對高層建筑結構高寬比的認識.pdf

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1、畫圄圄對高層建筑結構高寬比的認識趙國大連市建筑設計研究院有限公司摘要：本文就某工程結構初步設計中，對框架一剪力墻結構體系高層建筑增加結構高度并調(diào)整豎向構件截面，對不同高寬比計算結果的分析淺談對高層建筑結構高寬比的認識。關鍵詞：高層建筑；框架一剪力墻結構；結構高寬比1規(guī)范中的有關規(guī)定現(xiàn)行的結構設計規(guī)范中提及高寬比的主要是《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3—20lO(以下簡稱《高規(guī)》)，第3．3．2條：鋼筋混凝土高層建筑結構的高寬比不宜超過表3．3．2的規(guī)定。其中框架一剪力墻結構規(guī)定如下抗震設防烈度結構體

2、系非抗震設計6度、7度8度9度框架一剪力墻、剪力墻76542計算實例2．1概況某工程高層建筑，鋼筋混凝土框架一剪力墻結構，一層地下室層高4．8m，地上一至三層公建，層高5．2m，四層以上住宅，層高3．Om，屋面局部突出電梯間。采用中國建筑科學研究院編制的PKPM2010系列軟件SATWE多、高層版(10版2012年)計算，結構標準層平面布置如圖一所示。風荷載設計參數(shù)：地面粗糙度類別B類，修正后基本風壓0．6KN／m2，體型系數(shù)1．3。地震信息設計參數(shù)：抗震設防烈度為7度(0．19)，一組II類場地，特征周

3、期0．35s，鋼筋混凝土框架及剪力墻抗震等級均為二級，考慮偶然偏心及雙向地震作用。結構計算等效寬度為11．0m。圖一：結構標準層平面布置圖2．2結構計算2．2．1結構計算調(diào)整原則本工程三層以下為公建需要大空間，四層及以上為住宅房間分割較小，在滿足結構計算指標要求前提下，豎向構件布置盡可能的滿足建筑使用功能的要求，避免豎向構件進行轉換對結構抗震產(chǎn)生不利影響；高層建筑抗側力構件平面布置位置不變的情況下，增加結構高度并調(diào)整豎向構件截面以達到滿足規(guī)范各條文的指標要求：框架～剪力墻結構在規(guī)定的水平力作用下結構底層框

4、架部分承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩比值遵守《高規(guī)》8．1．3條第2款的要求(本工程控制在30％左右)。2．2．2計算結果須滿足的主要指標高層建筑結構彈性計算結果須滿足規(guī)范控制指標主要有：位移比及周期比(《高規(guī)》3．4．5條，為減少扭轉影響)、相鄰樓層側向剛度比(《高規(guī)》3．5．2條，為避免形成結構軟弱層)、樓層抗剪承載力比(《高規(guī)》3．5．3條，為避免薄弱層破壞)、樓層剪重比(《高規(guī)》4．3．12條，為防止計算所得的水平地震作用下結構效應過小)，此外還有三個與建筑結構高寬比關系較大的控制指標：層

5、間位移角應滿足《高規(guī)》3．7．3條要求。建筑結構必須具有足夠的抗側剛度，以控制位移在一個小的范圍內(nèi)，使結構處j：彈性受力狀態(tài)。混凝十結構需要限制裂縫4i超過允許范圍，保證填充墻等非結構構件的完好，避免產(chǎn)生f!』j

6、顯的損傷。規(guī)范中對建筑結構側向剛度控制，其實就是通過控制層間位移角來實現(xiàn)的。因為控制層問位移角足通過調(diào)整抗側構件的截面大小(剛度大小)、平面布置(跨數(shù)、間距)及豎向設置(層高、層數(shù))來實現(xiàn)的，所以最終就歸結到了控制建筑結構的高寬比。結構重力二階效應及整體穩(wěn)定應滿足《高規(guī)》5．4．1條及5．4．4

7、條要求。建筑重力荷載在水平作用位移效應上會引起二階效應，即P～△效應。該效應隨著結構剛度的降低對結構產(chǎn)生的不利影響呈非線性增長，故《高規(guī)》對此給予限制。穩(wěn)定設計主要是控制水平荷載作用下P～△效應不致過大，避免引起結構失穩(wěn)、倒塌。《高規(guī)》5．4．4條規(guī)定的結構側向剛度與重力荷載之比(剛重比)是影響P～△效應的主要參數(shù)，剛重比的大小僅與結構等效側向剛度和自重有關。而結構的等效側向剛度是與結構自身抗側構件的設置(如前所述)有關的參數(shù)，故與結構高寬比有關。結構抗傾覆能力應滿足《高規(guī)》12．1．7條要求。本條塒暴礎

8、底面應力作了限制，避免基底壓應力過于集中，使建筑結構具有足夠的抗傾覆能力。2．2．3結構計算結果在滿足上述要求的前提下，結構計算得到如下結果：(1)結構高寬比為6．3『高剛重比抗傾覆驗算層M位移角地震風荷載地震風荷找X向Y向X向Y向X向Y向X向Y向x向JY向69．67．85．419．36．135．34．5l／2396l／16691／5600l／1280剪力墻厚：x向：外墻250，內(nèi)墻200：Y向：外墻300、250，內(nèi)墻200?？蚣苤孛娉叽纾?00x500，500x500。配筋計算結果顯示：墻、柱、梁配

9、筋無異常，僅局部墻體連梁抗翦承載力不足。(2)結構高寬比為7．1l高剛重比抗傾覆驗算層l司，立移角地震風荷載地震風荷載X向Y向X向Y向X向Y向X向Y向X向Y向78．66．23．619．46．232．34．21／22491／1534l／48501／1075剪力墻厚：X向：外墻250，內(nèi)墻200；Y向：外墻350、300，內(nèi)墻250。框架柱截面尺寸：450x550，550x550。配筋計算結果顯示墻、柱配筋無異常，少部分梁配筋超限