高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

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1、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計分析陳芳勇廣東深圳518000摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性關(guān)系到建筑的安全可靠性。木文根據(jù)工程案例，對某高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析，供同行借鑒參考。關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)；計算；設(shè)計措施一、工程概況某高層住宅地上51層，地下2層，高寬比為8.8,場地類別II類，設(shè)防烈度6度。首層層高4.2m,2層層高3.9m,3層?屋面層為標準層，層高3.0m,機房層層高3.6m；屋頂層標高155.1m,室外地面標高0300,房屋高度155.400m。房屋平面為呈150度角的折線形，長軸尺寸為68.4m,短軸尺寸為17.8m,標準層平面如圖1所示

2、。圖1建筑標準層平面圖二、結(jié)構(gòu)體系木高層結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)，由剪力墻承擔風荷載和地震產(chǎn)牛的水平荷載。結(jié)構(gòu)高度155.4m,超過《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定的A級高度15.400m,屬于B類高層;結(jié)構(gòu)等效寬度17.8m,高寬比高達8.8,遠大于《高規(guī)》規(guī)定的最大高寬比6。木工程結(jié)構(gòu)高度高、高寬比大，非常不利于承受風荷載和水平地震荷載，為滿足位移和剪重比的要求，結(jié)構(gòu)需要布置較多的剪力墻，結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性較差。在剪力墻布置時，我們盡量加強建筑周邊剪力墻，提高剪力墻效率。標準層剪力墻布置如圖2所示，剪力墻厚度400?2

3、00,剪力墻混凝土強度C40?C30。圖2標準層結(jié)構(gòu)平面圖根據(jù)場地巖土層工程地質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)荷載特點，基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，樁采用直徑800的混凝土灌注樁，筏板厚度2.5m。三、結(jié)構(gòu)超限情況及抗震性能目標本工程豎向構(gòu)件上下貫通，豎向剛度和承載力沒有突變，沒有過大的外挑和內(nèi)收，屬于豎向規(guī)則結(jié)構(gòu)。本工程平面沒有大的凹凸；樓板沒有大的開洞，樓板沒有不連續(xù)；層最大彈性水平位移與平均值的比值為1.35,大于1.2,屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則建筑。本工程除扭轉(zhuǎn)不規(guī)則外平面和豎向基本規(guī)則?！陡咭?guī)》規(guī)定的剪力墻結(jié)構(gòu)A類高層建筑最大高度140m,本工程結(jié)構(gòu)高度155

4、.4m超過限值15.4m,為B類高層。另外本結(jié)構(gòu)高寬比達8.8,從結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟性看均較為不利。根據(jù)結(jié)構(gòu)高度超限、高寬比較大的特點，我們把性能設(shè)計目標定位：豎向構(gòu)件（剪力墻和柱子）達到《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）中性能3的要求，水平構(gòu)件（梁板）達到性能4的要求。根據(jù)性能設(shè)計目標，在第一水準地震（小震）作用下，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài);在第二水準地震（中震）作用下，剪力墻、柱抗彎不屈服，剪力墻抗剪承載力滿足彈性階段設(shè)計要求。其他構(gòu)件允許出現(xiàn)塑性較，修理后可以繼續(xù)安全使用；在第三水準地震（大震）作用下，底部剪力墻部分進入屈服，但層

5、間位移滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中等破壞要求，整個結(jié)構(gòu)不倒塌，剪力墻受剪承載力按截面控制。四、設(shè)計措施根據(jù)結(jié)構(gòu)超高和高寬比超大的特點，我們主要采取了這些加強措施：按《高規(guī)》要求對剪力墻抗震等級采用二級；在底部加強區(qū)加大墻體配筋，墻體配筋率不小于0.5%；底層剪力墻軸壓比不大于0.5；約束邊緣構(gòu)件向上延伸至軸壓比小于0.30處；考慮到高寬比較大，在結(jié)構(gòu)寬度較小處加大板厚增加結(jié)構(gòu)整體性；根據(jù)PUSHOVER分析，在最頂上5層的Y向剪力墻適當加大配筋率。五、結(jié)構(gòu)分析及主要計算結(jié)果（1）結(jié)構(gòu)彈性分析本工程采用SATWE和ETABS軟件對結(jié)構(gòu)進行

6、彈性分析。結(jié)構(gòu)高寬比大、周期長，所有樓層剪重比均滿足規(guī)范要求較為困難。為滿足《高規(guī)》對剪重比的要求保證結(jié)構(gòu)安全，結(jié)合結(jié)構(gòu)的彈性吋程分析結(jié)果，對全樓的地震剪力放大1.35倍。放大后X向地震作用下結(jié)構(gòu)的底層剪力：9144.54KN,剪重比：1.00%；YY向地震作用下結(jié)構(gòu)的底層剪力：8824.40KN,剪重比：0.97%。結(jié)構(gòu)前7階自震周期及陣型系數(shù)如表1所示oSATWE計算結(jié)果與ETABS結(jié)果基本一致，ETABS周期比SATWE結(jié)果略小，這可能與剛度折減有關(guān)。第--扭轉(zhuǎn)周期Tt與第一平動周期T1的比值為0.71（SATWE結(jié)果）滿足《高

7、規(guī)》中的相關(guān)要求。六、結(jié)語工程項目采用全剪力墻結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多模型多軟件的計算分析表明本工程在高度超過規(guī)范限值的情況下，采取一定的抗震措施，能夠滿足小震、中震和大震下的性能目標，結(jié)構(gòu)具有有足夠的剛度和延性。人高寬比結(jié)構(gòu)除按普通高層結(jié)構(gòu)加強底部剪力墻外，應(yīng)特別注意到結(jié)構(gòu)弱向剪力墻在大震下頂部諾干層會出現(xiàn)塑性較，因此還應(yīng)對頂部剪力墻適當加強。最后必須指出，結(jié)構(gòu)大寬高比的特點使結(jié)構(gòu)的剪重比和位移難以滿足規(guī)范要求，導致結(jié)構(gòu)剪力墻偏多，從使用上和經(jīng)濟上都不合理。作者簡介：陳芳勇，1975年9月16日出生，男，漢族，江西高安人，畢業(yè)于福州大學，現(xiàn)從事

8、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。