高层住宅结构设计分析

高层住宅结构设计分析（精选12篇）

高层住宅结构设计分析 篇1

小高层住宅是指层数为8~11 层的二类高层住宅, 平面布局类似于多层, 有载人电梯但无消防电梯。目前, 小高层住宅所采用的结构形式主要有:框架结构、框架- 剪力墙结构、剪力墙结构及异形柱框架结构。

1 小高层住宅各种结构类型技术指标

1.1 框架结构:框架结构是由横梁和立柱所组成的结构, 框架体系是指竖向承重结构全部由框架所组成的多 (高) 层房屋结构体系。按照框架布置方向的不同, 框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。框架结构用以承受竖向荷载是合理的。当房屋层数不多时, 水平 (风) 荷载的影响较小, 在非地震区框架结构一般可建至15 层, 最高可达20 层左右。框架结构在水平荷载作用下, 房屋的抗侧移刚度小, 水平位移大, 故一般称它为柔性结构体系。框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系, 是地震设防区采用的主要结构方案之一。框架结构的最大优点是承重结构与围护结构有明确分工, 建筑的内、外分隔墙布置十分灵活, 应用范围很广。

1.2 框架- 剪力墙结构:框架- 剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力的承重结构体系。在框架- 剪力墙结构中, 竖向荷载主要由框架承受, 而风荷载等水平荷载则主要由剪力墙承受。在一般情况下, 剪力墙约可承受70%~90%的水平荷载。剪力墙的布置除应满足使用要求外, 宜放在恒载较大处, 并宜尽量均匀对称, 以免整个房屋在水平力作用下发生扭转。为了增加房屋的抗扭能力, 剪力墙宜布置在房屋各区段的两端。在平面形状或刚度有变化处, 宜设置剪力墙, 以加强薄弱环节。在结构抗震设计中, 框架- 剪力墙结构体系中的剪力墙为第一道防线, 框架为第二道防线。框架- 剪力墙结构既能为建筑平面布置提供较大的使用空间, 又具有良好的抗侧力性能。

1.3 异形柱框架结构:把框架柱做成截面几何形状为L形、T形和十字形, 且截面各肢的肢高肢厚比不大于4 的柱。因异形柱本身抗震性能差, 所以规范对异形柱要求相对较严, 异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式。

1.4 剪力墙结构:与前三种结构形式相比应用广泛, 剪力墙结构用于小高层住宅技术成熟, 且有以下优势:整体刚度大, 抗震性能好, 水平位移小, 承载力容易满足要求, 居住舒适, 建筑平面布局灵活, 室内无梁无柱, 有效改善室内空间, 方便业户装修。

1.5 短肢剪力墙结构:短肢剪力墙结构是在剪力墙结构的基础上, 吸取了框架结构体系的优点, 近年来逐步发展形成的新型结构形式。对于短肢剪力墙的利弊可以分开来考虑, 如果采用短肢剪力墙, 那么剪力墙间的填充墙的范围可以扩大, 从建筑上讲为以后的房间功能布局改造留有空间, 毕竟住户要求不是千篇一律的, 业主要求房屋灵活布置的占大多数。在小高层住宅中 (特别是刚刚达到高层级别的建筑) 短肢剪力墙的灵活性与框架、异形柱差不多, 但是高层规范对短肢剪力墙的要求比较严格, 从短肢剪力墙截面厚度、轴压比限值、底部加强部位的剪力设计值等可以看出短肢剪力墙结构受到严格限制。

2 小高层住宅各种结构类型优缺点

2.1 框架结构:框架结构的优点是建筑平面布置灵活, 施工速度快, 延性及抗震性能较好;缺点是整体刚度小, 相对水平位移大, 当房屋高度大、层数多时, 结构底部各层框架柱轴力很大, 框架梁柱由于水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移显著增加, 从而导致框架梁柱截面尺寸和配筋增大, 对建筑平面布置和空间处理可能带来困难, 影响建筑空间的合理使用;在材料消耗和造价方面也趋于不合理。

2.2 框架- 剪力墙结构:同框架结构一样, 建筑室内空间没有改善, 露梁露柱, 影响建筑装修美观。从受力特点看, 由于框架- 剪力墙结构中的剪力墙侧向刚度比框架侧向刚度大得多, 在水平荷载作用下约80%以上用剪力墙来承担, 所以使框架柱在水平荷载作用下所分配的楼层剪力, 沿高度分布比较均匀, 各层框架梁柱的弯矩比较接近, 有利于减小框架梁柱截面尺寸, 便于施工。由于增加剪力墙, 在材料消耗和造价方面也比框架结构高。

2.3 异形柱框架结构:由于异形柱抗震性能较差, 规范对其要求相对较严, 而且异形柱框架结构适用的房屋最大高度规范规定为24m, 小高层住宅多采用异形柱框架- 剪力墙结构, 由于异形柱配筋率要求高, 再加上剪力墙, 所以相对来说较不经济。

2.4 剪力墙结构:剪力墙结构施工速度快, 可节省砌筑填充墙工作量。由于剪力墙的间距一般为3~8m, 使建筑平面布置和使用功能等要求受到一定限制, 通常难以满足对使用空间较大建筑的要求, 此外, 剪力墙结构一般自重大, 混凝土、钢筋用量多。

2.5 短肢剪力墙结构:短肢剪力墙肢与填充墙等厚, 连接墙的梁位于隔墙竖向平面内, 避免框架结构中梁柱突出墙面的问题, 保持墙面平整。但是短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配筋率 (底部加强部位一、二级不宜小于1.2%, 三、四级不宜小于1.0%;其他部位一、二级不宜小于1.0%, 三、四级不宜小于0.8%) 与剪力墙的配筋率 (一、二、三级不应小于0.25%, 四级和非抗震不应小于0.20%) 比相差很大, 建筑用钢量多使建设方无法接受。

综上所述, 剪力墙结构整体刚度大, 抗震性能好, 水平位移小, 承载力容易满足要求, 居住舒适, 建筑平面布局灵活, 室内无梁无柱, 方便业户装修;但其自重大, 混凝土、钢筋用量多, 造价高, 拆除或破坏难度高;而框架结构、框架- 剪力墙结构受力及使用方面又有不足。异形柱框架结构对高度限制比较严格, 异形柱配筋率要求高。因此, 对不同抗震地区、不同使用要求的小高层住宅, 应进行综合分析, 考虑施工上技术先进、经济合理等因素选定结构类型。笔者认为小高层住宅优选剪力墙结构, 但是墙长需要调整, 对200 厚的混凝土墙长度取轴线长度1.6m即 (实际计算到墙边为1.7m) , 墙长度不比短肢长多少, 但配筋却节省很多, 小高层住宅可以采用薄墙, 这样混凝土用量也少, 此种剪力墙结构方案造价最低、优选。

摘要：随着房价走势一直处于上升的势头当中, 地价也随之迅速上涨, 提高建筑的容积率、在有限的土地上增加建筑面积成为房地产开发商最关注的问题, 因此小高层住宅越来越广泛的被大家认可。总结了小高层住宅常采用的几种结构类型的特点, 参照实际工程设计, 分析用于小高层住宅的各种结构类型的技术指标与优缺点。

关键词：小高层住宅,结构类型,技术指标,优缺点

参考文献

[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[3]JGJ149-2006混凝土异形柱结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

高层住宅结构设计分析 篇2

由于中高层在节约用地方面比多层更有优势，在结构、设备方面、施工技术条件方面没有高层那么复杂，所以，在今后的住宅建设中将占有重要地位。中高层住宅由于介于多层和高层之间，在楼梯和电梯的设置上有其特殊性。

下面几层可以以楼梯为主，上面几层则以电梯为主。从经济上说，电梯停靠的次数少则运行费用低，由于中高层只有79层，因而可以采用简单一些的电梯《如液压电梯》以降低造价，

在防火与安全疏散方面，79层不属于高层建筑防火范围，但比高层又要求高一些，如组合的单元住宅，其楼梯间应通至平屋顶。

塔式中高层住宅可以只设一部电梯、一部楼梯，但每层的建筑面积不超过500，楼梯应设封闭楼梯间，若入户门采用乙级防火门时可不设。

中高层住宅不宜采用多层的砖混结构，而宜采用框架结构、剪力墙结构或框架剪力墙结构。

中高层住宅的平面布局多采用塔式、单元组合式和长廊式，有的将外廊与单独设置的楼梯、电梯间相结合，居民在出电梯后即可由各自单元的长廊进入户内，这样，既可充分发挥电梯的使用效率，同时也便于火灾时的居民疏散。

高层住宅结构设计分析 篇3

【关键词】实例分析；高层住宅建筑；剪力墙；结构设计

1、工程实例

某住宅楼经调查地表无不良地质现象存在。该工程属于住宅建筑，设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，裙房为框架结构。地基基础设计等级为乙级，主体为筏板基础，裙房为柱下独立基础和墙下条形基础。总建筑面积为6485. 72㎡，东西长约42. 0m，南北长约15. 0m，主体为地上12层带1层地下室，右边裙房为地上1层带1层地下室，前边裙房为地上1层。（本文仅介绍主体的剪力墙结构设计）

2、概念设计与总体指标控制

小高层住宅剪力墙结构由于住宅建筑空间分割面积较小，很多设计人员对剪力墙布置往往有一定的随意性，电算通过后就不加调整地去做施工图，实际上如此结构布置很难做到安全、合理、经济。概念设计具体到工程设计中需要结构设计人员布置剪力墙时，在结构平面上尽量使x向和y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大，在梁系布置上也应力求受力明确，传力路径简捷，避免梁系为多重搭接传力，造成安全隐患。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。

3、基础设计

目前的剪力墙体系小高层由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部12层带1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000 mm，经细算后筏板可減至800mm，经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对小高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按50mm厚增加。如12层建筑则初选可取600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况调整筏板厚度。由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达百米以上，中间就设置几条后浇带，也没有其他措施是不妥当的。目前可采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程长50. 75m，大于规范要求的45m，故筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题，效果良好。

4、剪力墙设计

4.1 剪力墙科学合理的布置

剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙（h/w>8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2. 5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0. 5 m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。

4.2 剪力墙配筋及构造

4.2.1 剪力墙配筋

该工程剪力墙一层墙厚（除电梯间四周）为250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋Φ10@ 200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@ 400拉筋；六层以上Φ8@ 200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@ 600拉筋。地下部分外围墙体竖向配筋 14@ 200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取 12@ 150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。

4.2.2 剪力墙边缘构件的设置

试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7. 2. 17条设置构造边缘构件。有工程技术人员对剪力墙约束边缘构件配箍特征值偏大的问题进行了研究，对某具体工程计算结果中在墙肢轴压比小于0. 25情况下计算配筋仅为构造配筋，而约束边缘构件配筋则高达40c㎡，造成设计时钢筋配置困难，施工难度更大，虽然在小高层设计不常见，但上述情况也反映出配箍特征值偏大的实际情况，故对剪力墙的配筋应首先区分剪力墙的受力特性及类别，即普通剪力墙（长墙）、短肢剪力墙、小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0. 7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1. 2条控制配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按《高规》控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，

4.2.3 剪力墙的连梁

剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4 14，箍筋为Φ8@100；个别连梁纵筋为4 16，箍筋为Φ8@ 100。

4.2.4 剪力墙的暗梁

对于框架-剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，宜设置暗梁，并且要求剪力墙两端是明柱，这是因为周边有梁柱的剪力墙，抗震性能要比一般剪力墙要好。剪力墙结构则没有这方面的要求，在墙板交接处设置暗梁对加强墙体整体性作用还是有利的，但究竟有多大则无从确定。因此在楼层位置设置暗梁虽然可行，但没有必要设置太大断面及配筋。该工程在地下室挡土墙顶面设置暗梁，断面取墙厚×500mm，配筋上下各2 18。

5、结束语

小高层住宅剪力墙结构设计呈多样化的趋势，如何做到安全、经济需要结构设计人员通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学布置剪力墙，合理设计基础。

参考文献

[1] 苏绍坚.住宅楼剪力墙结构设计分析[J].核工程研究与设计，2007，（01）.

[2] 吴继成.高层框架剪力墙结构设计[J].建设科技，2010，（06）.

[3] 李盛勇，张元坤.剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J].建统结构，2009，（08）.

多高层住宅设计技术分析 篇4

一、住宅设计的不足

我国目前住宅的建造量为每年10亿多平米，新建住宅投资总额约为1400亿元，占国民生产总值的6%-8%。但是住宅结构的设计中还存在不少问题，如结构体系的不合理、住宅套型的不合理等。

1. 砖混结构的不足

砖混结构房屋使用大量的粘土砖，变向地侵占大量耕地，砖混结构的抗震性能很差，特别是底框砖混结构的抗震性能很差，砖混结构房屋墙壁均为承重墙，对装修和以后改造不利。

2. 普通框架结构的不足

普通框架结构较砖混结构有明显的优点，如平面布置较灵活，建筑物整体刚度及抗震性能好，可使用轻质高强的墙体材料等。但由于梁柱侵占建筑空间，在室内出现柱楞，影响美观和建筑功能。因而考虑在结构中采用异型柱框架结构，可合理解决上述问题。但异型柱框架结构仍存在如下问题：设计和施工周期较长，柱截面相对较小，易导致因钢筋密集带来施工不便，异型柱的肢宽、肢高比较大，局部构造措施须加强，还有存在较大争议的异形框架结构的抗震性能等。

3. 高层结构的不足

前几年，全国各地出现了许多高层塔式住宅。但高层住宅存在许多缺点，其中最突出的是高层住宅的三高一少问题，即售价高、维修基金高、物业管理费用高、使用面积少。另外，高层住宅还存在以下缺点：（1）高层住宅易引发"热岛效应""风洞效应"光污染，恶化城市的环境，导致人们生活质量的下降。（2）高层住宅缺乏人情味，邻里之间缺少正常交往。（3）高层住宅使大人不能方便地照顾在外玩耍的孩子，导致高层住宅中孩子的外活动明显减少，使住高层住宅的孩子好奇心变差，影响少年儿童的成长. (4) 高层住宅一般均建于污染较严重的市中心, 影响人们回归大自然的生活理念的实现.由于高层住宅结构有许多缺点, 上海市等地方政府己开始严格控制审批高层住宅项目。

4. 现有住宅设计套型的不合理

当前开发商普遍冷落小套型是房地产业存在的误区，表现为房地产市场上面积很大的住宅套型占了很大比重，而中小套型的房屋明显偏少。随着住房体制改革的深入，集团消费退出历史舞台，人们将通过贷款和个人积蓄买房，普通消费者支付不起很大面积的住房。房地产业的专家也预测，靠贷款买房的理性消费者，是今年住宅市场的主力军，其中绝大多数不具备买大户型房的经济实力，因此中小户型住宅需求量将大幅度增加。北京等地房地产市场已开始重视中小户型住宅的开发，且经济效益显著。

二、住宅设计面临的考验

1. 住户使用要求的改变

随着人们生活水平的不断提高，住户对住宅的功能要求和空间组合要求会发生变化。随着住房二级市场的不断完善和壮大，房屋不再从一而终。在房屋的生命周期中，它会面对不同的住户，而不同的住户又有着不同的功能要求和空间组合要求。为了保证住宅在自身寿命内能不断满足住户的不同要求，应进行住宅结构的弹性设计，大力开发可变住宅体系。可变住宅指主体结构确定不变，而每户内部可变的住宅。住宅设计给每户提供一个大的空间，住户根据自己的需要用轻质隔墙灵活分隔。这是一种值得推广的可持续发展的住宅结构体系。

2. 住宅墙体材料和建筑节能的革命

我国北方大部分地区由于冬季采暖导致空气质量急剧下降，严重威胁人们正常的工作和生活。我国每年采暖所需的能源消耗多达1亿吨标准煤，约占我国全年能源消耗总量的16%，且我国能源消耗的浪费现象极其严重，能源利用率很低，亟需解决。这其中就牵涉到建筑材料保温性能差的问题。与发达国家相比，在建筑材料保温性能方面我国存在着巨大差距，我国外墙的隔热性能与国外同体积材料相比相差4-5倍。外墙隔热部分约占建筑能耗的75%以上，符合我国热工规范要求的住宅单位面积采暖能耗约为发达国家的3-4倍，符合节能标准要求的住宅单位面积能耗约为发达国家的1.5-2.2倍，因而应大力进行以下方面的研究，隔热性能良好的外墙材料、保温性能良好的新型复合门窗、高效太阳能采暖和热水供应装置以及供暖智能化系统等。在设计中应积极使用新型研究成果，降低能耗，造福子孙。

3. 设计与施工的协调

任何住宅建筑都是设计和施工结合的产物。实践表明，设计和施工的密切配合便于相互间信息的交流和反馈，有利于发挥双方的优势，同时为缩短工期和降低造价创造条件。另外，由于设计和施工的密切配合，结构的质量会更为可靠，从某种程度上还可防止发生质量事故后双方的推诿，在设计和施工密切配合的过程中，不可忽视施工技术与组织管理的相互依赖和相互配合。

4. 新型梁柱-板柱组合结构住宅体系的诞生

基于住宅设计的现状，本文提出：为满足底部公建部分的多功能要求，下部结构采用梁柱框架结构，上部住宅部分要突出舒适和以人为本的生活理念，适应现代住宅大开间。灵活隔断的要求，采用无柱帽板柱结构，此即为新型梁柱。板柱组合结构住宅体系。初步试点表明，该体系深受用户欢迎，具有广阔的应用前景。

在试点工程中，采用了传统的常规设计方法。在实践中认识到，要使该新体系具有良好的技术经济指标，尚有一系列值得深入研究的问题。目前，已完成了该体系抗震性能和板柱节点的试验研究。

通过对目前住宅设计的分析表明，专业人员应重视住宅结构的弹性设计，在住宅设计中积极采用新体系和新材料。同时政府职能部门应制订出合理的政策，以利于住宅产业的健康发展。本文推荐的新型梁柱，板柱组合结构住宅体系是一种新型的住宅体系，并已被试验研究所验证，有着广阔的发展前景。

据世界银行对各国住宅投资的分析表明，很多国家人均GNP在1300美元左右时住宅投资比例会达到高峰。按此分析，我们将迎来住宅建设的高峰。住宅建设的发展将导致住宅的产业化，而住宅的产业化离不开住宅的合理设计。

结束语：随着人们物质生活水平的提高，人们对住宅房型的要求也愈来愈高，这就要求设计师不断研究市场的变化，创新设计出市场需要的住宅建筑，使人们能够住上布局合理、功能齐全、舒适的住宅。

参考文献

[1]JGJ3-2002.高层建筑混凝土结构技术规程.北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]吴剑辉.基于模态原理的多塔楼结构体系振动分析探究.博士学位论文.

小高层住宅平面设计有哪些优点？ 篇5

优点一：住宅内部功能分区更趋合理 住宅依其使用特点，一般可分为动、静两个区域，起居室、客厅、餐厅，作为家庭活动、接待客人的区域自成一体;餐厅与厨房紧密，可分可合，使用极其方便;卧室、书房等作为家庭成员休息、学习场所相对独立，不受起居室、客厅的干扰，符合现代要求。

优点二：布局合理 大多数小高层住宅采用一梯两户的板式单元组合，每一个单元一部电梯、组成小高层的垂直交通枢纽，

建筑平面布局紧凑，而又实用、方便，有效地控制了每户建筑面积，同时又满足各主要功能空间的基本使用的尺度要求。起居室开间一般在4.2米左右，主卧室开间一般在3.6米左右，主卧室基本上配有独立的卫生间，且主卧室及起居室均通风采光。

高层住宅建筑技术分析 篇6

关键词：高层；住宅建筑；施工技术

随着我国经济的发展，大部分的中小型城市也不断的发展，城市人口也因此而迅速的增加，因此城市的住房问题也随之出现。传统的住宅层数一般为5～7层，居住的人口数量和整体的住房面积就受到了局限，因此住房建筑就由多层建筑慢慢发展为高层建筑。高层建筑一般为15～25层，建筑层数的增高就缓解了城市的住房压力。由于建筑层数的增高，因此在建筑物的施工过程中对其施工技术的要求也更加的严格。下面我们主要从高层住宅建筑的桩基础工程、深基坑支护工程、转换层施工技术进行简要的分析。

一、桩基础工程的分析

由于高层建筑动辄几十米，因此其基础工程是非常关键的。为了使基础工程达到要求的标准，在基础工程的施工过程中应该更加的注意。现阶段的高层建筑所采用的建筑基础一般是箱型基础、筏型基础和桩基，而应用最多的就是桩基。我们也主要对桩基础工程进行分析。现阶段桩基础工程存在着很多问题，比如：预制桩接桩部位选择不当、时常忽视打桩顺序、不能保证接桩部位的焊接质量和土方开挖不合理等。为了避免这些问题的发生就要做到以下几点：

1.做好施工的准备工作

为了保证施工的质量，施工的前期准备工作是非常重要的。首先，必须做好施工现场及周边环境的全面勘察。对施工现场及周边环境进行勘察主要是了解和掌握施工现场的气候、地形、地貌等自然条件，将收集到的资料制定成册，然后结合以往的勘察报告对土层的形成年代、分布情况以及力学特征进行分析。其次，还应该对施工范围内的暗滨、矿洞与地下建筑物进行了解，也要了解沉桩区域的地下管线分布情况，避免造成损失。

2.合理的选择沉桩、成孔的方式

为了保证桩基工程的质量，合理的选择沉桩、成孔的方式就显得非常的重要。对于钢桩和预制混凝土桩沉桩的方式主要由水冲沉桩法、振动沉桩法、静力压沉桩法和锤击打入法等。而每一种方法都有其利弊，我们只能根据施工现场的地质状况进行合理的选择。而对于灌注桩的成桩而言，最主要的就是其桩的成孔。灌注桩的成孔方式主要有干作业成孔、沉管成孔和泥浆护壁成孔。而对于成孔方法主要是根据施工现场的地质、环境进行选择。为了确保选择合理的沉桩、成孔的方式，施工现场的地质以及环境的分析工作必须做好，从而确保桩基础工程的质量达到要求的标准。

二、深基坑支护技术的分析

深基坑支护的技术有很多种，比如钢板桩支护、地下连续墙支护、土钉支护、拱圈支护、深层搅拌支护、排桩支护和锚杆或喷锚支护等。而不同的地质及环境所能适应的支护技术也不相同，因此，在选择支护技术时应该根据建筑材料、施工条件等不同的工程实际情况选择不同的支护技术。

1.钢板桩支护。钢板桩支护主要由钢板桩和锚拉杆组成，钢板桩本身的柔韧性较大，因此基坑深度达到7m以上的软土地层不宜采用钢板桩支护除非设置多层支撑或锚拉杆。

2.地下连接墙支护。地下墙连接支护是利用特制的挖槽机械，在泥浆护壁的情况下开挖出一定深度的沟槽，然后将钢筋笼放到沟槽内，浇筑混凝土。

3.土钉支护。土钉支护是使用于土体开挖和边坡稳定的一种新挡土技术。土钉是依靠与土体之间的摩擦力或粘结力，在土体发生变形时被动承受拉力作用。而土钉支护系统由密集的土钉群、被加固的土体和喷射混凝土面层形成。这种支护方式不适合土体为含水丰富的粉细砂层、饱和软弱土层和沙砾卵石层，也不适用于有严格要求变形的基坑支护。

4.拱圈支护。拱圈分为闭合拱和非闭合拱，其形式包括圆拱、椭拱和二次曲线拱。拱圈支护能充分的发挥混凝土抗压强度高的特性，具有施工方便、节省工期的特点。若是要采用这种支护，必须在施工现场构造符合圆环受力特点的拱圈布置场地，还应确保拱脚的稳定性。

5.深层搅拌支护。深层搅拌支护是将水泥作为固化剂用机械搅拌好后和软土剂强制拌合，使二者产生物理化学反应而逐渐硬化，从而形成具有一定强度和稳定性的水泥土挡墙。

6.排桩支护。排桩支护的结构可分为悬臂式支护和单锚杆、多锚杆结构，布桩的形式可以分为单排和双排。悬臂式支护适用于开挖深度不超过5m的淤泥质土层以及不超过10m的粘土层和不超过8m的砂土层。

7.锚杆或喷锚支护。锚杆与土钉支护的原理相似，可以与排桩、土钉、地下连接墙或是其他支护结合使用，但是不适用于有机土质以及液限大于50%的粘土层和相对密度小于0.3的砂土。而喷锚支护是支护体喷射混凝提的一种支护方式。

三、转换层施工技术的分析

转换层是高层建筑物中，为了适应建筑物内上部小空间与下部大空间的功能需要，在楼层之间的交接部位设置的过渡结构。对于高层建筑普遍采用的钢筋混凝土建筑形式的转换层的形式主要有箱式转换层、板式转换层、梁式转换层和空腹桁架转换层等。而转换层的施工技术主要包括转换结构支撑系统、钢筋工程和混凝土工程的施工技术。

1.轉换结构支撑系统

因为转换层具有较大的自重和施工负荷，因此，在施工前应该进行计算，确保支撑系统具有足够的强度和稳定性。一般的支撑方式有满堂红钢管支撑架、沿转换大梁方向设置钢管支撑架、型钢构架支撑。其中满堂红钢管支撑架适用于转换梁布置较密，且结构自重和负荷不太大的情况，或板式转换层的施工；沿转换大梁方向钢管支撑架适用于结构自重及负荷较大，而且转换梁的位置不太高的情况；型钢构架支撑适用于结构自重及负荷较大，且转换层位置较高的情况。

2.钢筋工程

钢筋工程的主筋很长，布置也非常的密集。因此在钢筋工程中进行钢筋的绑扎异常艰难。在实际的操作中，为了施工的方便以及确保其稳定性可以采取以下措施：①在转换梁两侧搭设临时支撑架，待钢筋位置固定并焊接后撤去；②主筋接头全部采用闪光对接或锥螺纹接头连接，焊接和机械连接均按照规范要求做力学实验；③在征得同意后，可以将箍筋做成开口状，等梁的纵向钢筋绑扎完毕后再做成封闭箍；④各个部位的固定长度以及伸入柱、墙内锚的长度都应该按照设计的要求预留。

3.混凝土工程

转换层大梁是其结构的关键部位，而转换层大梁的施工主要是大量的混凝土施工。在混凝土工程中，混凝土温度应力是由水化热、浇筑温度和外界温度等产生的。为了预防混凝土出现裂缝，主要就是从减小温度应力方面采取措施，具体的方法有：①降低水化热，可以采用水化热较低的水泥、加入适量粉煤灰以减少水泥用量或是加入缓凝剂使升温过程延长；②设置合理的施工缝及浇灌顺序，保证混凝土不出现冷缝；③选用粒径较小的骨料，振捣时做到快插、慢拔；④混凝土氧化过程中必须掌握好其温度的变化规律；⑤在混凝土内部预埋水管，往其中注入冷水降低内部温度；⑥养护过程中定时浇水，做好混凝土的保温保湿工作。

四、结语

住宅建筑涉及到人们的人身安全以及财产安全等，因此保障高层住宅建筑的质量是住宅建筑的关键问题。所以在施工过程中确保施工技术的完美实施是非常必要的。

参考文献：

[1]袁均康.高层建筑深基坑支护施工技术分析[J].科技与生活,2010,(9):29

[2]宗静.高层建筑桩基础工程的技术分析[J].价值工程,2010,29(29):80

[3]岑志毅.关于高层建筑转换层施工技术分析[J].科学之友,2010,(9):38～39

[4]何启伟.对高层建筑施工技术的概述[J].中国科技博览,2010,(20):301

[5]杜欣双.高层建筑结构工程施工技术分析与探讨[J].价值工程,2010,29(22):75

某超高层住宅项目结构分析与设计 篇7

本工程建筑面积157346.79m2, 其中地上125115.19m2, 地下29542m2;地下部分二层, 平时为停车库及设备用房, 其中C2#楼为地面47层高层住宅, 地下2层局部设人防区, 主楼高度141.9m, 底层部分为商业店面及其它配套。

本工程设计使用年限为50年, 建筑安全等级为二级, 地基基础设计等级为甲级。抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度为0.15g, 多遇地震下水平地震影响系数最大值0.12, 设计地震分组为第二组, 建筑场地类别为II类, 特征周期为0.4s, 抗震设防类别为丙类;建筑高度属于A级高度的高层建筑;设计较早, 按老规范, 取100年一遇的风压0.95k Pa, 地面粗糙度为A类。

2 结构平面布置

本工程各栋高层结构平面形状简单、规则、刚度和承载力分布均匀;均为“T”字型平面布置, 标准层结构平面如图1所示。

2.1 结构平面布置扭转情况

各栋高层在偶然偏心工况下均存在部份楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移的比值大于1.2, 但均在1.3以内;结构扭转为主的第一自振周期和平动为主的第一自振周期的比值均小于0.85。

各单体均平面没有较大凹入的情况, 此外, 电梯井处均存在楼板不连续的情况。本工程各栋属平面不规则结构。

针对结构平面不规则采取以下措施:

(1) 设计计算时, 计入扭转影响, 采用SATWE程序按楼板平面内实际刚度变化进行分析计算。

(2) 楼梯、电梯井周边均采用剪力墙, 形成抗侧刚度较大的筒体结构与周边楼板共同作用;与楼梯、电梯井相连的楼板加强配筋, 采用双层双向钢筋网。

(3) 全部楼板厚度取120mm, 加强楼层的水平约束;屋面板厚度为150mm, 加强剪力墙顶部位移约束。

2.2 结构竖向布置

本工程结构竖向体型规则均匀, 无过大的外挑, 无内收, 剪力墙均落地, 从地下室至屋面全高设置, 结构的侧向刚度下大上小, 逐渐均匀变化;混凝土强度从C60~C25逐步变化, 墙体厚度从400~200mm变化, 每变断面处减小50mm;剪力墙洞口从上到下对齐布置, 无错洞情况;楼层的侧向刚度比值及层间抗侧力结构的受剪承载力比值均满足规范要求。

3 结构整体计算分析 (结构弹性分析)

3.1 分析模型

结构方案采用下述两种程序计算, 并对结果进行分析比较。

本结构中的钢筋混凝土剪力墙, 在SATWE中用墙单元模拟, 在广厦通用计算GSSAP中用壳单元进行模拟, 以比较不同模型对分析结果的影响。模型中框架梁梁端为固接, 次梁梁端为铰接, 连梁刚度折减为原刚度的70%, 中梁刚度放大为原来刚度的2倍。墙, 梁等构件的偏心按实际情况输入。

3.2 主要计算参数及要点

采用振型分解反应谱法对结构进行多遇地震水平作用计算时, 分析的要点及采用的主要参数如下:

(1) 本结构的阻尼比取为0.05;

(2) 水平地震作用计算考虑扭转耦联, 计入偶然偏心的影响, 并考虑了双向地震作用下的扭转效应;

(3) 不考虑P-Δ效应;

(4) 同时考虑了框架梁端弯矩的调幅及梁扭转的折减;

(5) 在进行多遇地震作用下的弹性层间位移角和楼层扭转位移比计算时, 对所有楼层采用了刚性楼板假定, 在进行截面抗震验算时, 根据各层结构的实际情况选择楼板的刚性或弹性模型。

3.3 多遇地震下的弹性时程补充计算结果

(1) 输入地震时程。在结构的多遇地震分析中采用三组强震加速度记录作为动力时程分析的地震波输入, 所用地震记录由厦门地震勘测研究中心提供。在三组强震记录中, 一组为与设计目标反应谱相符的人工模拟加速度时程, 其余二组为真实强震加速度记录。对所用地震波的时程以及其所得到的反应谱曲线, 并与目标反应谱进行了比较。所选用地震时程记录幅值与持时均满足要求, 所得到的反应谱曲线与目标反应谱曲线的相符程度也是令人满意的。

(2) 地震时程反应结果。弹性时程分析所得到的基底剪力如图2所示, 上述三条时程曲线中每条时程曲线计算所得的基底剪力均大于振型分解反应谱计算结果的65%, 且三条时程曲线计算所得到的结构基底剪力的平均值大于振型分解反应谱法计算结果的80%, 满足规范要求。以其作为地震输入计算得到的结构地震反应结果可作为结构抗震设计依据的补充。

3.4 弹性计算分析结论

(1) 采用SATWE软件验算, 在小震组合下剪力墙的轴压比均小于0.5, 满足规范要求。

(2) 根据计算分析可知, 本工程在抗震设防烈度下能满足结构安全及变形舒适度要求, 竖向抗侧力构件布置合理有效, 具有足够的刚度, 能满足结构的承载力、稳定性和使用要求。

(3) 在顶部部分楼层时程分析地震剪力大于反应谱计算的结果, 因此在后续设计中将对反应谱计算的楼层剪力结果按比例系数分别予以放大, 以保证所作设计可包络住最不利设计的结果。

(4) 以上分析结果可见, 此结构设计主要为风荷载作用控制。虽然结构在高度上已经属于《高规》[1]规定的B级高度钢筋混凝土高层建筑, 但结构反应与一般高层无异。现有设计按照预定的性能要求目标, 采取了适当的措施, 各构件可满足在多遇地震作用下验算的要求。

4 超限情况和主要抗震加强措施

本工程超限部位为房屋高度超过规定高度, 剪力墙结构高度超过120m, 属于高度超限。剪力墙全部落地, 无转换, 无大跨结构, 根据《高规》, 本工程属于B级高度钢筋混凝土高层建筑, 高宽比均满足规范要求, 超限的程度比较小。

根据规范要求, 本工程应采用弹性时程分析法进行补充计算, 应采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算, 宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形, 本工程采用措施如下:

(1) 根据厦门地震勘测研究中心提供的安评报告, 对计算中采用的地震参数进行修改, 取值均大于规范要求, 同时根据中心提供的地震波进行选择分析。

(2) SATWE计算时, 考虑平扭耦联计算结构的扭转效应, 振型数取30, 使振型参与质量大于总质量的90%。

(3) 采用SATWE程序进行弹性时程分析的补充验算, 选用三组加速度时程曲线输入, 其中两组为自然地震波, 一级为人工地震波, 每条时程曲线的底部剪力和三条平均值均能满足规范要求, 计算结果取包络值。

(4) 采用EPDA (多高层建筑结构弹塑性静力, 动力分析软件) 进行非线性弹塑性动力时程分析和弹塑性静力分析, 其中弹塑性时程分析采用的时程曲线为弹性时程分析中满足要求的时程曲线所对应超越概率水准为2%时对应的时程曲线。

5 抗震加强措施

(1) 对首层楼板和屋面楼板的板厚采取加强措施, 各加强部位均采用双层双向配筋, 最小配筋率≥0.25%。

(2) 2层楼板局部开大洞, 整层板厚加强到150mm厚, 根据弹性楼板模型作出的分析结果进行构件配筋, 并适当提高本层楼板配筋率且采用板筋双层双向拉通设置。

(3) 核心筒剪力墙底部加强部位, 每层设置一道配筋加强带 (暗梁) , 以提高剪力墙的延性。

(4) 加强周边框架第二道防线作用, 保证框架部分按刚度计算分配的楼层地震剪力达到结构底部总地震剪力标准值的10%。如楼层框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总地震剪力标准值的20%, 根据《高规》第9.1.11条的要求, 应按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分地震剪力标准值中最大值的1.5倍两者的较小值进行调整。

6 结语

通过对该超高层住宅项目采用了SATWE程序进行分析, 并进行了多遇地震下的弹性时程分析, 结果表明整体计算结果能满足抗震要求。依据计算结果, 采取了一些抗震加强措施, 确保了结构安全。

参考文献

[1]JGJ3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].

高层住宅结构设计分析 篇8

1 小高层住宅钢筋混凝土结构设计基本形式

1.1 框架-剪力墙结构。

在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架-剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活, 适用性强, 结构合理, 能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。

1.2 大开间剪力墙结构。

随着时代的发展和人们生活水平的提高, 原来建造的小开间剪力墙结构体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看, 小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥, 并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力, 增加工程费用;另外, 由于结构自重较大, 也增加了基础的投资, 因此, 大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m~7.5m, 进深达到7.5m~11m, 室内一般无承重的横墙和纵墙, 可以按照住户的不同要求灵活分隔, 随着家庭的变化还可重新布置。

1.3 短肢剪力墙结构。

短肢剪力墙 (墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙) 介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间。由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好, 已成小高层住宅的主要结构形式。

2 混凝土在建筑施工中的作用

混凝土在建筑桩基施工中的地位可以说十分的重要, 也可以说是不可或缺的重要技术, 目前最为常见的混凝土为水泥混凝土。混凝土主要是由集料、骨料和胶结材料按一定的比例配比后, 再配以定量的水混合而成, 经过混凝土搅拌机械搅拌成型以后, 在一定的物理条件下, 即温度20±3℃及湿度不低于90%, 成为人造石材。通过这种方法形成的石材, 具有价格低廉、原材料采购容易、生产加工工艺简单易于操作、抗压能力强、强度高等等优点, 若将该种材料与钢筋进行结合使用, 可大大的发挥出两者的优点, 有效的提高建筑强度。

3 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点

3.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素。

在进行住宅建筑设计时, 低层建筑通常都会采用重力为主要代表的竖向载荷的方式对钢筋混凝土结构进行控制, 但是在对小高层钢筋混凝土结构进行控制时, 虽然竖向载荷对钢筋混凝土结构产生了很大的影响, 但这时却是水平载荷为主要控制因素。当建筑物设计完成且经审核确定后, 那么其竖向荷载也就基本上确定了, 但是由于小高层建筑的建筑垂向高度较高, 相应的水平荷载如风荷载或地震荷载等, 是会受到动力的影响, 且影响很大。

3.2 轴向变形不容忽视。

在小高层的结构设计方面通常可能会采用框架体系或者是框架体系与剪力墙体系相结合的体系, 这时框架边柱的轴压应力会大于中柱的轴压应力, 进而使中柱轴向压缩变形会稍大些。当房屋很高时, 此种差异轴向变形将会达到很大的数值, 其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷, 使连续梁中间支座处的负弯矩值减小, 跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

3.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标。

与低层住宅不同, 结构侧移已成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加, 水平荷载下结构的侧移变形迅速增大, 结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时, 不仅要求结构具有足够的强度, 而且还要有足够的抗侧移刚度, 使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:a.过大的侧移会使人不舒服, 影响房屋的正常使用。b.过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏, 也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。c.过大的侧移会因P-△效应使结构产生附加内力, 甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。

3.4 小高层住宅钢筋混凝土设计中应注意防火性能设计。

由于高层建筑的楼层数较多, 相应的住户也较多, 一旦发生火灾将会产生巨大的生命及财产损失, 即使是小高层也面临着同样的问题。在进行建筑设计时, 很多情况下都会忽略到钢筋混凝土的防火性能, 因为钢筋混凝土本身并不可燃, 即可忽略其防火设计, 但事实上并不是这样, 钢筋混凝土虽然自身不易燃, 但它的防火隔热性能非常差, 当温度过高并达到钢筋强度临界点时, 预应力钢筋就会出现屈服点下滑的现象, 使得其相变及蠕变加快, 进而造成预应力板强度和刚度都急剧下降, 并出现结构裂缝, 使其丧失了原有的结构功能, 同时, 处于高温环境下的混凝土也会发生挠度变化的情况, 同样造成了结构失稳, 如果达到一定的温度和时间, 那么这种钢筋混凝土结构就会表现出明显的不稳定状态, 甚至发生坍塌等危险事故。因此在进行大跨度预应力混凝土结构设计时, 应特别注意所设计的结构要符合国家的设计防火相关规范及规定内容, 如《建筑设计防火规范》等。

3.5 小高层住宅钢筋混凝土结构设计应注重经济性。

我们通过计算, 发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多, 其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大, 框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小, 其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%, 比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%, 大开间剪力墙结构比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。因而在设计时要注意结合计算结果并考虑经济性。

结束语

综上所述, 钢筋混凝土技术在建筑设计及施工中的应用, 有效的提高了小高层住宅等建筑的施工质量及效率, 故被广泛的应用到了现在建筑施工的各个领域中。但是在具体的钢筋混凝土设计中, 应先从工程实际出发, 依据建筑的建造要求进行相应的设计工作, 同时还要关注所设计的钢筋混凝土方案是否满足一定的功能性及经济性, 并具有较好的稳定性, 从而使其在达到一定的建筑要求的同时, 可以优化成本投入, 创造更多的经济收益。

摘要：随着我国社会主义建设的不断推进, 城市面貌发生了巨大的改变, 各种新型的建筑拔地而起, 人们的居住环境也更加的舒适。但是随着城市人口的不断增长, 对居住设施的需求量也在逐年的攀升, 在建筑占地面积相同的前提下, 高层建筑所能提供的居住面积以及生活便利性, 都远远的超出了其它建筑类型, 因此高层建筑在现代化的城市建设中越来越受到人们的青睐。而在建筑结构设计中, 多会使用钢筋混凝土结构, 这种结构具有较好的强度, 施工效率高, 能够较好的满足现代化的建筑需求。本文将对小高层住宅钢筋混凝土设计中的相关问题进行了详细的分析和讨论。

关键词：住宅,小高层,钢筋混凝土,设计

参考文献

[1]李英男.中高层住宅常用结构体系[J].建筑设计管理, 2011 (7) .

[2]于桥.建筑框架结构设计原则及存在问题和解决措施[J].山西建筑, 2012 (26) .

高层住宅结构设计分析 篇9

本塔楼为长沙某综合体项目中的子项目R3住宅楼, 建筑效果如图1。塔楼地上56层, 地下4层, 共计60层, 建筑主要屋面高度为193.6m, 总建筑面积25935m2。其地下4层为车库及设备用房, 1~7层为商业部分, 9层以上为住宅部分, 在层、24层、39层设置避难层, 其中8层和39层兼做机电转换层。

本楼设计使用年限为50a, 结构安全等级为二级, 抗震设防烈度6度, 设计基本地震加速度为0.05g, 设计地震分组为第一组。规范中对应的多遇地震下αmax=0.04g, 但该项目安全性评价报告[1]给出的地震影响系数最大值αmax=0.059g, 本塔楼计算时采用安全评价报告值。建筑场地类别为Ⅱ类, 特征周期Tg=0.35s, 阻尼比取0.05。该地区重现期50a的基本风压为0.35k N/m2, 因该楼对风荷载较为敏感, 承载力设计时按基本风压的1.1倍采用, 即0.385k N/m2。场区地面粗糙度为B类, 风压体型系数取1.4。结构抗震设防类别为标准设防类。

2 结构体系与布置

2.1 结构体系

本塔楼属超限高层建筑, 结构体系采用钢筋混凝土框架—核心筒结构, 楼面为现浇钢筋混凝土梁板。塔楼在地面以上采用防震缝与裙房完全分开, 结构设计以地下室顶板作为上部结构的嵌固端, 为满足建筑底部商业空间需求, 在地上8层进行局部托柱转换。

塔楼结构高度为193.6m, 超《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3—2010) [2]A级建筑高度限值150m;建筑物高宽比为9.3, 超过钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比7;内筒高宽比为17.4, 大于规范的建议值12。

2.2 结构布置情况

本塔楼出裙房后建筑平面呈不规则倒“凸”形, 平面尺寸约为35.6m×20.5m, 图2为塔楼典型标准层建筑平面图。根据本塔楼平面布置特征, 在建筑物端部两侧设置了钢筋混凝土剪力墙, 并在混凝土筒体延Y向两侧各伸出一段混凝土墙体形成“工”字和“口”字的组合抗侧力构件, 如图3所示。

钢筋混凝土核心筒的底部加强部位的高度, 从地下室顶板算起, 取底部2层和墙体总高度的1/10二者的较大值:即底部加强部位取底部4层, 高度为22.2m。

2.3 主要结构构件尺寸

框架柱、剪力墙, 主要的框架柱、剪力墙尺寸如表1所示。

楼面梁:裙房各层框架梁截面主要为500mm×650mm或400mm×650mm, 上部住宅部分框架梁截面主要为400mm×650mm (外围框架) 或400mm×550mm, 混凝土等级均为C40。

楼板:首层楼面作为嵌固层, 板厚200mm;避难层楼板厚均为130mm;其余楼层根据板跨不同, 厚度分别取为110mm和130mm。楼板混凝土强度等级均为C40。

2.4 抗震等级

本塔楼主要结构构件抗震等级如表2所示。

注:塔楼中转换构件的抗震等级为一级。

3 结构不规则情况

根据文献[2]、文献[3]和《超限高层建筑工程抗震设防审查细则》等有关规定, 本工程结构不规则情况为:高度大于150m, 超限;一般不规则项共1项 (8层局部托柱转换) 。

4 结构整体及转换柱概念设计

本塔楼采用框架-核心筒结构体系, 由于该建筑的高宽比较大 (H/B=9.3>7.0) , 刚度偏柔, 为满足《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3—2010) 中规定的承载力、稳定、抗倾覆、变形和舒适度等基本要求, 应保证本楼有足够的侧向刚度。该塔楼核心筒的高宽比较大 (Y向, 17.4) , 若单纯加大核心筒墙体的厚度以满足结构侧向刚度的要求, 必然会造成建筑空间的损失;且本塔楼Y向框架柱数量较少, 也不足以提供较大的抗侧刚度。故在不影响建筑空间的条件下, 在Y向另外增设剪力墙体以提供足够的抗侧刚度。

框架-核心筒结构体系中的核心筒是结构抗侧力体系的主要部分, 是抗震设防的第一道防线;小震作用下, 结构的底部剪力主要由筒体承担, 但大震作用下, 混凝土筒体可能损伤严重, 刚度退化, 经内力重分布后, 框架部分会承担较大的地震作用, 从而框架部分应起到二道防线的作用;但对于本建筑而言, 框架部分较弱, 底层框架部分承担的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值不足10%, 且除个别楼层框架部分分配的地震剪力标准值大于结构底部总地震剪力的10%外, 大部分楼层分配的比值均在5%左右, 可见本建筑的框架部分较弱, 很难起到二道防线的作用, 故应对筒体墙体采用合理的性能目标, 并在筒体外设置适量的混凝土墙体与框架共同分担地震作用, 以达到结构具有多道防线的设计目标。

5 多遇地震下计算分析

本工程分别采用ETABS和SATWE两种程序对结构在多遇地震下的结构反应进行了分析计算。提取了两种软件的计算结果如表3所示。

层间位移角、楼层总剪力、楼层总倾覆弯矩的对比如图4~图7所示 (列举Y方向计算结果) 。

通过表3及图4~图7的对比发现, 两种程序计算得到的结构总质量、周期、层间位移角、楼层剪力、楼层倾覆弯矩等结果, 在数值上均较接近, 沿楼层的变化规律也一致。可以认为, 由程序计算得到的分析结果是合理、准确的, 计算结果用于结构设计是安全可靠的。

6 时程分析结果及其与反应谱分析结果的对比

6.1 地震波反应谱与安全性评价反应谱的对比

在弹性反应谱分析的基础上, 选取了7条地震波 (5条天然波和2条人工波, 如图8所示) 对结构进行了弹性时程分析。经多条波谱的平均值与安全性评价反应谱的对比, 在结构的前3阶周期点上, 多组时程曲线的平均地震影响系数曲线与安评价报告所采用的地震影响系数曲线相比均小于20%, 满足在统计意义上相符的要求。

6.2 时程分析结果与反应谱结果的对比

时程分析与反应谱法得到的结构底部总剪力对比如表4所示。

由表4对比发现, 本工程所选取5条天然时程曲线和2条人工时程曲线, 计算的基底剪力均符合相关规定, 即每条时程曲线计算所得结构底部剪力不小于振型分解反应谱法计算结果的65%, 多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%;地震作用按照时程法计算结果的平均值与反应谱法计算结果的较大值进行取值。

时程分析与反应谱法层间位移角对比如表5所示。7条时程曲线计算的最大层间位移角均满足规范规定的1/634 (内插值) 的要求。

7 中震作用下结构分析

本节对塔楼关键构件、普通构件和耗能构件均进行了中震弹性和中震不屈服验算。现仅列出底层边柱KZ1以及25层和45层框架梁KL1的小震和中震作用下的计算结果进行对比, 如表6、表7及表8所示。

中震弹性下该柱的剪力设计值为V=14k N, 剪压比为0.0007<0.15, 满足规范要求, X和Y向箍筋面积均为403mm2, 满足抗剪弹性的性能目标要求。

由此可见, 混凝土边柱和外框架梁按中震不屈服计算得到的承载力均满足要求。综合其余构件计算结果对比, 可认为符合本工程中震抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标的设定。

8 罕遇地震 (大震) 作用下结构分析

本工程采用ABAQUS有限元分析软件对结构进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。通过对结构整体指标和构件性能两个方面的评判来完成对结构在大震作用下的安全评估。本节针对本工程实际地质条件和结构自振周期选取了一组人工波和两组天然波, 加速度峰值均为125g。

8.1 结构整体指标

经计算分析, 结构在各条地震波作用下的最大层间位移角及其出现楼层如表9所示。由表9可见, 最大层间位移角满足规范1/100的要求。

8.2 结构构件性能评估

本工程分别对剪力墙、转换构件、框架柱、楼面梁和楼板进行了性能评估, 以保证以上构件在大震下满足性能目标设定的要求, 主要结论如下所述。

1) 墙体

(1) 受压损伤:墙体受压损伤轻微, 基本保持受压弹性。

(2) 受拉损伤:墙体受拉损伤主要分布在墙体底部、顶部以及转换层和墙后/混凝土强度等级变化的楼层局部, 受拉损伤总体较轻, 局部墙体受拉损伤达到0.9附近, 但墙体内竖向分布钢筋基本保持弹性, 仅个别单元有轻微拉应变;因此建议在拉力较大的位置宜增大配筋, 以保证墙体具有较好的抗拉承载力。

(3) 抗剪钢筋:墙体内水平分布筋仅Y向外墙连梁附近局部出现受拉塑性应变外, 其余钢筋均未进入屈服阶段。

2) 框架柱

(1) 混凝土受压损伤:框架柱中混凝土未出现受压损伤。

(2) 混凝土受拉损伤:框架柱中混凝土受拉损伤较轻, 损伤主要分布在转换层及顶层, 损伤因子基本不超过0.5。

(3) 钢筋:框架柱中钢筋除顶部局部出现极轻微塑性应变外其余均未进入屈服。

3) 转换构件

(1) 混凝土受压损伤:框支梁未出现受压损伤。

(2) 混凝土受拉损伤:框支柱局部出现了混凝土受拉损伤, 拉损伤程度较低, 最大值不大于0.4。

(3) 钢筋:对于桁架转换部分, 桁架下弦梁受拉遍于梁全跨, 并在一端出现了塑性铰;框支柱柱顶在与腹杆下端相接位置处出现了较轻的混凝土受拉损伤但柱纵筋保持弹性, 未屈服。应对桁架下弦杆的纵向钢筋适当加强, 满足大震不屈服的性能目标。

4) 楼面梁

(1) 混凝土受压损伤:梁中混凝土在3条地震波作用下未出现混凝土压损伤, 保持受压弹性。

(2) 混凝土受拉损伤:梁中混凝土拉损伤分布较广, 损伤因子大部分在0.5左右。

(3) 钢筋:部分框架梁中钢筋出现轻微塑性应变, 主要分布在框架梁端部以及核心筒周边。

5) 楼板

(1) 受压损伤:楼板受压损伤轻微, 只有核心筒附近出现局部压损伤, 其余楼板基本没有出现受压损伤, 不影响结构剪力的传递。

(2) 受拉损伤:楼板受拉损伤范围较广, 但楼板内钢筋除核心筒内局部存在塑性应变外, 其余钢筋均未进入屈服。

综上可知:该结构在大震下能够满足既定的抗震性能目标:关键构件 (墙柱以及转换梁柱、转换桁架) 抗剪、抗弯不屈服, 普通构件满足抗剪截面限制条件、抗弯部分屈服, 耗能构件满足抗剪截面限制条件, 抗剪抗弯大部分屈服, 楼板中钢筋基本不屈服。

9 结论

本文运用SATWE和ETABS两种程序对多遇地震下的结构整体进行了计算分析对比, 对比结果表明两个程序计算得到的结构各指标均相差很小, 从而保证了力学分析结构的可靠性。

本工程选取了5条天然波和2条人工波, 在保证所选取地震波平均地震影响系数曲线与安全性评价报告报告所采用的地震影响系数曲线相比满足在统计意义上相符的要求前提下, 对结构进行了弹性时程分析, 并与反应谱下的地震作用进行分析对比。

针对本工程自身的特性, 对结构设定了适当的性能目标, 并对结构的关键构件、普通构件及耗能构件分别进行中震不屈服和中震弹性复核计算, 以保证结构在设防地震作用下性能目标的实现。

本文采用ABAQUS有限元分析软件对结构进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。通过对结构整体指标和构件性能两个方面的评判来完成对结构在大震作用下的安全评估, 以保证结构在罕遇地震作用下性能目标的实现。

参考文献

[1]湖南省防震减灾工程研究中心.华远·金外滩三、四、五期工程场地地震安全性评价报告[R].2000.

[2]JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].

高层住宅结构设计分析 篇10

湖南某高层建筑工程为一类商住楼, 一级耐火等级, 地下室共两层, 地上裙房三层为商场, 四层以上为两商品房住宅分别是1#楼为4～20层住宅, 2#楼为4～22层住宅, 框架-剪力墙结构, 总建筑面积达58000m2。

2 高层住宅生活给水分区设计

给水方式采用垂直分区并联供水方式, 分为四区, 一区为地下二层～地上三层, 采用市政管直供, 充分利用市政供水压力;二区为4～11层;三区为12～19层;均采用变频加压的下行上给供水方式;四区为20层以上, 采用贮水池+加压泵+屋顶水箱到用水点的上行下给供水方式。对于<100m的建筑生活给水系统, 宜采用垂直分区并联方式, 主要考虑了入户管的动压力不应超过0.35MPa, 且不宜小于0.1MPa, 以及最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa。对于高层住宅, 总结可按下式计算分区层数:

对于下行上给方式:

对于上行下给方式:

式中:

H2—最大入户点动压力, 即最低层入户点动压力。

H1—最小入户点动压力, 即最高层入户点动压力。

n—该区层数。

L—层高。

(n-1) L—最高层同最低层高差。

i—单位长度水头损失系数。

式中局部水头损失按沿程水头损失的30%计。

在工程设计中, 层高L为已定的常数, 而根据规范要求, 最大压力H2为0.35MPa, 最小压力H1需满足户内水压要求, 户内水压需考虑洁具的最小压力要求、水流阻力以及水表的阻力, 一般H1为0.1MPa较为合理。则上式可改为如下:

对于下行上给方式:n=25/ (L+1.3iL) +1

对于上行下给方式:n=25/ (L-1.3iL) +1

为了使n加大, 从而使分区数减少, 对于下行上给供水方式需减少i值, 而对于上行下给供水方式, 则需加大i值。分区数减少, 可减少变频泵数量及管道的数量, 使开发商一次性投资减少, 管理费用减少, 但入户压力H2加大 (住房不方便使用) 及变频泵压力加大, 会使运行力费用加大。分区数增加, 则同上相反, 开发商一次性投资增大, 管理费用加大, 但运行力费用减少。如何使其总费用最低, 应在具体工程设计中考虑。分区确定后, 应该校核最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa。

对于本工程L=3m, 为下行上给式, 则:

n=[25/ (3+1.3×0.05×3) ]+1=8.8层, 设计中i值取平均值为0.05m/m (使流速在规范规定的范围内) , 故选用分区层数为8层, 使变频分区数较为合理, 对一次性投资及今后运行力费用也较为合理, 达到节能的目的。在分区中, 对i的最大值已确定了, 在立管的管径确定中, 应控制实际的i值不大于此时确定的i值。

3 给水管的布置及防噪音设计

3.1 给水管的布置

现阶段, 由于管道布置不合理及二次装修的混乱, 致使管道经常在二次装修中遭受破坏, 同时不便于维护, 检修及物业管理, 因此在设计中应充分考虑住户二次装修以及物业管理方便。

本楼在楼梯间处设了一个管道间, 各立管均布置在管道间内, 便于管道的维护及检修, 同时住户的水表也置于此管道间内。入户支管的敷设对于次装修影响较大, 应对不同户型做具体分析及布置。目前入户支管的敷设有明设及暗设两种, 各有优缺点。明设为管道在顶板下穿梁敷设, 管沿梁边布置, 住户二次装修时可做局部地区吊顶或局部包裹处理, 装修时不易破坏管道, 同时也便于维护检修。暗设的一种做法为管道敷设在找平层或管槽内, 但其外径不宜大于25mm, 另一种做法为其管外设套管, 然后埋在结构层内, 但需经结构专业同意, 确认埋在结构层内的套管不会降低建筑结构的安全可靠性, 此种做法在施工中很难操作, 且结构专业一般也不同意, 故无法实际实施。暗设的优点是美观且住户不必进行二次装修处理, 但设计与施工时需做明显的临时标识, 避免在二次装修中遭受误钉铁钉或钻孔而导致管道损坏, 在交房时, 亦应特别向业主交待清楚。在工程设计中, 本人采用两种布管广大以充分利用其优点。从水表到卫生间之间的支管采用明设方式, 卫生间内支管采用管槽内暗设, 由于洗衣机放在南阳台, 给水管到阳台需经过卧室, 如采用明设, 则住户较难进行二次装修处理, 故卫生间到阳台洗衣机的给水管敷设在找平层内, 管径为DN15, 即外径为20mm, 可做到被找平层完全覆盖, 且管材采用PEX盘管, 在找平层内的管均无管接头, 不存在接头渗漏问题, 且其外壁具有抗水泥腐蚀的能力, 施工完毕后, 在现场做好标识, 且在竣工图中标识清楚, 以免二次装修破坏。

3.2 给水管的防噪音

对于金属管, 当其受到振动时会发出噪音, 且其传递噪音较强, 故在设计时应采取隔振消声的措施, 目前主要采用橡胶接头来阻断噪音传递。本楼给水干管均采用钢塑复合管, 为了避免钢管传递噪音, 在给水干管的一定间距处 (一般为25m) 设一个可曲挠橡胶接头, 同时在入户水表及控制阀之间设一个Y型橡胶过滤器, 避免噪音沿管传入入户内, 同时也对入户的水进行过滤。但今后物业应定期组织对Y型过滤器清洗。

4 喷头布置间距设计

喷头间距应通过计算来确定, 其计算公式为:喷头流量q=K (10P) 1/2, 一个喷头保护面积S=q/Q=K (10P) 1/2/Q。式中P为工作压力, K为喷头流量系数, Q为喷头强度。现对本工程中3种不同场所的喷头间距确定分述如下:

4.1 商场内配套库房的喷头间距

商场内配套库房的危险等级为仓库危险级Ⅱ级, 由于其喷水强度为16L/min·m2, 需选用大口径喷头K=115。其布置边长计算如下:喷头工作压力P为0.1MPa, 一个喷头保护面积S=q/Q=K (10P) 1/2/Q=115× (10×0.1) 1/2/16=7.1875m2<9.0m2 (符合规范要求) , 当为正方形布置时其边长L=S1/2= (7.1875) 1/2=2.68m<3m (符合规范要求) , 当为矩形布置时, 长边a×短边b=S, 按规矩要求, 短边bmin最小为2.4m。则长边最长amax=S/2.4=7.1875/2.4=2.995m<3.6m (符合规范要求) 。

4.2 仅在走道单排布置喷头的喷头间距

对于一类住宅仅在走道布置单排喷头时, 其喷头间距计算如下:喷头工作压力按0.1MPa, 按中危险级I级, 选用K=80的标准喷头, 则喷头流量q=k (10p) 1/2=80 (10×0.1) 1/2=80L/min, 保护面积S=q/Q=80/6=13.33m2, 则其圆形保护面积半径R= (S/π) 1/2=2.06m, 走道宽度为B, 喷头距走道边的距离较大值为a, 则喷头的最大间距L=2 (R2-a2) 1/2=2× (2.062-a2) 1/2。一般喷头均布在走道宽度的中心线处, 即a=B/2处, 则喷头的最大间距L=2[R2- (B/2) 2]1/2=2×[2.062- (B/2) 2]1/2, 当B=2m, 则L=3.6m, 其保护面积仅7.2m2, 由此可看出, 仅在走道布置单排喷头时, 其喷头间距比同等危险等级的其它布置方式要小。

4.3 地下汽车库的喷头间距

对于汽车库喷头的布置间距计算如下:按中危险级Ⅱ级设计, 喷水强度为8L/min·m2, 采用K=80的标准型喷头, 工作压力为0.1MPa, 则其一个喷头的保护面积S=q/Q=K (10p) 1/2/8=80 (10×0.1) 1/2/8=10m2<11.5m2 (符合规范要求) , 与端墙的最大距离为1.58m。当为矩形布置时, 长边a×短边b=S=10m2, 其喷头的保护半径R= (S/π) 1/2=1.78m, 故其长边最长为3.56m<3.6m (符合规范要求) , 其短边b=S/a=10/3.56=2.80m。

从以上实际分析可知, 喷头间距应通过计算来确定, 不可盲目应用规范中所定的间距, 规范所定的数值仅为对应某一喷水强度所定的最大值, 实际喷头的工作压力P、流量系数K均会影响喷头间距, 但实际选用的间距及保护面积不得超过规范表7.1.2中的数值, 其目的是“为了控制喷头与起火点间的距离, 控制喷头实际响应时间, 尽量在火灾初期把火灭掉, 增大火灾扑灭率”。

5 排水管设置与安装要点

5.1 排水立管的敷设

排水立管明装在厨房、卫生间的墙角处。优点是施工方便, 但明装管道影响居室美观, 管道明装在室内时, 以不影响厨房、卫生间各卫生设备功能的使用为前提。明装在建筑物外墙, 缺点是影响建筑美观。这种方式仅适用于南方天气较暖和的地区, 冬季的最低温度不得低于零摄氏度, 以防止水管内水冻结成冰, 胀裂管道, 影响住户使用。明装在外墙的给水管, 应避免受阳光直接照射, 塑料给水管还应有保护措施;排水立管敷设在外墙时, 其检查口应设在室内。

敷设在管道井内。这种方式使居室洁净美观, 但管道井占用了卫生间的面积。本工程在卫生间设立集中管道井、把给水管、排水管都集中布置在管道井里。建筑方案设计时考虑卫生间管道井的设置, 这样既提高卫生间的使用质量, 又解决了硬聚氯乙烯排水管水流噪声大的问题, 提高居室的环境质量水平。

5.2 排水支管敷设

住宅室内排水横管宜设在本楼层内, 这样排水横管渗透时可避免污水等污染物流向下层住户, 管道维修时也不会影响到下层住户的正常生活。

5.2.1 卫生间

卫生间地面楼板下沉, 污水横管设于下沉楼板内。这种方式对排水管道的施工较为方便, 但检修管道则十分不易。在实际工程使用过程中, 经常发生下层住户靠卫生间处楼板及侧墙渗漏现象, 因此应严格做好卫生间地面的防水处理及下沉室四周的防水处理;卫生间内所有给排水管道应经严格试压住水试验后方可暗封管道, 在下沉室侧面设置侧排地漏, 以排除可能出现的积水。

5.2.2 厨房

厨房内洗涤盆的排水横支管一般在本层楼板面上接入排水立管。由于厨房地面都铺设瓷砖, 清洁地面时不须用水冲洗, 所以设置地漏意义不大, 故厨房内不设地漏, 这样可避免排水支管进入下层住户, 也便于维修。

5.3 地漏的设置

目前居民对厨房无地漏基本无意见, 这说明解决厨房异味的途径之一是取消地漏, 而是采用无水封地漏加P型存水弯, 可有效地防止串味现象。

5.4 屋面及阳台雨水的排水

位于住户上部的屋面, 应用侧墙式雨水斗。一个侧墙式雨水斗最大汇水面积宜小于200m2, 阳台雨水设专用的立管由无水封地漏来收集, 而不应接到屋面雨水立管上, 阳台雨水排水系统与庭院排水管渠间接排水。

6 结语

高层住宅给排水系统看似简单, 但它与我们的日常生活息息相关。作为工程设计人员, 应以技术、安全、美观、经济为原则, 在实践中努力创新, 寻求最佳的给排水设计方案, 适应住宅设计发展的新要求。

摘要：现代城市住宅特别使商住综合楼多以高层为主, 其给排水设计与多层有很大不同。本文结合工程实例, 从给水分区设计、给水管的布置及防噪音设计、喷头布置间距设计等方面对高层住宅给水设计与计算进行了详细分析阐述;并对排水设置与管道敷设技术进行了探讨。

关键词：高层住宅,给水分区,喷头间距,管道敷设,室内排水

参考文献

[1]《建筑给水排水设计规范》 (GB5001-2003) ;[S]北京:中国计划出版社, 2003, 4

高层住宅建筑的抗震设计要求 篇11

关键词：高层住宅建筑；抗震；设计原则

【中图分类号】 TU318 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-1297（2013）01-0469-01

高层住宅建筑按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能等方面达到最佳，从而实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多未知和不确定因素。在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素， 加之计算方法的不够完善，所以单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。

现在，各地高层住宅越来越多，为此，住宅建筑的安全已经是重中之重了。

一 建筑抗震结构设计的基本原则

建筑抗震结构设计的基本原则是，结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则。对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

二 尽可能设置多道抗震防线

一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架-剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。

要适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。另外，在抗震设计中某一部分结构设计太强，也可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。

三 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力

例如：（1）构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。（2）要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。（3）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。（4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

四 提高短柱的抗震性能

有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，還要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。

混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

五 提高短柱的受压承载力

提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

六 采用钢管混凝土柱

钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋， 其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率2至少都在4.6%。

当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

七 采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

现阶段，土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应， 计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展， 自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。

参考文献

[1] 朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社.2002，11

分析高层住宅楼筏板基础的设计 篇12

1 基础结构的方案选择

在进行基础设计时, 必须满足以下要求: (1) 基础所承受的荷重必须小于地基允许的承载力, 以保证工程的安全; (2) 要对基础的总沉降量和差异沉降量进行控制, 将其控制在一定的限值内, 避免上部结构出现损坏; (3) 在新建房屋时, 要分析对自身和周围房屋的影响, 及时采取相应的保护措施。 (4) 以安全为前提, 考虑建筑的经济效果。此外, 要想建筑工期短、费用低, 就不能够仅考虑基础, 还要充分考虑建筑物的监造和运行。在明确基础形式时, 必须全面考虑、分析地基、基础、上部结构的强度和施工的顺序, 对在施工和使用的过程中可能会出现的基础沉降和差异沉降作出准确的估计。

设计天然地基上的平板式筏板基础, 除了要满足上述条件外, 还要在上部建筑荷载组合之下的总体轴力和弯矩等作用下, 使基底所要承受的最大压应力绝对不超过地基承载力。此类型的筏板基础大多数是补偿形式的基础, 只要保证持力层有足够承载能力, 且没有软弱的下卧层, 在建筑面积强度中心能够与基础形心相重合、接近的, 都可以选择平板式筏板基础。

在高层建筑中, 经常选择人工挖孔桩和管桩基础作为基础结构形式的桩基础。人工挖孔桩在打入埋有孔隙水且主要成分为粉土的素填土层中, 容易产生流土、流砂现象, 施工难度较大, 所以不建议使用。中风化泥质粉砂岩层可以作为静压预制管桩的持力层, 桩长为20 m左右。

2 筏板基础结构的设计

2.1 平面布置筏板基础

尽量使建筑物的中心与筏板基础的平面形心重合。筏板基础的边缘尽量外挑, 挑出宽度应由建筑物场地条件、地基条件、柱荷载与柱距的大小、使地基的反力与建筑的重心向重合或是尽量减少偏心等因素综合确定。一般情况下, 挑出的宽度应为边跨柱距的1/4~1/3, 同时必须满足《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3—2002) 中偏心距e≤0.1W/A的规范要求。

2.2 确定筏板基础的厚度

要确定筏板基础的厚度, 就必须综合考虑抗冲切强度和抗剪强度, 同时要满足抗渗的要求。当局部柱荷载较大时, 可以在柱下的板底进行加墩或者进行暗梁设置, 同时要进行抗冲切箍筋配置, 以此来加强板局部的抗剪切能力, 避免因部分柱而对将整个筏板加厚。除了要对强度进行验算控制外, 筏板基础还必须有较强的整体刚度, 筏板的厚度可以按照地面楼层数进行估算, 每层的板厚约为50~80 mm。

2.3 对筏板基础计算的分析

上部结构、地基与基础之间有着互相影响、互相制约的联系, 可以将上部结构、地基与基础作为一个工作整体来进行计算, 如果上部结构、基础、地基三者之间的连接处变形十分协调, 则建筑体系就属于静力平衡状态。对于基础来说, 考虑上部结构的作用, 可以减小基础整体变形弯曲程度和降低内力, 得到非常经济的效果。对于上部结构来讲, 要考虑基础变形所引发的变形, 这种变形会使上部结构产生一部分次应力, 充分考虑次应力会使结构更加安全。

2.4 筏板构造设计

筏板通常使用双向双层通长钢筋, 当墙柱下方板底处的配筋量不够时, 就需要额外附加一定的短筋, 保证通长钢筋在最大配筋量的1/3之上, 板面只有很少一部分板块需要附加短筋。筏板的厚度较高, 无法控制混凝土前期的水化热和收缩开裂程度, 可以在混凝土中加入膨胀抗裂剂, 混凝土在凝结初期会出现轻微的膨胀, 能够与混凝土凝结初期的收缩程度相互抵消, 避免裂缝出现, 提高了筏板结构的防渗能力;还可以选择无缝技术进行施工, 使筏板混凝土可以一次性完成浇筑, 这样不但缩短了施工工期, 还减小了有缝施工给整体结构带来的不利影响。此外, 要加强无缝施工筏板的养护工作, 养护时间不得低于14 d。

3 结束语

在对结构进行整体设计的过程中, 高层建筑基础设计是非常重要的一个环节, 设计的合理性对建筑物的安全、使用与施工工期和投资的额度有着直接的影响。本文对高层建筑基础的选型方法进行了深入的探讨, 重点介绍了平板式筏板基础的结构设计, 并分析了上部结构、地基和基础的作用, 希望能够为未来高层建筑施工打下良好的基础。

参考文献

[1]刘继光.筏板基础选型和设计分析[J].北方工业大学学报, 2002 (01) .