一類高層商住樓，2號樓為26層，3號樓、5號樓為28層。沿街高層2層商業。B1、B2、B3、B5、B6棟為低層商業建筑，建筑層數為3層。B6棟為1層。場地抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，建筑場地類別為Ⅱ類。場地無可震動液化土層分布，亦無發震斷裂，屬穩定地區。
2工程特點
本工程整體設計思路要求典雅、高級、舒適。建筑立面風格追求新古典主義，平面布置講究高度靈活性，可以居住、辦公為追求大尺度。由于開發商要求功能多樣化、適應性強、個性鮮明，使得建筑設計平面與立面復雜、多變。所以與一般工程相比，本工程有鮮明特點，結構設計不利因素相對集中，體型相對復雜，給結構設計帶來了很大難度，其結構特點具體體現在以下幾個方面:
（1）在地下室設置后澆帶，后澆帶在兩個月后澆筑；適當提高地下室底板、側壁的配筋率。
（2）地下室外防水層采用柔性防水(聚胺脂涂層或卷材)，即使出現微小的收縮裂縫，外防水層也能起到阻止滲漏的作用。
（3）地下室及裙樓采用雙向梁布置，采用控制裂縫寬度性能較好的變形鋼筋，壁板、樓板鋼筋按照“寧細勿粗，寧密勿疏”的原則配置。
（4）從減少砼自身收縮率的角度考慮，優化砼的配合比設計，加入合適的添加劑，控制水灰比、砂率、水泥用量及塌落度等指標；另一方面要求加強砼的振搗及養護，應有可靠措施保證砼在全濕潤條件下硬化，優先考慮蓄水養護。
3結構設計要點
3.1基礎及基坑支護
3.1.1基礎形式
高層采用筏形基礎，裙樓和B1~5采用天然獨立基礎；基礎持力層為(2-2層)卵石層，地基承載力特征值fak=700Kpa，混凝土強度等級為C30。
3.1.2基坑支護方案
本工程基坑側壁安全等級為二級，基坑支護設計與地基基礎及地下室結構設計沒有矛盾，滿足建筑物的使用要求。
3.2地下室結構
地下室底板：采用平板式底板，板厚h＝300mm。
地下室頂板：采用梁板式布置，板厚h=180mm。
3.3 上部結構體系
根據建筑使用功能的需要，本工程為剪力墻結構。
4結構計算與分析
采用中國建筑科學研究院PKPM工程部編寫的《SATWE》程序計算。
4.1基本假定及主要參數取值
上部結構計算取地下室頂板作為嵌固端。上部結構由下至上分為三棟高層結構計算，自編號分別為1#樓、2#樓、3#樓、5#樓。考慮了平扭耦聯計算結構的扭轉效應，振型數使振型參與質量不小于總質量的90％，振型數為18。主要參數取值如下：不考慮活荷載的不利分布，梁彎矩增大系數取1.0；周期折減系數取0.9；中梁剛度增大系數取2.0。
4.2主要計算結果
4.2.1自振周期及第一扭轉平動周期比
各結構單元的自振周期及周期比詳表1，可見以扭轉為主的第一周期與以平動為主的第一周期的比值均≤0.90，滿足《高層建筑混凝土結構設計技術規程》第4.4.5條的要求。
4.2.2彈性層間位移角
彈性層間位移角即層間最大位移與層高的比值詳表2，可見層間位移角均滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》第4.6.3條的要求。
表2地震作用及風荷載的最大位移角表
4.2.3扭轉不規則性指標
在考慮偶然偏心情況下，用于判斷結構扭轉不規則性的樓層最大彈性水平位移（或層間位移）與該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的比值詳表3，可見1#樓、2#樓、3#樓、5#樓最大的位移最大值與平均值比值均大于1.2，小于1.5，未超出《高層建筑混凝土結構技術規程》第4.4.5條的限值。
表3扭轉不規則性指標最大值
4.2.4水平地震作用下基底的剪重比
各結構單元在水平地震作用下基底的剪重比詳表4，基底剪重比均大于1.6％，滿足《建筑抗震設計規范》第5.2.5條的要求。(當小于1.6%時，程序自動放大至1.6%)
4.2.5剛重比
剛重比 EJd /（H2ΣG）詳表5，可見剛重比均≥1.4，滿足《高層建筑混凝土結構設計技術規程》第5.4.1條對結構穩定性的要求。各棟剛重比均≥2.7，可以不考慮重力二階效應的影響。
4.2.6樓層側向剛度比
樓層側向剛度不小于相鄰上一層的70%，和其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%的較大值。滿足規范要求。
4.2.7軸壓比
本工程軸壓比按地下一層控制，剪力墻軸壓比控制在0.70以內(一字墻0.60以內)，框架柱軸壓比控制在0.90以內。
計算結果分析表明，本工程各項整體指標均能滿足相關規范的有關要求或未超出規范規定的最大限值；柱的軸壓比和各構件的強度及變形也均能滿足規范的要求。
5地基基礎
5.1場地工程地質特征
本工程場地位于清遠市佛岡縣；西面為四層圖書館及廣播電視中心，北面為青松東路，東面為文明路，南約120m為106國道。場地上部為沖洪積層，下部為基巖。各巖土層的狀態、埋深和厚度變化不大，場地地基屬均勻地基。
5.2場區地下水
勘察期間場地地下水位埋深1.74～2.14m，標高69.12~75.35m。場地地下水埋藏較淺，地下水位一般高于地下室底板上部，地下室的抗浮水位取標高75.50m。地下水對混凝土有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。
5.3場地的等級分類
建筑場地類別為II類，場地處于丘陵地區，地形地貌簡單，地形平坦。不存在坍塌、滑坡、泥石流、嚴重地陷等不良地質作用及地質災害現象。地下無人防工程、坑道及礦產資源。無活動性斷裂構造。周邊無污染源，地下水及土壤基本未受污染。本工程場地等級為二級，地基等級為二級，工程重要性等級為一級，巖土工程勘察等級為甲級。
5.荷載取值
本工程基本風壓：高層部分按50年重現期取值為w0=0.30kN/m2（計算位移、周期時采用）；100年重現期取值為w0=0.35kN/m2（計算構件配筋時采用）。多層部分按50年重現期取值為w0=0.30kN/m2，地面粗糙度B類，建筑體形系數μs=1.3。
篇4
Keywords: high building; Reinforced concrete; Frame structure design
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
1、 高層住宅鋼筋混凝土結構設計的要點
1.1 水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結構設計的控制因素 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構設計;而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對鋼筋混凝土結構設計產生著重要影響，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，其數值是隨動力特性的不同而有較大幅度的變化。
1.2 軸向變形不容忽視 對于采用框架體系或框架一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值，其后果相當于連續梁中間支座產生沉陷，使連續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。
1.3 結構延性是鋼筋混凝土結構設計的重要指標 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。為了使結構在進入塑性階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
2、鋼筋混凝土結構設計對功能的要求
所有建筑結構在設計時必須符合技術先進、經濟合理、
安全適用的要求。建筑結構的功能要求主要有安全性、適
用性和耐久性。結構的安全性是指結構在規定的使用期限
內，能承受在正常施工和正常使用過程中可能出現的各種
作用；結構的適用性是指結構在正常使用時，能滿足預定
的使用要求；結構的耐久性是指結構在正常維護下，材料
性能雖然隨時間變化，但結構仍能滿足設計的預定的功能
要求。
鋼筋混凝土結構在預定時間內，在正常設計、施工和
使用的條件下，能達到安全、適用和耐久三方面的功能要
求，就應認為該結構是可靠的。
3、工程概況及特點
某住宅樓為9層，主體高度為32．4米，屬高層建筑。在高層建筑中，抵抗水平力成為確定和設計結構體系的戈鍵問題。本建筑采用的是鋼筋混凝土框架結構體系，框架結構的優點是建筑平面布置靈活，框架結構口丁通過合理的設計，使之具有良好的抗震性能；框架結構構件類型少，易于標準化、定型化；Ⅻ以采用預制構件，也易于采用定型樓扳而做成現澆結構。由于該工程為住宅樓，要求有靈活的空間布置和較高的抗震性能，故采用鋼筋混凝土框架結構。
4.基礎部分設計
4.1對于柱下擴展基礎寬度較寬(大于4米)或地基不均勻及地基較軟時宜采用柱下條基。并應考慮節點處基礎底面積雙向重復使用的不利因素，適當加寬基礎。
4.2建筑地段較好，基礎埋深大于3米時，應建議甲方做地下室。
4.3地下室外墻為混凝土時，相應的樓層處梁和基礎梁可取消。
4.4抗震縫、伸縮縫在地面以下可不設，連接處應加強。但沉降縫兩側墻體基礎一定要分開。
4.5新建建筑物基礎不宜深于周圍已有基礎。
4.6獨立基礎偏心不能過大，必要時可與相近的基礎做成柱下條基。柱下條形基礎的底板偏心不能過大，必要時可作成三面支承一面自由板(類似筏基中間開洞)。兩根柱的柱下條基的荷載重心和基礎底版的形心宜重合，基礎底板可做成梯形或臺階形，或調整挑梁兩端的出挑長度。
4.7獨立基礎的拉梁宜通長配筋，其下應墊焦碴。拉梁頂標高宜較高，否則底層墻體過高。
4.8底層內隔墻一般不用做基礎，可將地面的混凝土墊層局部加厚。
4.9考慮到一般建筑沉降為鍋底形，結構的整體彎曲和上部結構與基礎的協同作用，頂、底板鋼筋應拉通(多層的負筋可截斷l，2或I／3)，且縱向基礎梁的底筋也應拉通。
4.10基礎底板混凝土不宜大于C30，一是沒用，二是容易出現裂縫。
4.11基礎底面積不應因地震附加力而過分加大，否則地震下安全了而常規情況下反而沉降差異較大，本末倒置。
5.粱部分設計
5.1當外部梁跨度相差不大時。梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。當梁底距外窗頂尺寸較小時，宜加大梁高做至窗頂。梁也可偏出柱邊一較小尺寸。粱與柱的偏心可大于1／4柱寬并宜小于1／3柱寬。
5.2.粱上有次梁時，應避免次梁搭接在主梁的支庫附近：否則應考慮由次粱引起的主粱抗扭，或增加構造抗扭縱筋和箍筋。當采用現澆板時，抗扭問題并不嚴重。
5.3原則上梁縱筋宜小直徑、小間距，有利于抗裂；但應注意鋼筋間距要滿足要求，并與粱的斷面相應。箍筋按規定在梁端頭加密。布筋時應將縱筋等距，箍筋肢距町不等。小斷面的連續梁或框架梁，上、下縱筋均應采用同直徑的，盡量不在支座搭接。
5.4端部與框架梁相交或彈性支承在墻體上的次梁。梁端支座可按簡支考慮．但梁端箍筋應加密。
5.5挑梁宜作成等截面(大挑粱外露者除外)。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋，每個都不一樣，難以施工。
變截面粱的撓度也要大于等截面梁。挑梁端部有次梁時，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承載力不足。對于大挑粱，梁的下部宜配置受壓鋼筋以減小撓度。挑梁配筋應留有余地。
5.6梁上開洞時，不但要計算洞口加筋。更應驗算粱洞口下偏拉部分的裂縫寬度。梁從構造上能保證不發生沖切破壞和斜截面受彎破壞。
5.7挑梁出挑長度小于梁高時。應按牛腿計算或按深梁構造配筋。
5.8梁寬度不必過大，只要鋼筋能正常擺下及受剪滿足即可。因為在撓度計算時，粱寬對剛度影響不大。相對來講，增大鋼筋更經濟。同時粱的上筋應大部分通長布置。以減小混凝土徐變對撓度的增大。
6、現澆板部分設計
6.1扳的鋼筋宜采用大直徑、大間距，但間距不大于200，間距盡量用200(一般跨度小于6．6m的板的裂縫均可滿足要求)。板上下鋼筋問距宜相等，直徑町不同，但鋼筋直徑類型也不宜過多。
6.2相連幾個房間的同型號、同間距板底鋼筋宜連通。
6.3配筋計算時．可考慮塑性內力重分布，將板上筋乘以0．8～0．9的折減系數。將板F筋乘以1．1～1．2的放大系數。
6.4當厚板與薄板相接時．薄板支庫按固定端考慮是適當的；但厚板就不合適．宜減小厚板支座配筋。增大跨中配筋。
7、橫向框架粱截面設計
粱的斜截面強度計算
實驗和理論分析證明，翼緣對提高T型截面粱的受剪承載力并不很顯著，因此，《混凝土結構設計規范》規定，在計算形截面粱的承載力時，仍取腹扳寬度b并按矩形截面計算。
為了防止粱在彎曲屈服前先發生剪切破壞，截面設計時對剪力設計值進行調整。若調整后的剪力值大于組合表中的靜力組臺的剪力值，則按調整后的剪力進行斜截面計算。
7.1柱截面設計
在框架設計中，應體現“強柱弱粱”，即一、二級框架的粱柱節點處，除項
層和軸壓比小于0．15者外（因頂層和軸壓比小于0．15的柱可以認為具有與
粱相近的變形能力)。
7.2荷載計算
(1)恒載計算。主要考慮屋面、樓面均布荷載，并得到恒載作用下結構的計算簡圖。
(2)活載計算。根據《建筑結構荷載規范》得到非上人屋面的活荷載標準值以及各樓層活荷載標準值，進而通過計算，得到了活載作用下的計算簡圖。
(3)風荷載計算。根據《建筑結構荷載規范》，已知基本分壓w0=0.35kN／m2。由Wk=βzusuzwo。可知風荷載標準值。將風荷載換算成作用于每一層節點上的集中荷載，從而建立風荷載作用下的結構計算簡圖。
(4)地震荷載計算。本工程抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，場地類別為Ⅱ類，設計地震分組為第二組，Tk=0.40S，根據底部剪力法公式可得地震荷載作用在每一層節點上的集中荷載，從而得到地震荷載下的結構設計簡圖。
7.3內力計算
(1)恒載作用下內力計算。力法、位移法、彎矩分配法、無剪力分配法均可用來計算框架結構內力和側移，但是多層鋼結構往往桿件較多，超靜定次數很多，采用這些方法比較費時，因此實際計算時一般用近似方法分別計算結構在豎向荷載和水平荷載作用下的內力和位移。框架結構在豎向荷載作坩下的計算方法有分層法、迭代法、二次彎矩分配法等。
7.4 構件設計
據內力計算組合結果，即可選擇各截面的最不利內力進行梁柱截面設計。設計公式為S≤R 和S≤R/yRE(地震作用參與的組合)。柱的截面設計考慮強度、剛度、平面內整體穩定、平面外整體穩定以及局部穩定等方面。主梁設計模型按多跨連續梁考慮。截面設計考慮強度、剛度、局部穩定等方面(由于采用壓型鋼板組合樓板，且有牢靠的連接，故不必驗算整體穩定)，次梁截面按兩端簡支考慮，由強度、剛度、穩定等綜合確定。
8、 鋼筋混凝土在高層結構設計問題
基于高層及多層建筑的特點：涉及工序多，結構復雜，工程量大，建筑施工的具有一般的建筑所不具備的難度。
8.1在抗震規范與高規中，對結構的總高度都有嚴格的限制，必須對結構的該項
控制因素嚴格注意，一旦結構為B 級高度建筑甚或超過了B 級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。
7.2嵌固端的設置問題。嵌固端高層建筑有可能設置在地下室頂板，也有可能設
置在人防頂板等位置，這為結構設計工程師帶來許多注意的方面，如嵌固端位置與結構抗震縫設置的協調等等，忽略其中任何一個方面都有可能埋下安全隱患。
8.3地基與基礎設計問題。由于高層對地基來說，要求更高的承載力，鋼筋混凝
土的地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。鋼筋混凝土高層結構設計是一個復雜的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。
結語
鋼筋混凝土框架結構是由粱、柱構件通過節點連接構成，既承受豎向荷載，也承受水平荷載的結構體系。這種結構體系適用于多層建筑及不太高的高層建筑。正確理解框絮結構的結{智原理，遵循結構設計規范，按照。強柱弱粱”、“強節點弱構件”的設計原則，是鋼筋混凝土結構設計的關鍵所在。
參考文獻：
[1]張吉人.建筑結構設計施工質量控制[M].中國建筑工業出版社,2006.
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Keywords: residential buildings; More long structure; Big span floor; Floor wrong layer; Slo spring Box a beam
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
1 工程簡介
該工程占地面積22161m2 ,總建筑面積68740m2 。主要包括南北兩排高級住宅綜合樓和東西兩側公建。南側住宅綜合樓(B～G座) 地上8 層,北側住宅綜合樓(J～R 座) 地上8～10 層。南北住宅綜合樓均為剪力墻結構,南樓局部設有框支梁。東側公建(H 座) 地上2 層,為高配套商業用房,框架結構;西側公建(A 座) 地上4 層,為文化娛樂、健身中心,框架結構。南北住宅綜合樓均設有兩層地下室,南樓地下2層戰時為六級人防物資庫、平時為汽車庫,北樓地下2 層為設備用房,南北樓地下1 層均為自行車庫。南北住宅綜合樓中間局部設有地下室,位于地下2 層,為單純汽車庫,其西側局部從地下2 層至地面為游泳池,框架結構(局部含有剪力墻) 。兩棟住宅綜合樓中間地面擬建社區公園,有假山、音樂噴泉、熱帶樹木、草坪、健身器材、夜景照明等。
2 結構特點
本工程整體設計思路要求典雅、高級、舒適。建筑立面風格追求歐式古典主義,平面布置講究高度靈活性,可以居住、辦公。為追求大尺度,部分戶型房間開間達到12.8m ,進深達到14.7m。戶型建筑面積在200～500m2 ,頂層帶躍層。
由于開發商要求功能多樣化、適應性強、個性鮮明,使得建筑設計平面與立面復雜、多變。所以與一般工程相比,本工程有鮮明特點,結構設計不利因素相對集中,體系相對復雜,給結構設計帶來了很大難度,其結構特點具體體現在以下幾個方面:
1) 高差懸殊(住宅綜合樓與汽車庫高差達8～11 層) ;
2) 超長混凝土結構(地下2 層建筑長度達177m) ;
3) 大跨度樓板(最大板跨12.8m) ;
4) 錯層集中(兩個部位剪力墻兩側層高分別為2.8m、3. 0m ,樓板層層交錯設置) ;
5) 不規則坡屋頂(四坡屋項帶老虎窗) ;
6) 部分剪力墻不能直接落在基礎上(主要為南樓折線形外墻) 。
另外,本工程部分地下室設有人防層、游泳池。
3 技術施工
本工程復雜性,經過反復論證、綜合分析比較,確定設計原則如下:
住宅整體結構采用剪力墻體系,墻體厚度為300mm 到頂,局部樓電梯間處墻厚200mm ,以提高結構整體性以及抗側移剛度,并可以滿足“新規范”對剪力墻厚度的要求。樓板采用大板塊現澆預應力混凝土結構。針對該工程結構特點,具體技術措施如下:
1) 高差懸殊問題
設置兩道沉降縫將南北住宅綜合樓與中間地下汽車庫完全脫開,沉降縫寬度為100mm ,縫內用粗砂填實。
2) 結構超長問題
從地下1 層開始設置伸縮縫將南北住宅綜合樓分成若干單體,縫寬100mm。仍然超長的設置伸縮后澆帶,后澆帶寬800mm ,主體結構施工完后兩個月用高一強度等級混凝土并加適量微膨脹劑澆灌,附加溫度鋼筋,加強施工養護,以解決混凝土結構超長問題。
3) 大跨度樓板問題
本工程結構最大板塊跨度為12.8m ×14.7m ,根據工程經驗確定板厚為280mm。先采用普通混凝土結構經過詳細計算,在較大配筋率(0.65 %) 情況下承載力極限狀態可以滿足,混凝土相對受壓區高度ξ(0.14) 不超限。但是正常使用極限狀態下裂縫寬度驗算為ωmax = 0.35mm ,超過限值ωlim =0.3mm;板塊最大撓度為f = 0.0698m ,遠遠超出限值[ f ] =0.043m ,無法滿足正常使用極限狀態下裂縫寬度與撓度驗算的要求。
4) 樓板錯層問題
由于開發商特殊要求,本工程兩個部位出現錯層集中現象,剪力墻兩側層高分別為2.8m、3.0m ,具體為Q、R 座中間墻,J 、K座中間墻。這樣使得樓板層層交錯,而且錯層部位樓板高差不一致。
具體處理措施為:加強錯層部位剪力墻厚度,將該部位剪力墻厚度調整為400mm ,以提高剪力墻平面外剛度;剪力墻抗震等級提高一級,剪力墻分布鋼筋配筋率提高到0.5 % ,并適當增加暗柱數量和配筋等。
在結構計算上采用彈性樓板假定。
5) 坡屋面問題
由于建筑立面要求,屋頂做成不規則坡屋面形式,水平跨度都在10～12.8m左右。下部為300mm 厚剪力墻結構,用層高限制,無法設置托柱梁,更不宜在屋脊交點位置樓板上設置立柱,形成不了框架結構,所以這種不規則坡屋面給結構設計造成很大困難。經過多種結構形式的比較分析、反復試算,確定采用空間剛架方案來解決,即在屋頂沿屋脊位置、窗間墻位置設置斜柱,柱截面高度與墻厚相等為300mm,柱截面寬度確定為600mm,并在屋頂部設置水平拉梁以構成空間剛架。
6) 框支梁問題
由于南樓地下2 層出挑部分為汽車庫,采用大柱網框架結構布置。住宅部分從地下1 層開始,其部分外墻(南側外墻) 不能落到基礎上,而且外墻沿幾條軸線布置,走向形成折線外形。軸線間距在各個部位不等,大部分為2 000mm。結構處理方法為采用框支托梁形式,把整個折線形外墻托起,以承擔豎向荷載并傳遞水平地震力。經計算采用1000mm 高度沒有問題,寬度各個部位有所不同,大部分為2500mm。
4 結構計算
本建筑抗震設防類別為丙類,抗震設防烈度為8°,場地土類別為Ⅱ類,住宅部分框架、剪力墻抗震等級均為二級,框支框架抗震等級提高為一級,單純地下車庫部分抗震等級確定為三級。采用中國建筑科學研究院PKPM 工程部編寫的《SATWE》程序計算。由于主體結構在地下2 層開始采用沉降縫全部斷開,分成了三個部分,其中汽車庫僅設置于地下2 層,南北住宅綜合樓地上層數較多,較為典型,尤以南樓具有代表性,現將南樓一部分(BCDE 座) 結構整體計算情況簡單介紹如下:
1) 地震作用下層間位移角曲線
a - X 方向最大層間位移角= 1/1 821 ;
b - Y 方向最大層間位移角= 1/3 210
圖1 X 、Y 方向最大層間位移角曲線
2) 地震作用下最大反應力曲線
3) 地震作用下結構周期周期如表1。
表1 地震作用下的結構周期
圖2 X 、Y 方向最大樓層反應力曲線ƒ
a - x 方向;b - y 方向
圖3 質心振動
地震力Q0 X = 32 216kN ,Q0 Y = 36 014kN
剪重力Q0 X/Ge = 13.74 % ,Q0 Y/Ge = 15.36 %
最大層間位移= 1/1 821
軸壓比μ:絕大部分剪力墻軸壓比μ≈0 ,個別小墻肢最大軸壓比μ= 0.23。
框架梁、柱、剪力墻、連梁配筋均無超筋情況,從整體計算結果看,本工程結構布置比較合理。
5 地基基礎
本工程由中國建筑科學研究院地質勘察公司提供詳細“地勘”報告,地基持力層為第四紀沉積粘質粉土、砂質粉土④層,地基承載力標準值綜合取值為f k = 160kPa ,地下水近3～5年最高水位為自然地面下3m。
中間地下汽車庫采用上反肋梁式筏形基礎, 底板厚500mm ,基礎梁800mm ×1200mm;南樓亦采用上反肋梁式筏形基礎,底板厚1 000mm ,基礎梁800mm×1200mm;北樓采用平板式筏形基礎,沿墻體做暗梁,底板厚1000mm。南北樓基礎底板系根據板格跨度及施工方便,綜合考慮統一確定厚度為1000mm。基礎亦在適當位置設置伸縮后澆帶,具置同上部結構。
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隨著我國加入WTO，建筑市場國際化進展加快，建筑業的迅猛發展，高層建筑已經非常普遍。為實現這種結構布置，就必須在結構轉換的樓層設置水平轉換構件，即轉換層結構。高層建筑中，轉換層的形式多種多樣，現在常用的有梁式轉換、板式轉換、桁架式轉換、空腹桁架式轉換、箱形轉換、預應力混凝土轉換以及寬扁梁轉換等。
一、轉換層結構的特點
轉換層技術在建筑與結構的功能中具有一定的優勢，它特別適用于體型復雜、功能繁多的結構，它可以使高層建筑在轉換層上下的墻、柱布置較為靈活，因而可以比較合理的布置構件，能夠更為靈活的實現建筑物的功能，真正體現高層建筑的優勢，改善整體結構的受力情況，這是其它形式的轉換層結構所不能比擬的。在已建成的帶有轉換層結構的高層建筑中梁式轉換層應用最廣泛,它設計和施工簡單,受力明確,一般廣泛應用于底部大空間剪力墻結構體系中,轉換梁可沿縱向與橫向雙向平行布置,受力性能好,結構計算也相對容易。當上下柱網軸線錯開較多,難以用梁直接承托時則需要作成厚板,形成板式承臺式轉換層。板式轉換層的下層柱網可以靈活布置,毋須與上層結構對齊。板式轉換層一方面給上部結構的布置帶來方便,另一方面也使板的傳力變的不清楚,因而受力也非常模糊,結構計算相對困難,采用有限元計算時計算結果繁雜,給配筋設計帶來不便。另外從受力角度考慮,往往需要在柱與柱,柱與墻之間配筋加強,相當于設置暗梁,增加配筋量。從抗剪和抗沖切的角度考慮轉換板的厚度往往很大,這樣的厚板一方面自重很大,增加了對下部垂直構件的承載力的設計要求,另一方面本層的混凝土用量也很大,不經濟。厚板集中了很大的剛度和質量,在地震作用下,地震反應強烈,不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上下層受到很大的作用力,容易發生震害。以往的模型震動臺試驗研究表明,厚板的上下相鄰層結構出現明顯的裂縫和混凝土剝落。另外,試驗還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發生沖切破壞,還可能產生剪切破壞,板內必須三向配筋。
二、工程實例
現有某小區共計8棟12層高層建筑,其中地下一層為車庫,地上1、2層為商服用房,2～13層為普通住宅。為實現建筑功能的要求,結構采用厚板轉換層結構,轉換層位于地上2層,板厚1.5m,混凝土標號為C40,柱網7m×9m,框架柱之間,混凝土井筒邊及厚板邊緣均設置暗梁,加強配筋。該工程現已投入使用,用戶反應良好。
三、厚板轉換層的計算方法
當高層建筑采用板式轉換層進行上下結構的轉換時，轉換板的內力分布有特殊的規律，其對整個結構的影響是結構設計的關鍵，所以對轉換板的分析采用正確合理的方法是至關重要的。目前工程上常用的分析厚板轉換層和相應結構的方法主要有以下幾種：
1）劃分交叉梁系方法
先將厚板轉換劃分為等效的交叉梁系參與結構整體分析，求得厚板的底面或頂面的墻和柱的內力并作為施加在其上的荷載，然后對厚板自身重新進行局部計算，得出其應力后，轉化為內力再按桿件結構進行承載力計算。此工程采用TBPL軟件，該軟件以MindLin中厚板理論為依據，采用帶內部結點的任意四邊形八結點等參板單元和帶邊自由度的三結點三角形板單元對厚板進行離散，自動劃分網格，適用于任意邊界的中厚板，可考慮板的厚度不同、荷載不同、材料不同及板中開洞，可考慮板的支承為剛性支承或為彈性支承的情況(結點總數不超過7000，單元總數不超過2500)，并且該軟件可以同TBSA接力行，從TBSA的計算結果讀取各組內力并根據現行
2）采用PMSAP整體分析方法
采用PMSAP整體分析，轉換厚板的計算結果同粱、柱、墻一樣從整體分析中得出。假定轉換厚板在平面內有無限剛度，平面外有一定剛度(彎曲剛度)，用彈性樓板來模擬厚板的受力與變形。這種組合有限元方法考慮了轉換厚板與上下層勇力墻、柱之間的協調作用。
3）設置虛梁的分析方法
設置虛梁的分析方法是指先采用高層建筑結構空問有限元分析與設計軟件(如PKPM系列中SATWE)中定義的虛梁(截面為100×100)建立柱聯節點或元柱聯節點網以形成轉換板上、下部結構的力的有效傳遞,使轉換板參與結構整體計算分析(虛梁沒有剛度，不參與分析計算)，再采用PKPM系列中的SlabCAD程序對轉換板進行局部有限元分析。
四、對本小區住宅厚板轉換層的板厚取值計算分析
為了對厚板進行研究，本文取實際工程的一部分進行簡化，各模型除轉換層不同外，上、下層的構件及剛度均一樣，為了研究方便，設計了四種模型進行整體計算。模型一:轉換厚板采用交叉梁系整體計算，板上沒有開洞。模型二:轉換厚板采用交叉梁系整體計算，但板上開有小洞(洞口占總轉換板面積的5一6%)。模型三:轉換厚板采用設虛梁的方法來整體計算，板上沒有開洞。模型四:轉換厚板采用設虛梁的方法來整體計算，但板上開有小洞。此四種模型的轉換層層高均為5.0m，上托14個標準層，標準層層高2.9m，框支柱為800mmx800mm，落地剪力墻墻厚X向400mm,Y向500mm，標準層墻厚為200mm，轉換層與上層的側移剛度的70%的比值為:X向為1.4,Y向為1.6左右。采用PMSAP整體分析法和設置虛梁的分析法對厚板進行簡化計算。
通過計算分析發現：隨著板厚的增加，轉換層以及轉換層的上、下層的地震作用力增加，當板厚為1400mm(1/5柱距)時，厚板中應力變化不大(板薄時有拉應力突變，而板厚增加時雖沒有拉應力突變，但拉應力增大)，當板厚大于或小于這個板厚時，地震變化明顯，所以從整體建筑來說，板厚太薄或板厚太厚對建筑物整體地震反應都是不利的，此工程的板厚取柱距的1/5左右來整體計算是較為合適的，在此基礎上再去分析厚板自身的內力，也是比較準確的。厚板轉換時板厚的取值，規范沒有直接給出具體的公式，但是規定厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定，由于抗沖切計算的板厚一般較薄，可在此基礎上先估算厚板的厚度，再按本文板厚取值的結論與建議對厚板板厚進行整體計算。
五、厚板轉換層結構施工時注意事項
1）支撐和模板系統設計
轉換厚板結構自重以及施工荷載較大,必須對其模板支撐方案進行設計以保證支撐系統有足夠的強度和穩定性。搭設支撐時,要求上,下層支撐在同一位置,以保證荷載的正確傳遞,同時應確定合理的拆除支撐的次序,使施工階段結構受力最小。
2）混凝土工程
進行轉換厚板截面承載力計算和撓度驗算時,還需考慮轉換厚板結構混凝土徐變,收縮的影響及大體積混凝土的水化熱問題。在選用水泥和施工上,應采取防止混凝土內外溫差過大和提高混凝土抗拉強度措施。
3）鋼筋工程
篇7
本文簡單介紹了馬蓮道面粉五廠住宅小區住宅樓結構設計情況，并提出了一些相關問題進行了分析，按現行《高規》要求，力爭做到結構設計安全、經濟、合理。設計過程和一些結論可供同類鋼筋混凝土高層建筑借鑒和參考
一、工程概況
馬蓮道面粉五廠住宅小區，位于北京市宣武區羊房店路與南馬蓮道路的交叉口上，占地15475.43M2 ，總建筑面積93776.82 M2 ，包括住宅樓、辦公樓和地下車庫等建筑。其中的住宅樓部分，建筑面積64032.62 M2 ，地下室大底盤，共有三層，地面以上設縫分開，由1號~3號塔樓均27層和一座1層4號裙房組成，詳參見建筑平面圖附圖1~附圖3。按使用功能劃分，地下三層為倉庫、設備用房，層高3.6m，地下二層為人防層，層高3.6m，地下一層為自行車庫，層高3.9m，首層為商場，層高4.8m，2~27層為住宅，層高2.8m。建筑總高度80m，詳參見建筑剖面圖附圖4。
本工程抗震設防烈度8度，丙類建筑，場地類別Ⅱ類，中硬場地土，1~3號樓結構體系為現澆混凝土剪力墻結構，剪力墻抗震等級一級，4號樓為現澆混凝土框架結構，框架抗震等級二級。
二、基礎設計
1、基礎選型
根據北京中非勘察設計院提供的《巖土工程勘察報告》，場地內自上而下土層依次為⑴雜填土，層厚1.6m~3.2m，⑵粘土層，層厚0.3~1.4m，⑶卵石層，未揭穿，最大揭穿厚度41.8m，建筑場地內無不良地質現象，勘察期間地下水位埋深20~21m。本工程地下室三層，基礎埋置深度達12m以上，很顯然，在此標高處地基持力層為⑶層卵石層，地質報告提供修正后的地質承載力特征值fak為400Kpa，完全能夠滿足上部結構設計的要求，因此考慮采用天然地基方案。由于地質情況良好，主樓和裙樓雖然存在較大的荷載差異，但差異沉降不大，因此主樓和裙樓采用一個底板，設沉降后澆帶，用以消除施工期間主樓和裙樓間的差異沉降，后澆帶位置在主樓底板四周裙樓基礎第一跨內。主樓基礎采用平板式筏基，筏板厚1200mm，裙樓基礎采用梁板式筏基，基礎梁截面400x1100,筏板厚400mm。
2、基礎計算
采用PKPM系列中《基礎工程計算機輔助設計軟件》JCCAD對基礎進行分析并進行設計。根據有關資料，分沉降后澆帶在澆筑前與澆筑后二個階段進行計算[1]，后澆帶澆筑前，主樓基礎單獨承受主樓荷載，此時主樓的全部結構自重與部分活荷載已加載完成，對于卵石層，主樓的最終沉降量可以認為完成大約80%以上，因此取主樓荷載的80%進行計算；后澆帶澆筑后，基礎連接在一起，荷載取主樓荷載的20%和全部裙樓荷載進行計算。對于裙樓基礎，取第二階段計算的結果進行設計，如果采用裙樓基礎單獨承受全部裙樓荷載進行計算，裙樓基礎內力計算偏小；對于主樓基礎，可取兩次計算內力疊加進行設計，本工程為了簡化設計過程及提高主樓基礎的安全儲備，在第一階段計算時，取主樓基礎承受全部主樓荷載進行計算，并只取這次計算的結果進行設計。
3、基礎配筋
主樓筏基配筋，上排雙向Φ22@150, 下排通筋雙向Φ25@300,支座附加筋Φ25@300, 配筋率分別為0.21%、0.27%(支座處)。裙樓基礎配筋，基礎梁主筋型號Φ25，配筋率0.45%~0.68%之間，基礎筏板配筋，上排雙向Φ16@150, 下排通筋雙向Φ18@300, 支座附加筋Φ18@300, 配筋率分別為0.33%、0.42%(支座處)。
4、一點看法
現在的一些資料表明，目前國內工程實際中，許多高層基礎底板鋼筋實際受力，都遠遠小于實配鋼筋的強度設計值[2]，某些工程中實測到的鋼筋應力，僅為其屈服強度值的1/4 ~1/10[3]，基礎內鋼筋承載能力遠遠沒有發揮出來。事實上，對于本工程主樓基礎來說，基礎底板厚度很大，受力復雜，有向下的重力，向上的反力，還有四周土或水形成的水平擠壓力，從底板的應力狀態看，基礎底板不是簡單的受彎構件，而是剪應力影響很大的彎剪構件，特別是墻下基礎底板還有單向或多向的反拱效應[3]，極大的降低了底板跨中和支座的內力，而現階段的地基基礎計算模型、地基與上部結構相互作用的模擬等與實際存在的情況有很大的差距，造成了實際受力遠小于理論計算的結果。對于裙樓基礎來說，筏板如前所述，同樣存在反拱效應和水平擠壓力。地基梁由于寬度小于柱子邊長，在柱周圍加腋，如附圖5，加腋綜合效果顯著，一方面增加了基礎梁剛域，使基礎梁計算跨度減少，從而使基礎梁內力減少，另一方面由于剛域的存在，使基礎梁成為深受彎構件，形成反拱效應，拱腳就是剛域，彎剪應力被拱的壓力抵消了一部分，減小了地基梁內力。由此可見，實際上裙樓地基梁和上述閥形底板一樣，同樣也具有較大的安全儲備。
三、主體結構設計
1、結構整體計算
采用中國建筑科學院編制的《多高層結構空間有限元分析與設計軟件》SATWE對結構進行整體分析計算。本工程三層地下室，通過樓板連接成為一個大底盤，上部幾個塔樓的水平地震力，通過地下室的樓板進行傳遞，直至周圍土中，對于上部各塔樓在地面以下各個方向的嵌固比較有利，故在結構整體計算時，將整個結構分成完全獨立的四個單體分別進行計算，不僅能大大提高結構整體計算的速度，而且計算結果與按實際模型計算差別不大。四個單體主要計算結果表1~表3所示：
表1
計算結果表明：
⑴ 1 ~3號塔樓第一振型的自振周期與場地特征周期相差較大，可以確認該結構與場地土無共振危險，說明結構整體布置合理。
⑵ 各個塔樓X、Y方向剛度基本接近。
⑶ 1 ~3號塔樓以扭轉為主的自振周期T3與以平動為主的第一自振周期T1 之比，均小于0.9的限值，說明結構抗側力構件平面布局合理。
⑷ 1、3號塔樓結構構件最大水平位移與樓層平均位移之比在1.17~1.46之間，小于1.5，說明結構扭轉效應明顯，但在合理范圍之內。
⑸ 各個塔樓剪重比適中，受力狀態比較理想。
2、高層塔樓剪力墻設計
⑴剪力墻布置
①根據建筑平面的布置，將一些不重要的墻肢設置成非承重的隔墻，使剪力墻間距保持在4~6m之間，②剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置，且使兩個方向的剪力墻的數量盡可能的接近，③墻肢較長的剪力墻開設結構洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，保證各剪力墻設計成為彎曲破壞的延性剪力墻，防止墻體剛度過大，地震反應過大，發生脆性的剪切破壞。
⑵邊緣構件
剪力墻結構設邊緣構件，有橫向鋼筋的約束，可改善混凝土受壓性能，增大延性，增大剪力墻耗能能力，提高極限承載力，且增加墻體穩定性。邊緣構件的箍筋或拉筋配置由《高規》 [4]第7.2.16條和第7.2.17條規定的構造要求決定,本工程的約束邊緣構件和構造邊緣構件的配箍基本情況表4~表5所示：
表4地下一層~5層約束邊緣構件配箍(砼C40)
邊緣構件的縱向鋼筋由剪力墻偏心受壓、偏心受拉承載力計算決定，且不小于高規第7.2.16條和第7.2.17條規定的最小構造要求，根據本工程SATWE計算的結果，邊緣構件縱筋大多數為構造配筋，計算配筋是少數，基本的配筋情況如下表：
表6
按照抗震設防的要求，剪力墻底部加強部位的抗剪承載能力應該大于抗彎承載能力，在罕遇地震作用下，底部加強部位產生較大的塑性變形，吸收大量的地震能量，而此時抗剪承載力仍能滿足要求，從而使剪力墻結構具有良好的延性。相對于計算配筋值，大幅度提高墻肢約束邊緣構件縱向鋼筋以及墻體豎向分布筋數量，將大幅度提高剪力墻正截面抗彎承載力，可能導致剪力墻在產生較大的塑性變形以前，出現抗剪承載力不足，而發生脆性的剪切破壞，達不到剪力墻底部加強區強剪弱彎的理論設計要求，對于剪力墻抗震設防在理論上是不利的。由此可見，認為加大約束邊緣構件的縱向配筋，是對結構的加強，增加了結構的安全儲備的觀念，是不準確的。
⑶墻分布筋
豎向分布筋按《高規》構造要求配筋率取0.25%；水平分布筋由抗剪計算確定，且滿足最小構造要求，根據SATWE計算結果，1~5層剪力墻水平分布筋有部分為計算配筋，多數為構造配筋，6層以上基本上全部為構造配筋。按照斜截面理論，墻體內主拉應力方向應該在水平和豎向之間，其大小由剪力墻縱、橫向鋼筋共同抵抗。由此可見，實際上剪力墻的豎向分布筋也是有抗剪作用的，由于水平分布筋配筋量大于豎向分布筋，取豎向分布筋與水平分布筋相同。本工程分布筋配置基本情況如下表：
表7
⑷連梁
為防止在結構整體計算中，出現大量連梁抗剪承載力不足的現
象，采用以下幾種方法進行設計：
①對連梁剛度進行折減，折減系數取0.55 ，②增加洞口寬度，③減小連梁高度。經過調整后仍有少數連梁承載力超限，截面尺寸不符合《高規》規定的要求。
連梁是剪力墻結構體系中重要的耗能構件，當連梁具有足夠的延性時，它能通過塑性鉸的變形吸收大量地震能量，同時塑性鉸仍能繼續傳遞彎矩和剪力，對墻肢起一定約束作用，使墻體仍保持足夠的剛度和強度。當連梁延性不足時，一種情況是當剪力墻發生破壞時，連梁不屈服，墻肢首先屈服，此時墻體極限變形較小，吸收地震能量較低；另一種情況是連梁發生脆性的剪切破壞，失去了對墻體的約束作用。
由此可見，設計高層建筑剪力墻時，應優先確保連梁的延性要求，如果根據SATWE計算結果，將超限連梁的上下縱筋配足，很有可能會導致連梁剪切破壞的發生，縱筋也不能充分發揮作用。
當只有少數連梁承載超限，如果連梁出現屈服并形成塑性鉸，會有部分彎矩轉移到墻肢，一般情況下，可以認為墻肢的強度應當能夠承受這些增加的彎矩，因此，要確保連梁的延性，滿足規范規定的強剪弱彎要求，采取以下方法對超限連梁進行鋼筋配置：
① 由已知連梁截面計算出連梁最大受剪承載力
Vb=0.2(0.15)fcbh0/rRE（3-1）
② 假定連梁受彎點位于跨中，由連梁最大受剪承載力求出梁端彎矩
M=VbLn/2 (3-2)
根據強剪弱彎的要求和剪力墻的抗震等級，將其除以1.3,考慮到豎向荷載同樣產生連梁剪力，將其乘0.9
③ 根據混凝土結構設計規范，求出連梁縱筋數量，上下對稱配置，由公式
Vb=[0.42(0.38)Ftbh0+1.0(0.9)fyv.Asv/s.h0]/Rre(3-3)
求連梁箍筋。
3、樓板設計
在鋼筋混凝土高層建筑中，混凝土樓蓋自重約占結構總自重的50%~60%。樓蓋不僅承受樓面荷載，而且能夠協調抗側力構件的水平位移，增強建筑物的整體性，甚至參與水平方向的變形。因此樓板設計對整個建筑的造價和結構都十分重要，應該引起足夠的重視。
⑴地下一層頂板
《抗震規范》第6.1.14條和《高規》第4.5.5條都規定，作為上部結構嵌固部位的地下室樓層，應采用現澆樓蓋結構，樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強度不宜低于C30，應采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。地下一層頂板連接地面以上各塔樓，傳遞水平地震力，起著非常重要的作用，因此采用上述措施，進行設計。
⑵屋面板
①屋面板不僅受到季節及早晚溫差的影響，同時也受到室內外溫差的影響，當屋面板的熱脹冷縮運動受到阻力和限制時，樓板就受力產生溫度裂縫。②在水平力作用下，特別是在地震作用下，突出屋面塔樓的鞭梢效應所產生的地震作用，要通過屋面板傳遞到各抗側力構件。③建筑物頂部約束加強，可提高抗風、抗震能力。
由于以上幾個原因，屋面現澆樓板厚度取150mm，混凝土強度C25，采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不小于0.20%，突出屋面塔樓頂板也采取上述措施。
⑶標準層樓板
標準層現澆樓板，板厚取跨度的1/35~1/40，且不小于100mm，對不規則樓板適當加厚，根據設備專業要求，樓、電梯周圍區域的板，預埋電、暖、空調等管線較多，適當加厚，至160mm，同時也補償了樓、電梯間對樓層板的較大削弱。采用彈性理論對樓板進行計算并設計，主要鋼筋的配筋率在0.35%~0.68%之間，比較接近我國現階段板的經濟配筋率0.3%~0.8%。
⑷一點看法
本工程現澆樓板采用彈性理論進行計算，《混凝土規范》[6]第5.3.2條規定，承受均布荷載的周邊支承雙向矩形板，可采用塑性極限方法進行承載能力極限狀態設計。經有人分析比較，按塑性理論計算與按彈性理論計算相比，鋼筋量能節約20%~30%[7]。
現澆混凝土板在達到極限狀態時，板的支座處在負彎矩作用下上部開裂，而跨中則由于正彎矩的作用下部開裂，使其跨中和支座之間受壓混凝土形成一個拱，如板的四周有限制水平位移的邊梁或剪力墻，板的支座不能自由移動時，則板在豎向荷載作用下產生橫向推力，其推力由與板周邊整體相連的梁或剪力墻承受，這些推力反過來作用于樓板，減少了板中各計算截面的彎矩。通常情況下，按彈性理論計算，這種效應可使各截面計算彎矩減少20%左右[8]。
由上述幾條可知，按彈性理論對樓板進行設計，樓板的承載能力潛力較大。只需嚴格按計算結果進行配筋，則樓板的安全程度也是足夠的。
篇8
剪力墻結構因其抗側移剛度大，承載力較高，抗震性能好和良好的經濟性能，在高層建筑中的應用越來越廣泛。在確保實現建筑功能和結構安全的前提下，將資源進行合理配置，從而做到技術先進，經濟合理，是結構設計追求的目標。本文通過實例分析，探討關于高層剪力墻結構設計要點。
一、工程概況及結構布置
(一)工程概況。該工程為剪力墻結構，地下2層，地上29層，帶三層裙房，建筑總高度為87.3m。抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0．2g，地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.35s，抗震等級為一級，基本風壓為0．40KN/m2(100年一遇)，地面粗糙度類別為B類，其它使用荷載按規范取值。
(二)結構布置。
結構標準層剪力墻平面布置圖見圖1。
圖1 標準層剪力墻平面布置圖
1.剪力墻布置。剪力墻布置的原則是加強建筑周邊剛度，減小建筑中心剛度;同時控制短肢剪力墻數量，減少邊緣構件，從而降低結構用鋼量。
2.梁、板布置。高層住宅中，梁板跨度一般不大，樓層梁的布置應有明確的傳力路徑，盡量避免多重的傳力情況。
(三)結構規則性判斷。規則的結構體系受力明確，能很好的實現結構工程師對概念設計的理念，是結構設計優先選擇的方案。
1.平面規則性判斷。結構平面應力求簡單、規則，避免剛度、質量和承載力分布不均勻。由圖1看出結構中部由于電梯間、樓梯間開洞及建筑造型要求形成薄弱部位，這部分采取以下措施：增加樓、電梯間四周板厚(取120mm，HRB400級8@150雙層雙向拉通配筋)，在中
部建筑凹槽處增加結構樓板（120mm厚板）以控制中部樓板開洞率不大于50%，且將凹槽兩邊板適當加厚(取120mm)。通過以上措施減少開洞對結構的不利影響。
2.豎向規則性判斷。結構豎向不規則指剛度不規則、豎向抗側力構件不連續、樓層承載力突變。《高規》中規定剪力墻結構中，樓層與其相鄰上層的側向剛度的比值不宜小于0.9，當本層層高大于相鄰上層層高的1．5倍時，該比值不宜小于1．1。本工程二層建筑層高（4.5m）是三層建筑層高(2.9m)的1.55倍，計算結果中第二層與第三層X向側向剛度比值為0.9757
二、計算分析
采用PKPM中的SATWE分析軟件，-1～3層定義為底部加強部位，考慮5%偶然偏心，風荷載體型系數取1．3，連梁剛度折減系數0.6，周期折減系數0.95，計算結果分析如下:
(一)嵌固端判定。嵌固部位關系到結構計算模型與實際受力狀態之間的符合程度，涉及到構件內力和位移計算。本工程地下二層，選取負一層頂（0.000）作為該樓的嵌固端。計算結果中X向地上一層與地下一層側移剛度比值為0．3873，Y向地上一層與地下一層側移剛度比值為0.4868，滿足《建筑抗震設計規范》（簡稱《抗規》）作為上部結構的嵌固端的要求。
(二)最大層間位移角。在正常使用條件下，結構應具有足夠的剛度，來滿足結構的承載力、穩定和使用要求，這就要對結構的位移進行控制。實際的計算結果如下:X方向最大層間位移角為1/1004， Y方向最大層間位移角為1/1038，結構滿足彈性狀態下的正常使用要求。
(三)結構抗扭剛度。地震作用下，扭轉效應會導致結構嚴重破壞，對高層建筑的抗震極為不利。《高規》中把位移比和周期比作為控制高程建筑結構平面不規則扭轉效應的重要指標。計算結果中，考慮扭轉耦聯時的振動周期(秒)、X，Y方向的平動系數、扭轉系數見表1。
表1 平動系數、扭轉系數
由表1中數據可得以扭轉為主的第一周期與平動為主的第一周期比值為0．766＜0．9，結構具有一定的抗扭剛度。
(四)結構整體穩定驗算。在水平風荷載或水平地震荷載作用下，影響高層建筑結構整體穩定的因素主要是結構的剛重比。當結構的剛重比小于結構的最低要求時，結構重力的P－效應會急劇增加，可能會導致結構的整體失穩。在水平力作用下，高層剪力墻結構的變形形態為彎剪型，當結構的剛重比小于1．4時，會導致P－效應快速增加，甚至導致結構失穩，這是剛重比的下限要求；當結構的剛重比大于2．7時，重力P－導致內力和位移增量在5%左右，即使結構的實際剛度折減50%的情況下，重力P－效應仍可控制在20%以內，重力二階影響很小，可以忽略不計。計算結果中:X向剛重比EJd/GH2=5.61;Y向剛重比EJd/GH2=6.04，兩個方向的剛重比均大于2．7，可以不考慮重力二階效應。程序自動計算.
(五)水平地震剪力系數。對于長周期結構，地震動態作用中的地面運動速度和位移可能對結構的破壞具有更大的影響，目前規范所采用的陣型分解反應譜法尚無法對此作出評估，出于對結構安全的考慮，提出了對結構中水平地震剪力及各樓層水平地震剪力最小值的要求，《抗規》5．2．5以強制性條文對水平剪力系數作了規定。在水平地震作用下本工程水平地震剪力系數最小值為0．032，計算結果中首層水平地震剪力系數為0．0306
三、結語
通過上面實例分析可以看出，剪力墻結構設計首先要確定合理可行的結構方案，把握好結構體型、剛度分布、構件傳力路徑及延性等幾個主要方面，利用計算軟件實現概念設計的目的，再加以必要的抗震構造措施，使結構具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。其次通過計算結果中各參數判斷設計的合理和經濟性。另外，在設計中應考慮成本控制，比如剪力墻結構中下部承載力最大，可采用較高強度的混凝土來滿足軸壓比的要求，用較低強度混凝土過度代換，受力主筋采用HRB400高強鋼筋，能發揮鋼筋的抗拉性能，節省鋼筋用量，從而達到節省建筑成本的目的。
【參考文獻】：
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【3】.混凝土結構設計規范(GB50010－2010)【M】.北京:中國建筑工業出版社
【4】.高層建筑結構設計原理【M】.成都:西南交通大學出版社
篇9
某工程為一幢高層住宅建筑，總長65.26m，總寬21.6m，地下一層，地上33層，層高2.9rn，建筑高度為95，70m，建筑面積36750m2。住宅標準層平面由二個相同的單元組合而成，平面布置圖如圖1所示。剪力墻結構，工程按8度抗震烈度設防，地震基本加速度為0.15g,剪力墻抗震等級為一級。濕陷性黃土地基。
圖1標準層結構平面布置圖（mm）
2地基與基礎
根據該工程詳勘報告，本工程由淺至深的土層分別為填土、素填土、黃土1、黃土1、黃土2、古土壤2、中砂(見表1)。根據剪切波速測試結果，擬建場地土層范等效剪切波速平均為為254.6m/s，且場地覆蓋層大于5m，根據GB50011-2001規范表4.1.6。建筑場地類別為Ⅱ類。根據地堪報告本場地屬于Ⅱ級自重濕陷黃土地基。
該高層住宅樓為濕陷性黃土場地上的甲類建筑，依據，《GB50025-2004》規范，甲類鍵筑應消除地基的全部濕陷量或采用樁基穿透全部濕陷黃土層，或將基礎設置在非濕性黃土層上；防水措施可按一般地區規定設計。根據本工程特性，地基處理方案應同時滿足消除濕陷性及上部荷載的要求，而天然地基及復合地基均難以達到荷載和變形要求。因此該建筑采用樁基方案。基礎型式采用鋼筋混凝土筏板基礎，筏板厚1600mm，筏板外挑300mm。基礎與灌注樁樁頂之間設置100mm素混凝土墊層，保證基礎受力均勻。
3主體結構設計
3.1變形縫設置
依據伸縮縫最大間距控制要求，鋼筋混凝土剪力墻結構伸縮縫間距不大于45m，故在本工程中部設置一道變形縫，縫寬400mm，同時滿足抗震縫寬度要求。鑒于地下室變形縫對建筑防水的不利影響，故筏板基礎及地下室不設變形縫，而是通過設置后澆帶來滿足結構需要。后澆帶寬800mm，由筏板、地下室外墻、地下室頂板貫通設置，后澆帶處鋼筋不斷，待兩個月后用強度等級高一級的不收縮混凝土澆注。
3.2結構計算與分析
本工程抗震設防烈度為8度，基本地震加速度為0.15g，設計地震分組為第一組，特征周期為凡=0.35s。建筑場地類別為II類。剪力墻抗震等級為一級。基本風壓為0.4kN/m2，基本雪壓為0.35kN/m2。采用中國建筑科學研究院編制的PKPM系列軟件(2008年5月版)的SATWE程序進行結構分析。
由于本工程平面凹凸不規則，故采用符合樓板平面內實際剛度變化的不規則結構計算模型，并且考慮偶然偏心和雙向地震作用。施工荷載采用逐層加載方法。地震計算振型個數取15，風荷載體型系數取1.3。結構分析采用樓層剛度分析法。計算結果見表2、表3、表4。
由以上計算結果可以得出:基底剪力系數即樓層剪重比大于3.2%，滿足規范對樓層最小剪重比的要求;結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比為0.78小于規范規定的最大限值0.9，表明該結構扭轉效應符合規范要求;層間位移小于規范限值，保證結構的整體抗震性能;同時考慮偶然偏心的扭轉位移比小于1.2，表明該結構不屬于扭轉不規則結構。另外，從JCCAD程序中可以得出該結構質心與剛度中心的偏心距比值符合規范要求，表明本工程結構選型合理。
3.3杭震措施與構造
我國的結構抗震設計方案采用的是較低地震力―較高延性方案:采用明顯小于設防烈度的小震地面運動加速度來確定結構的設計地震作用，并通過與其他荷載內力進行組合，來完成結構的截面設計。在地震反應過程中，主要通過鋼筋混凝土結構屈服后形成的延性耗能機構，達到抗震設防的目標。
在設計過程中，主要通過內力調整和構造措施，確保鋼筋混凝土結構在低設計地震力的情況下具有足夠的延性。
1)設計中，進行了以下幾方面的內力調整:結構自振周期折減，折減系數為0.95;梁端負彎矩折減，取折減系數為0.55;連梁剛度折減，折減系數為0.7;梁扭矩折減，折減系數為0.4;對于跨高比大于2.5的連梁，梁端剪力設計值應考慮梁端計算彎矩的影響進調整，增大系數為1.1;底部加強部位剪力墻的剪力設計值增大，增大系數為1.6。
2)設計中，采取了以下幾方面的構造措施:在剪力墻中設置構造邊緣構件;墻體分布筋最小配筋率不小于0.25%;1100mm高連梁腰筋截面直徑不小于10mm;。
以上構造措施主要用來加強各類構件的抗剪能力，使其不致于在強烈地震作用下，結構延性未發揮出來之前出現非延性的剪切破壞。進而保證達到規范要求的“強剪弱彎”能力。
3)在抗震結構中，樓板不但承受豎向荷載，而且對傳導水平力，協同各抗側力構件工作起著非常重要的作用，故我們一方面應該盡量減小板厚，降低結構荷載，同時，也必須保證樓板足夠的剛度進而保證結構抗震的整體性。綜合考慮，本工程地下室頂板，板厚200mm采用雙層雙向配筋，標準層電梯和心筒板厚取120mm。采用雙層雙向配筋。另外在平面凹凸位置加大連梁斷面以減小扭轉變形。屋面樓板考慮溫度作用采用雙層雙向配筋。
4結語
通過對上述工程實例的介紹與分析，掌握了高層剪力墻的一般設計方法，并從中獲得幾點體會:
篇10
近年來，隨著城市建設的大力開發，為了提高土地的利用率，高層住宅樓中高寬比超限結構也越來越多，這不僅給設計計算分析帶來了難度，而且加大了抗震研究的難度，需要根據具體情況具體計算分析和設計，提出合適必要的抗震加強措施。對于結構工程而言，給出結構在不同強度地震作用下的反應值，使研究和設計人員注重對結構地震作用下地震反應分析。在超限高層建筑的結構抗震設計中，有助于提高高層建筑工程抗震設計的可靠性，促進高層建筑技術發展。設計者需要根據具體工程實際的超限情況，必要時還要進行模型試驗，業主也需要提供相應的資助，以期保證結構的抗震安全性能。高層建筑工程抗震設防專項審查實踐表明，有的工程在抗震審查中由專家組的專家提出某些基于性能的設計要求。
2 高層住宅樓高寬比超限結構抗震設計的重要性和意義
城市化進程讓人們的生活質量水平不斷提高，而住宅樓是人們生活賴以生存的空間，住宅樓的安全是保證人們生活質量的基本保障。目前流行的高層住宅樓在安全問題上是一項挑戰，特別是抗震設計方面的威脅，給設計者和施工者帶來了更加嚴厲的要求。超高層建筑工程是一種建立在現代化技術下的建筑接哦股，在人們對空間的成分利用的前提下應運而生的，反映了人們對充滿現代感和時代感的城市生活的追求。超限高層建筑工程自身的結構特點比較復雜，超出了我國對建筑工程的規定，因而其抗震設計是超高建筑工程的重大難題。建筑物的抗震安全性和人民的生命財產安全密不可分，必須認識到超限高層建筑工程抗震設計的重要性。高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計只管重要，不僅是人民生命財產安全的重要保證，同時也是社會發展的需要所在。
3 高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計研究
3.1 高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計理念
與一般的超高層結構、高寬比超限高層結構一樣，高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計理念也是經濟與性能的抗震設計。基于性能的抗震設計，是為了能夠根據建筑物的重要性和用途，由不同的性能目標提出的一種抗震設計理念。設計分為不同的抗震設防標準，這是因為在建筑物整個生命期內，可能遭遇發生的地震是不同程度的。為了進一步改善結構抗震性能，相繼提出一些新規范及舊規范的修改計劃。基于性能的抗震設計，要求結構在不同水平地震作用下具有明確的性能水平，目標性能水平的確定要綜合考慮來優化確定。基于性能的抗震設計思想，對于具體的工程結構，設計人員提出幾種抗震性能目標及對應的造價，由設計人員根據所選定的性態目標進行抗震設計，使結構滿足預期的抗震性能目標。
3.2 高層住宅樓高寬比超限結構抗震設計基本原則
從世界范圍來看，抗震的主要原則是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。在實踐過程中，大部分建筑物符合了抗震規范設計，但是在中小地震過程中，可能造成建筑物的某些結構正常使用功能的喪失。高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計理念是基于性能的抗震設計理念，如何把這種理念合理并且簡單實用地應用到實際中，主要遵循兩個基本原則。第一，傳統基于力的設計原則，即首先進行基于地震作用的強度設計，然后進行變形驗算，采用可靠度理論和優化思想來確定。第二，直接基于位移的抗震設計原則，即采用結構位移作為結構性能指標，這種方法采用結構對應最大位移進行變形設計，與結構實際情況更為符合。
3.3 高層住宅樓高寬比超限結構抗震設計要點
針對寬度和高度比超限的住宅樓的設計，其要點是一般連體板主要用來計算建筑物的連體部位和周邊，同時還要考慮地震的豎向作用。對在超限高層住宅樓工程中，主要依據就是結構的抗震概念設計，防止出現過大的扭轉，對于抗震薄弱部位的保護措施能夠加強并得以保證，逐步改善建筑的抗震性能。綜合考慮其建設過程中可能出現的各種不利因素和影響，基本要求就是要對框架結構進行超限的程度控制，以滿足提高結構的延性的要求。高寬比必須要有一點或者一點以上符合規程、規范的相關規定，要對結構抗震進行計算分析，要求在超限高層建筑的設計中注意對抗震計算的控制，結構動力特性測試和抗震實驗也必須進行過操作。
3.4 高層住宅樓高寬比超限結構抗震措施
對于高層住宅樓高寬比超限結構來說，抗震設計措施首先是要注意底部剪力墻的厚度的加強，在連梁配筋的時候，采用交叉暗撐這種形式來加強其穩定性。在梁式轉換層的設計上，同樣也要注意剪力墻的厚度的加強，能夠使轉換層的側向剛度符合規定的要求。超限高層建筑工程的抗震設計需要通過對已建成的工程進行分析和總結，抗震實驗的驗證等方面來實現。在加強構建的強度和剛度，對于每一項的超限，都需要要有相應的解決措施和方法來保證其抗震安全和受力的合理。對結構在地震作用下的內力和變形進行計算分析，應多取一些振型，振型數的取值多少應根據振型有效質量來確定，應驗算結構整體的抗傾覆穩定性；并控制這些構件的軸壓比，通過調整樁的布置，滿足有關規范、規程的要求。
4 總結
綜上所述，高層住宅樓高寬比超限結構的出現，順應了國家城市化的進程，也是城市土地資源緊缺情況的必要措施，高層住宅樓抗震設計和研究具有重要意義，抗震設計和研究過程中應該注意和避免一些問題，這對提高我國高層建筑領域的技能和水平，都有著重要的意義和作用。總之，高層住宅樓發展前景廣闊，對其高寬比超限結構的抗震設計要求也將更加嚴格。
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篇11
Key words: steel structure housing; slab types; comprehensive comparison
中圖分類號：TU39 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0068-01
0引言
鋼結構住宅作為一種新型的住宅形式，是在最近20年間才開始投入實際工程中使用的。雖然鋼結構在保護環境、資源合理利用、推進住宅產業化發展等方面具有絕對優勢，但還存在很多限制其發展的因素，例如鋼結構建筑材料價格高，加上缺乏行之有效的行業法規，幾方面原因導致鋼結構在普通民用建筑中難于推廣應用。鑒于此，本文特以多高層鋼結構住宅設計為例，選取其樓板設計為分析對象，從選擇原則、類型及綜合對比等方面進行了深入地比較與分析，望對鋼結構應用于普通民用住宅中起到推進作用。
1多高層鋼結構住宅樓板的選擇原則
鋼結構的基本元件是冷彎或熱軋的型鋼和鋼板，它的承載能力高，外部尺寸小，重量輕，由于框架這種形式，建筑內部支撐少，空間布置的靈活性大。在設計中，針對結構材料和類型特征，應把握如下設計準則:
①設計中綜合考慮布置梁柱的位置，特別是柱的形式、排列和柱距，應最大限度地滿足居住空間靈活性的要求。②選擇合理的樓蓋結構跨度，既不要太大（導致板厚加大，自重增加），也不要太小（不經濟）。③選擇適當的位置布置結構支撐體系，以不妨礙建筑空間布局為宜，應避免設在有門窗洞口或將來住戶有可能開設門窗洞口的位置。④選擇適宜的鋼結構類型，考慮人力、氣候、原材料、工期、造價等綜合因素的影響。⑤結構構件設計應盡量簡化且尺寸精確，以免增加現場安裝的困難和導致廢料的產生。⑥選擇隔聲、防滲效果好的樓板體系，保障居住環境的舒適性。⑦充分考慮鋼構件的防火性能以及因此而產生的費用。
2多高層鋼結構住宅樓板的類型
2.1 全現澆樓板這種樓板與混凝土結構建筑完全相同，樓板建造需支模，大量濕作業，施工現場工作量大，混凝土養護時間較長。而且因混凝土收縮、地基沉降、溫度等原因，樓板易開裂，影響使用功能。但是成本低、防火性能較好、施工單位較熟悉，目前在鋼結構住宅中仍有不少應用。
2.2 半預制半現澆樓板①壓型鋼板-現澆鋼筋混凝土樓板。通過栓釘將壓型鋼板固定在鋼梁上，作為永久性模板，同時考慮壓型鋼板參與部分樓板受力。現澆混凝土層整體性好，方便水、電等設備管線的敷設。由于壓型鋼板底部不平整，而且壓型鋼板外露防火性能較差，因而樓板下部需要做防火處理并加設吊頂，既增加造價又降低室內空間凈高，國外一些生產企業對壓型鋼板進行技術改造，生產推廣閉口型壓型鋼板作為鋼結構樓層模板。該種鋼承板將板波口部縮小，板面與混凝土現澆層接觸面較多，而暴露在外的面積較小，因而可以不做板底防火處理，即能達到樓板防火要求。同時由于板底平整，無須吊頂，只要板底噴涂即可，保證室內有效凈空。現澆混凝土若采用輕骨料混凝土，可以大大降低結構樓板自重。②預制預應力疊合現澆樓板。將工業化預制的預應力混凝土薄板與鋼梁連接，上澆混凝土現澆層組成疊合板。這種疊合板同樣無須模板，施工方便，且省去了壓型鋼板，可降低造價。樓板厚度根據跨度大小經計算確定。通常，預應力混凝土薄板厚度為0~100mm，寬度國內普遍采用900mm、1200mm兩種類型，長度可達到6m。現澆混凝土板厚度為50~80mm，現澆層加強樓板整體剛度，防止預制板開裂，并可以增加樓板的隔聲性能。③雙向輕鋼密肋組合樓蓋。由鋼筋或小型鋼焊接的單品析架正交成的平板網架，并在網格內嵌入五面體無機玻璃鋼模殼而形成雙向輕鋼密肋組合樓蓋。施工時利用平板網架自身的強度、剛度，并配1~2點臨時支撐即可完成無模板澆注混凝土作業。鋼框架梁和輕鋼析架被現澆混凝土包裹形成雙向組合樓蓋，增加了樓板的剛度。無機玻璃鋼模殼高度約250mm，500~600mm見方，混凝土現澆層厚度為50~70mm，樓板總厚度較大（密肋模殼可供設備管線穿過），需要架設吊頂。④密排小桁架-現澆混凝土樓板。樓面次梁采用密排小析架替代，與現澆混凝土樓板組合作用，各類管線可從析架空腹穿過，同密肋模殼樓板一樣，也需要設置吊頂。
2.3 全預制樓板①壓型鋼板干式組合樓板。以冷彎薄壁型鋼制成的大波紋壓型鋼板作為結構樓板骨架，結構鋼梁預制為下翼緣加強加寬型，壓型鋼板置于結構鋼梁的下翼緣上，跨度可達6m，上部釘高密度水泥刨花板，下部加一層保溫隔聲材料，底部防火石膏板吊頂。樓板各部件工廠預制，現場施工組裝，構件采用螺栓連接，施工全過程無水化。壓型鋼板厚度與鋼梁相同，樓板總厚度在200~400mm。總重量約為混凝土樓板的1/6。在歐洲各國使用較多，國內只有引進的小住宅采用。②預制加氣混凝土樓板。預制加氣混凝土樓板是以硅砂、水泥、石灰等為主要原料，內配經過防銹處理的加強鋼筋，經過高溫、高壓、蒸氣養護而成的多氣孔混凝土板材。計算密度650kg/m3，是混凝土的1/4。具有質輕耐火等特點。板材由工廠預制加工，可根據設計要求定制，也可批量定型化生產。板材容許最大荷載5.0kN/m2，最大長度可達4m。現在國內已有生產廠家引進日本等國家技術設備，大量生產制作并投入使用。
3多高層鋼結構住宅不同類型樓板的綜合比較
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本住宅綜合樓,由某房地產公司投資興建,入住居民可以俯瞰公園全景,是集居住、休閑、健身、購物、家庭辦公于一體的多功能公寓式高級住宅。
該工程占地面積22161m2 ,總建筑面積68740m2 。主要包括南北兩排高級住宅綜合樓和東西兩側公建。南側住宅綜合樓(B～G座) 地上8 層,北側住宅綜合樓(J～R 座) 地上8～10 層。南北住宅綜合樓均為剪力墻結構,南樓局部設有框支梁。東側公建(H 座) 地上2 層,為高配套商業用房,框架結構;西側公建(A 座) 地上4 層,為文化娛樂、健身中心,框架結構。南北住宅綜合樓均設有兩層地下室,南樓地下2層戰時為六級人防物資庫、平時為汽車庫,北樓地下2 層為設備用房,南北樓地下1 層均為自行車庫。南北住宅綜合樓中間局部設有地下室,位于地下2 層,為單純汽車庫,其西側局部從地下2 層至地面為游泳池,框架結構(局部含有剪力墻) 。
兩棟住宅綜合樓中間地面擬建社區公園,有假山、音樂噴泉、熱帶樹木、草坪、健身器材、夜景照明等。
2 結構特點
本工程整體設計思路要求典雅、高級、舒適。建筑立面風格追求歐式古典主義,平面布置講究高度靈活性,可以居住、辦公。為追求大尺度,部分戶型房間開間達到12.8m ,進深達到14.7m。戶型建筑面積在200～500m2 ,頂層帶躍層。
由于開發商要求功能多樣化、適應性強、個性鮮明,使得建筑設計平面與立面復雜、多變。所以與一般工程相比,本工程有鮮明特點,結構設計不利因素相對集中,體系相對復雜,給結構設計帶來了很大難度,其結構特點具體體現在以下幾個方面:
1) 高差懸殊(住宅綜合樓與汽車庫高差達8～11 層) ;
2) 超長混凝土結構(地下2 層建筑長度達177m) ;
3) 大跨度樓板(最大板跨12.8m) ;
4) 錯層集中(兩個部位剪力墻兩側層高分別為2.8m、3. 0m ,樓板層層交錯設置) ;
5) 不規則坡屋頂(四坡屋項帶老虎窗) ;
6) 部分剪力墻不能直接落在基礎上(主要為南樓折線形外墻) 。
另外,本工程部分地下室設有人防層、游泳池。
3 技術施工
緣于本工程復雜性,經過反復論證、綜合分析比較,確定設計原則如下:
住宅整體結構采用剪力墻體系,墻體厚度為300mm 到頂,局部樓電梯間處墻厚200mm ,以提高結構整體性以及抗側移剛度,并可以滿足“新規范”對剪力墻厚度的要求。樓板采用大板塊現澆預應力混凝土結構。針對該工程結構特點,具體技術措施如下:
1) 高差懸殊問題
設置兩道沉降縫將南北住宅綜合樓與中間地下汽車庫完全脫開,沉降縫寬度為100mm ,縫內用粗砂填實。
2) 結構超長問題
從地下1 層開始設置伸縮縫將南北住宅綜合樓分成若干單體,縫寬100mm。仍然超長的設置伸縮后澆帶,后澆帶寬800mm ,主體結構施工完后兩個月用高一強度等級混凝土并加適量微膨脹劑澆灌,附加溫度鋼筋,加強施工養護,以解決混凝土結構超長問題。
3) 大跨度樓板問題
本工程結構最大板塊跨度為12.8m ×14.7m ,根據工程經驗確定板厚為280mm。先采用普通混凝土結構經過詳細計算,在較大配筋率(0.65 %) 情況下承載力極限狀態可以滿足,混凝土相對受壓區高度ξ(0.14) 不超限。但是正常使用極限狀態下裂縫寬度驗算為ωmax = 0.35mm ,超過限值ωlim =0.3mm;板塊最大撓度為f = 0.0698m ,遠遠超出限值[ f ] =0.043m ,無法滿足正常使用極限狀態下裂縫寬度與撓度驗算的要求。
經分析比較,認為配置預應力鋼筋是比較合理的,配筋率比較經濟,撓度和裂縫問題均能很好解決,并可達到建筑上靈活設置隔墻、家庭辦公等要求。
另外,在板塊上部中間部位增設溫度鋼筋,以提高樓板抗變形能力。
4) 樓板錯層問題
由于開發商特殊要求,本工程兩個部位出現錯層集中現象,剪力墻兩側層高分別為2.8m、3.0m ,具體為Q、R 座中間墻,J 、K座中間墻。這樣使得樓板層層交錯,而且錯層部位樓板高差不一致。
由于樓板起到傳遞和分配水平力的作用,樓板錯層造成局部應力集中和剪力墻平面外、平面內短墻受彎等情況,對結構十分不利。
具體處理措施為:加強錯層部位剪力墻厚度,將該部位剪力墻厚度調整為400mm ,以提高剪力墻平面外剛度;剪力墻抗震等級提高一級,剪力墻分布鋼筋配筋率提高到0.5 % ,并適當增加暗柱數量和配筋等。
在結構計算上采用彈性樓板假定。
5) 坡屋面問題
由于建筑立面要求,屋頂做成不規則坡屋面形式,水平跨度都在10～12.8m左右。下部為300mm 厚剪力墻結構,用層高限制,無法設置托柱梁,更不宜在屋脊交點位置樓板上設置立柱,形成不了框架結構,所以這種不規則坡屋面給結構設計造成很大困難。
經過多種結構形式的比較分析、反復試算,確定采用空間剛架方案來解決,即在屋頂沿屋脊位置、窗間墻位置設置斜柱,柱截面高度與墻厚相等為300mm,柱截面寬度確定為600mm,并在屋頂部設置水平拉梁以構成空間剛架。
如此布置很好地滿足了建筑上豐富立面的構思,又能夠減輕結構自重,圓滿地解決了工程問題。
6) 框支梁問題
由于南樓地下2 層出挑部分為汽車庫,采用大柱網框架結構布置。住宅部分從地下1 層開始,其部分外墻(南側外墻) 不能落到基礎上,而且外墻沿幾條軸線布置,走向形成折線外形。軸線間距在各個部位不等,大部分為2 000mm。
結構處理方法為采用框支托梁形式,把整個折線形外墻托起,以承擔豎向荷載并傳遞水平地震力。經計算采用1000mm 高度沒有問題,寬度各個部位有所不同,大部分為2500mm。
4 結構計算
本建筑抗震設防類別為丙類,抗震設防烈度為7°,場地土類別為Ⅱ類,住宅部分框架、剪力墻抗震等級均為二級,框支框架抗震等級提高為一級,單純地下車庫部分抗震等級確定為二級。采用中國建筑科學研究院PKPM 工程部編寫的《SATWE》程序計算。
由于主體結構在地下2 層開始采用沉降縫全部斷開,分成了三個部分,其中汽車庫僅設置于地下2 層,南北住宅綜合樓地上層數較多,較為典型,尤以南樓具有代表性,現將南樓一部分(BCDE 座) 結構整體計算情況簡單介紹如下:
1) 地震作用下層間位移角曲線
a - X 方向最大層間位移角= 1/1 821 ;
b - Y 方向最大層間位移角= 1/3 210
圖1 X 、Y 方向最大層間位移角曲線
2) 地震作用下最大反應力曲線
3) 地震作用下結構周期周期如表1。
表1 地震作用下的結構周期
方向 T1 T2 T3 T4 T5 T6
X方向 0.3182 0.1065 0.0625 0.0586 0.0546 0.0543
Y方向 0.2515 0.1239 0.0770 0.0418 0.0326 0.0302
a - X 方向最大樓層反應力= 4 522.0kN;
b - Y 方向最大樓層反應力= 4 208.4kN
圖2 X 、Y 方向最大樓層反應力曲線ƒ
a - x 方向;b - y 方向
圖3 質心振動
地震力Q0 X = 32 216kN ,Q0 Y = 36 014kN
剪重力Q0 X/Ge = 13.74 % ,Q0 Y/Ge = 15.36 %
最大層間位移= 1/1 821
軸壓比μ:絕大部分剪力墻軸壓比μ≈0 ,個別小墻肢最大軸壓比μ= 0.23。
框架梁、柱、剪力墻、連梁配筋均無超筋情況,從整體計算結果看,本工程結構布置比較合理。
5 地基基礎
本工程由中國建筑科學研究院地質勘察公司提供詳細“地勘”報告,地基持力層為第四紀沉積粘質粉土、砂質粉土④層,地基承載力標準值綜合取值為f k = 160kPa ,地下水近3～5年最高水位為自然地面下3m。
根據《江蘇省建筑地基基礎勘察設計規范》,地基承載力標準值經深度修正已達到f = 260kPa(基礎埋深為自然地面下9m) ,以層數較多的北樓為代表,結構豎向力標準值(D +L) 為246kPa ,地基承載力完全可以滿足要求,采用天然地基沒有問題。地下室抗浮驗算也無問題。
篇13
隨著我國社會經濟的發展以及人們生活質量的提高，越來越多農村人口向城市聚集，使得城市人口越來越擁擠，這勢必會帶來住房緊張等各類問題，然而想要緩解城市人口以及住房壓力等問題就只能不斷擴大城市建設的同時新建高層建筑，從而擴大城市人口容納量，加快城市化進程。在高層建筑中，剪力墻結構因為其獨有的抗震性能好、抗側剛度大、側移較小的優勢而被廣泛應用于其中，特別是高層剪力墻住宅。然而剪力墻結構設計過程中仍沒有一個明確的規定用以判斷剪力墻截面尺寸大小及其形狀、位置布置等合理與否情況，一般情況下都是根據結構工程師經驗來進行設計、判斷的。這就使得一些不合理設計問題容易出現，從而導致建筑結構安全性不足或造價增加等。本文主要以佛山裕富花苑住宅小區工程項目中的C座住宅樓為例，并在此基礎上探討其剪力墻結構設計過程中存在的問題。
1 工程概況
2.1 高層建筑結構設計特點分析
高層建筑結構的設計主要有以下幾個方面的特點：首先是，剪力墻結構的設計主要是根據水平荷載而進行的，水平荷載成為了決定性的因素。原因是剪力墻結構因為豎向荷載力（包括重力等）引起的彎矩與軸力大小只是與建筑高度的一次方成正比例的關系，而水平荷載引起的傾覆力矩以及在豎構件中出現的軸力大小是與建筑高度的兩次方成正比例關系；且對一般建筑而言，豎向荷載（包括自重等）的值基本上都是固定不變，而水平荷載主要有風荷載與地震作用等，其數值是可改變的，且隨著結構動力特性的改變而改變；其次是，在自重等豎向荷載作用下軸向變形比較大。高層建筑豎向荷載比較大，容易使柱出現較大的軸向變形，從而影響到主梁的彎矩。此外，還會對構件的位移以及剪力造成一定程度的影響，最終影響建筑結構設計的安全性；第三，側移的控制是建筑結構設計的重要內容。建筑結構的位移與建筑高度呈正比關系，高度越高位移就越大，從而影響到工程建筑的安全性，這就要求，在對建筑結構進行設計時應注意將在水平荷載作用下結構位移量控制在規定限度以內；第四，結構延性是建筑結構設計進行的關鍵指標。在地震作用下，高層建筑與較低樓房建筑相比，出現的變形量會更大一些。為確保高層建筑結構在通過塑性變形階段后仍然具備較大的變形能力，以防倒塌現象發生，因此，應采取有效的處理辦法，使高層建筑結構具備充足的延性。
2.2 剪力墻結構特點分析
現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，除了承受樓板傳來的豎向荷載外，還承受風荷載和水平地震作用。剪力墻結構的抗側剛度大，在水平力作用下的側移較小，承載力較大，且整體性較好。通過合理設計，能設計成抗震性能很好的延性剪力墻。由于剪力墻承載力大，側向變形小，且有一定延性，在多次大地震中，剪力墻結構破壞很小，表現出很好的抗震性能。但剪力墻的間距一般較小，平面布置不夠靈活，建筑空間受到一定限制，因此一些需要大空間的建筑使用剪力墻結構就受到一定的限制。對于上部為住宅，下面幾層為商場的高層建筑，對影響建筑使用空間的剪力墻，可以采用框支梁、框支柱來轉換，擴大使用空間。
3 簡述剪力墻結構設計的要點
3.1 剪力墻結構的合理布設
在對剪力墻結構進行合理布設時應注意以下幾個要點：（1）剪力墻應沿主軸方向雙向均勻布置，宜使兩個方向抗側剛度接近，不宜采取單向的方式進行布設。盡量使得剛度中心與質量中心靠近，減小地震造成結構扭轉；（2）在對剪力墻結構進行布設時，墻肢使用不宜選擇“一”字形的，帶翼緣的T型或L型等最為適宜。以上C座住宅樓在剪力墻結構布置中墻肢就主要以T型和L型的為主，“一”字形墻肢的采用則比較少；（3）為減輕結構自重，加大建筑可用空間，剪力墻不宜布置太密使結構有合適的剛度，以滿足規范的側移限制為好；（4）剪力墻豎向剛度要求勻稱，由下到上連續布置，可沿高度改變剪力墻厚度和混凝土強度等級；（5）剪力墻上要布置洞口，應盡量布置成成排成列，能夠形成很明確的墻肢和連梁，使得應力分布比較規則，又與計算簡圖較為吻合，設計結果比較可靠。本次案例C座住宅樓剪力墻布置圖如圖2所示。
3.2 剪力墻長度和厚度的選擇
剪力墻越細長（寬高比不小于2），延性越好，從而對脆性的剪切破壞能夠起到預防的作用，而為了確保剪力墻結構有充足的延性，剪力墻墻肢設計的長度通常情況下為8米以內。如本次C座住宅樓建筑工程設計中，剪力墻墻肢長度大部分設計在1.6米至2米以內，最大的為3.8米。如果剪力墻墻肢長度為8米以上或更大時，長墻可通過開設洞口的方式分為長度均勻且較短的聯肢墻，而洞口連梁應采用弱連梁。
《高層建筑混凝土結構技術規程》為確保剪力墻的穩定性和剛性，在第7.2.2條提出了剪力墻的最小厚度，且規定在短肢剪力墻結構中，其選擇的抗震等級應比第7.2.2條規定的要高出一級。本次工程中，填充墻厚度設計為200毫米，那么剪力墻厚度也應相應的設計為200毫米，如此一來，有利于剪力墻平面外獲取較充足的剛度，預防偏心荷載作用下剪力墻結構出現彎曲、不穩的情況。
3.3 連梁在剪力墻結構中的設計
所謂連梁，指的是在剪力墻結構中，在墻肢與墻肢之間的梁。在地震和風荷載作用下，連梁對墻肢發生彎曲變形破壞時的形態影響很大。在對剪力墻進行設計時，應對連梁的設計引起重視，合理設計使剪力墻受破壞的幾率得到有效控制或降低。在對連梁進行設計時，應根據強墻弱梁的原則而進行，使剪切墻結構延性得到提高。
3.4 底部加強區約束邊緣構件設置
通過《高層建筑混凝土結構技術規程》以及《建筑抗震設計規范》可知，應將約束邊緣構件布設于一、二級抗震剪力墻鄰近的上層墻肢的端部及其底部加強區位置，且三、四級抗震設計、非抗震設計的剪力墻墻肢端部和一、二級抗震設計剪力墻的其余位置也應布設約束邊緣構件。《建筑抗震設計規范》還規定，在重力荷載代表值作用下墻肢底截面的軸壓比如果與一定值相比比較小時，也應布設構造邊緣構件。構造邊緣構件布設的主要作用為，條件合適時，它可以有助于剪力墻耗能能力及其延性的增強，如本次C座住宅樓將地下室一直至地上三層設計為加強區。
3.5 剪力墻的配筋設計
剪力墻結構中，水平筋與豎向筋的間距一般在150毫米至300毫米之間，通常情況下選200毫米，且水平筋于剪力墻外側設置，豎向筋則于剪力墻的內側設置。如果有負責將主筋和箍筋拉住的拉筋時，拉筋材料應選擇Φ8或者是Φ6的鋼筋，間距不宜大于600毫米。豎向鋼筋的搭接率的確定應依照剪力墻結構的抗震級別來進行。剪力墻結構中，暗柱與短柱中的水平筋直至端部為止應保持接連不斷，于端部彎折，且彎折的長度應設計為10d。對于豎向筋，不應在暗柱中布設，但是其總配筋應符合構造需求。
結語
本文主要在筆者多年建筑結構設計經驗的基礎上，簡要概述了高層建筑剪力墻結構的特點以及高層建筑結構本身的特性，對高層剪力墻結構住宅的優勢進行了闡明，并總結概括了剪力墻結構設計過程中常見的問題和注意事項。從剪力墻長度以及厚度選擇、剪力墻結構合理布設等角度出發，并在此基礎上提出了一些在進行設計過程中所遇見的問題和解決方法。同時結合佛山市裕富花苑住宅小區工程項目中的C座住宅樓的實例，指出了剪切墻在設計過程中應注意的事項以及具體應用的相關解決措施，意在為相關建筑工程設計人員提供參考，用以加強建筑工程的安全性以及經濟性。
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