商住樓結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐

摘要：文章主要結(jié)合工程實例，對高層住宅樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析，在滿足建筑使用要求的情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計中也充分體現(xiàn)了剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，其剛度大、位移小、舒適程度高。實踐證明剪力墻結(jié)構(gòu)體系適用于高層住宅建筑。

關(guān)鍵詞：高層建筑;位移角;地基基礎(chǔ)

Abstract: the paper mainly combined with the engineering practice, the structure design of high-rise residential buildings are analyzed, and to meet the requirements of the building use, the structural design of also fully embodies the shear wall structure of the advantages, its stiffness big, small and comfortable high degree of displacement. Practice proves the shear wall structure system are used in high-rise residential buildings.

Keywords: high building; Displacement Angle; foundation

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

1、工程概況

本工程總建筑面積114128m2 。1#住宅樓建筑面積22169 m2 ，地上29層，地下2層地下室。該工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設(shè)計使用年限為50a，建筑抗震設(shè)防為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，地震作用和抗震措施均按抗震7烈度設(shè)防，設(shè)計基本地震加速度為0.2.g，設(shè)計地震分組為第一組，剪力墻抗震等級為二級。1#住宅樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級為二級。

2、高寬比確定

高層建筑的高寬比，是對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟合理性的宏觀控制。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》JGJ3-2002第4.2.3條條文解釋“一般場合，可按所考慮方向的最小投影寬度計算高寬比，但對凸出建筑物平面很小的局部結(jié)構(gòu)（如樓梯間、電梯間等），一般不應(yīng)包含在計算寬度內(nèi)�！备鶕�(jù)規(guī)范提供的方法， 本工程高寬比超過《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》JGJ3-2002第4.2.3條表4.2.3-1抗震設(shè)防烈度為7度時，A級高度剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比不宜大

于6的規(guī)定。因高寬比超過規(guī)范限值，因此，本工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)采取必要的加強措施。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)選型

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅要求具有足夠的承載力，而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗

側(cè)力的剛度，使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，基于上述基本原理，工程綜合分析了結(jié)構(gòu)的適用，安全，抗震，經(jīng)濟，施工方便等因素，選取結(jié)構(gòu)為剪力墻體系，由鋼筋混凝土框架承擔豎向力和側(cè)力。鋼筋混凝土框架剛度布置相對比較均勻，在滿足建筑功能情況下，盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響。

3.2 主要材料

混凝土強度等級。墻、柱：-1~5層為C50，6~10層為C45，11~15層為C40，16~20層為C35，21~25層為C30，26~29層為C25；梁、板：-1~20層為C30，11~天面層為C25。鋼筋采用普通鋼筋HPB235級、HRB335級、HRB400級。

3.3板厚取值

現(xiàn)澆樓蓋中，板的混凝土用量約占整個樓蓋的50% ～60% ，板厚的取值對樓蓋的經(jīng)濟性和自重的影響較大，在滿足板的剛度和構(gòu)造要求的前提下，應(yīng)盡量采用較薄的板，雙向板的最小板厚度為80 mm, 板的厚度與跨度的最小比值：四邊簡支板為1 /40， 連續(xù)板為1 /50。工程最大板跨為5m， 其余板跨均小于4 m， 考慮到工程為住宅樓，板內(nèi)有埋機電暗管, 因此小于4 m的板跨板厚也取100 mm, 5 m板跨板厚取140 mm。

4結(jié)構(gòu)計算分析

工程采用了中國建筑科學研究院的PKPM系列SATWE軟件（ 多、高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件）進行計算，施工圖采用SATWE的計算結(jié)果，按15個振型進行結(jié)構(gòu)計算分析。

4.1結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗算結(jié)果

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傾覆力矩Mr 傾覆力矩Mov 比值Mr/Mov零應(yīng)力區(qū)(%)

X風荷載5250527.5 209207.725.10 0.00

Y風荷載2947079.2 429299.7 6.86 0.00

X 地 震5250527.5 252271.620.81 0.00

Y 地 震2947079.2 270002.410.92 0.00

從結(jié)果可以看出，由于Y方向較“薄”，造成Y風荷載作用時所產(chǎn)生的傾覆力矩遠大于X風荷載及地震力產(chǎn)生的傾覆力矩，分別為X風的2倍、X地震的

1.5倍、Y地震的1.6倍。

4.2結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算結(jié)果

X向剛重比 EJd/GH**2=7.24

Y向剛重比 EJd/GH**2=5.15

該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于1.4,能夠通過高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗算

該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考慮重力二階效應(yīng)

4.3 彈性層間位移角

根據(jù)廣東省《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ—2002）補充規(guī)定DBJ/T15-46-2005第3.5條“對于高度小于150m的剪力墻、筒中筒結(jié)構(gòu)等彎曲型結(jié)構(gòu)，當彎曲變形的影響明顯，某層層間有害位移角小于層間位移值的50%，該層層間位移角限值可放寬至1/800。”本工程Y方向風荷載控制時的位移角1/851<1/800，滿足規(guī)范要求

4.4軸壓比

計算結(jié)果分析表明，本工程各項整體指標均能滿足相關(guān)規(guī)范的有關(guān)要求或未超出規(guī)范規(guī)

定的最大限值；柱的軸壓比和各構(gòu)件的強度及變形也均能滿足規(guī)范的要求。

4.5樁基礎(chǔ)設(shè)計

本工程采用PKPM系列JCCAD程序進行布樁、樁反力計算及承臺配筋。由于Y向風荷載產(chǎn)生較大的傾覆力矩，最大樁反力為Y向風荷載控制，且最終的配樁數(shù)量要多于根據(jù)D+L結(jié)果估算的配樁數(shù)量。

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5、地基與基礎(chǔ)

該場地土類型為中軟場地土，建筑場地類別為Ⅲ類�；�礎(chǔ)位于地下水位以下，基坑開挖時應(yīng)采取降水措施，建議采用管井降水方案。該工程地基持力層為4層粉質(zhì)粘土，其承載力特征值為180kPa，天然地基不能滿足工程對地基承載力和沉降的要求。地基處理方案為：采用:CFG 樁處理地基，其持力層為樁下沉降變形較小的第7層卵石、圓礫層�；�礎(chǔ)平面布置見圖1。

圖1 基礎(chǔ)平面布置圖

2．剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

(I)剪力墻結(jié)構(gòu)整體剛度不宜過大。剪力墻結(jié)構(gòu)剛度很大，一般來說周期較短，

相應(yīng)地震力較大，如果剪力墻結(jié)構(gòu)剛度過大，不僅材料消耗多，不經(jīng)濟，而且，地震力過大會使部分墻肢和連梁超筋或截面不符合抗剪要求，造成截面設(shè)計困難。一般宜控制剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度能滿足位移限值要求即可。設(shè)計中，可通過減

薄墻厚、加大洞口、減小連梁高度、窗下墻改用填充墻等措施來調(diào)整其剛度。

(2)連梁設(shè)計。在帶連梁的剪力培設(shè)計中，連梁的跨高比和截面尺寸受到許多因素的影響，設(shè)計不當經(jīng)常出現(xiàn)連粱承載力超限或連粱截面不符合設(shè)計要求的情況，設(shè)計時可從以下方面考慮；

1)對連梁的剛度進行折減。連梁由于跨高比較小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減小，內(nèi)力重分布。因此，在開始進行結(jié)構(gòu)整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。高規(guī)(JGJ3-2002)中解釋說高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用彈性剛度參與整體分析，但抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度相對墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設(shè)計困難。因此，可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當開裂(剛度降低)而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上。通常，設(shè)防裂度低時可少折減一些(6度時可取0．7)。但折減系數(shù)不宜小于0．5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。

2)增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度，即增加連梁跨度，減小連梁高度，其目的是減小連梁剛度，同時由于減小了結(jié)構(gòu)的整體剛度，也就減小了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限。高層結(jié)構(gòu)中，連梁是一個耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會使結(jié)構(gòu)的延性降低，對抗震不利，設(shè)計時應(yīng)注意對連梁進行“強剪弱彎”的驗算，保證連梁的彎曲破壞先于剪切破壞。因此，不能人為加大連梁的縱筋，否則，可能無法滿足“強剪弱彎”的要求。

結(jié) 語

該工程建成后，在滿足建筑使用要求的情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計中也充分體現(xiàn)了剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，其剛度大、位移小、舒適程度高，適用于高層住宅建筑

參考文獻

[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002

[2]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002

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[5]《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》GBJ50180-93(2002 年版)

[6]《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-1999（2003 年版）

[7]《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB 50176-93

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。