重庆大学《高层结构分析设计》课程论文教材.doc

武汉市国粹香舍1#高层住宅楼设计分析 [摘要] 近期，高层住宅大量涌现，如何在设计过程中使结构方案经济合理已成当务之急。由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置，先假定好构件尺寸，分别采用广厦SW和SATWE两种程序进行结构的空间分析，以求正确反映结构的内力与变形情况，电算一般是个别指标超限，则对这部分进行调整，至于整个方案是否完善，构件尺寸假定是否太大，则心中无底。很多时候都会产生不必要的浪费。另外，住宅布置有时候建筑考虑立面和内部空间，使结构产生很多不合理之处。 [关键词] 高层住宅；结构方案；广厦SW；指标超限  1 高层住宅的几种结构形式 1.1框架结构: 其优点主要是结构布置灵活, 较大的室内空间, 尤其是底层空间可以较大, 使用较为方便。缺点是框架柱截面很大且突出墙体, 直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。且建筑平面布置需要十分规则。 1.2异形柱框架结构: 其特点类似于框架结构, 且柱宽与墙厚相同。解决了室内空间使用的问题。缺点是此种结构形式太柔对抗震不利, 房屋适用高度很低。 1.3 框架剪力墙结构: 较多的用在高层结构中。外部框架结构主要承受竖向力, 框架布置灵活。电梯井为剪力墙承受大部分水平荷载。此种结构形式比较适合于商业和商住等有大空间需求的建筑。缺点也是外露的框架柱会影响使用。 1.4 剪力墙结构: 根据建筑平面布置设置钢筋混凝土剪力墙, 无外露柱子很好满足了建筑平面的使用要求。缺点是结构刚度大、自重大、地震反应大。建筑和结构布置不合理的话也会增加钢筋用量。 1.5 短肢剪力墙结构: 是一种剪力墙墙肢较短的特殊剪力墙结构, 短肢剪力墙结构布置十分灵活, 结构特点也和剪力墙结构类似。在非地震区和地震烈度较低的地方短肢剪力墙结构要更为经济。 2 高层住宅设计要点 2.1 总体指标控制 计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值。地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底郎剪力和总弯矩是否在合理范围中。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费，但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用．合理的刚度是多少，对于小高层住宅μ／H取l／2500-l／3500，刚重比在10-15之间是比较合理的。周期约为层数的0.06-0.08倍之间。另外，对结构布置扭转的控制：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大干该楼层平均值的1.2倍，不应大干该楼层平均值酌1.5倍。当然，对于顶层构件可不考虑在内，否则很难满足上述指标。 2.2 配筋及构造设计 对于高层住宅来说，剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。 (1)剪力墙墙体配筋（以200厚墙体为例）一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。加强区中10@200，非加强区中8@200双层双向即可，双排钢筋之间采用中6@600x600拉筋。但地部分墙体配筋则另当别论。因为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，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm，且在保护层内按《混凝土结构设计规范》第9.2.4条规定增设双向钢筋网片。在这种情况下，很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mm计算，笔者认为是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。 (2)剪力墙按规范应设置边缘构件，一、二级抗震设计的剪力墙底郎加强部位硬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《高层建筑混凝结构技术规程》第7.2.17条设置构造边缘构件。本节仅就构造边缘构件的配筋作一点讨论。首先要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配筋。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，设计中往往就按长胺墙进行暗柱配筋，这并不妥当，建议有两种方法。其一，