基于小高层住宅结构设计的几点体会

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文发布时间：2011-04-24 10:58:31浏览：次

　　摘要:本文根据现代建筑结构设计发展趋势，并结合工程实例，提出了小高层住宅的几种结构形式，详细阐述了工程实例中结构基础设计与上部结构设计，最后探讨了结构超限问题，对以后的结构设计工作，具有一定的参考意义。
　　关键词:结构设计；基础设计；结构形式；超限问题；
　　1小高层住宅的几种结构形式
　　近几年来,随着房地产行业的火爆,人们对住宅平面与空间的要求也越来越高,小高层建筑形式不断涌现。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,通过电算对个别超限的指标进行调整。很多时候都会产生不必要的浪费。另外,建筑的住宅布置有时候考虑立面造型和内部使用空间,会使结构产生一些不合理之处。例如结构的刚度偏心和扭转及平面不规则等,这些情况对结构受力及抗震均不利。因此我们在设计时必须强调概念设计,在平面布置和构造设计上使结构更趋合理,同时做到经济合理。小高层住宅结构形式也多种多样,主要有以下几种。
　　(1)框架结构
　　框架结构优点主要是结构布置灵活,具有较大的室内空间,尤其底层可以较大空间,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。
　　(2)异形柱框架结构
　　异形柱框架结构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。
　　(3)框架剪力墙结构
　　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。
　　(4)剪力墙结构
　　剪力墙结构是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。
　　(5)短肢剪力墙结构
　　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工程实例
　　2．1工程概况
　　本工程位于江西省为一幢14层小高层住宅(局部11层),长54.12m,宽14.4m。设计使用年限50,建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度,地震分组为第1组,设计基本地震加速度值为0.05g,建筑场地类别为II类,场地特征周期为0.35s,基本风压0.30kN/㎡,地面粗糙度为B类。局部有错层为商业用房。
　　2．2基础设计
　　一般高层、小高层建筑考虑基础埋深的要求1/18建筑物高度,通常设置地下室采用桩筏基础。本工程房屋高度40.55m,基础埋深(按室外地坪算)2.55m。综合考虑各方面原因未设置地下室,基础采用桩基础,承台为互相联通的基础梁。桩基础按常规设计,在桩的混凝土总量相近的情况下尽量选用承载力较高的桩型,使得桩完全位于剪力墙下部,能减少地基梁的钢筋用量。
　　作用在基础底面的竖向总荷载基本组合170935.2kN准永久组合137556.7kN水浮力3875.1kN。桩采用PHC600管桩,桩长9m,桩基持力层为5号卵石层,单桩承载力特征值1300kN,总桩数159根,计算中心沉降量14316mm。
　　
　　2．3上部结构设计
　　2．3．1结构选型
　　本工程为一般的小高层住宅建筑,局部有两层小商业。根据混凝土结构设计规范9.1.1条规定,现浇剪力墙结构伸缩缝最大间距45m。以及高规4.3.3条A级高度高层建筑规定6、7度时长宽比不大于6的要求。上部结构设置一条抗震缝将结构分为两部分。
　　考虑到建筑平面的实用性,以及建筑商业部位并无大空间要求,上部结构采用剪力墙结构形式。由于小商业部位有三层错层结构,整个建筑长方向开洞较多,为了满足建筑物整体刚度需要本工程采用普通剪力墙结构。且根据工程经验7度区14层小高层普通剪力墙建筑剪力墙配筋多为构造配筋。如果采用短肢剪力墙结构的话,底部加强层及其上一层的短肢剪力墙抗震等级须提高一级按二级抗震考虑,其端部须设置约束边缘构件,约束边缘构件纵向钢筋配筋率为1.0%(二级抗震)配箍率特征值为0.20,远大于构造边缘构件的0.5%和0.1,也不是很经济。另外,本建筑局部有错层,属于复杂高层。
　　2．3．2结构设计、计算
　　剪力墙依据建筑平面布置,平面布置尽量均匀、对称,减少结构扭转;竖向布置要连续,避免结构刚度突变。不过由于建筑平面的限制也有一些对结构不利的地方:
　　(1)在1～3层局部有错层,使得结构在错层处存在一定的偏心,产生了一定的扭转。
　　(2)端部开窗,且在端部形成一字墙,整栋楼也有一定数量一字墙。这种单方向墙体平面外受力很差。
　　(3)平面布置中形成了凹口,且凹进尺寸超过了结构宽度的30%形成了平面不规则,不利于抗震。
　　根据本工程实际情况,结构设计按以下几个方面考虑:
　　(1)剪力墙布置尽可能多布置长宽比大于8的一般剪力墙,且多布置T形、L形、槽形墙体,尽量避免单方向墙体,使得剪力墙双向受力均匀。剪力墙厚度为200mm,错层处250mm。
　　(2)在凹口处设置拉梁、拉板消除大的凹口。
　　(3)在错层处适当增加楼板厚度,且双层双向配筋。
　　(4)加强角部开洞处墙体配筋及构造,转角处楼板适当加厚,且双层双向配筋。
　　结构各项计算指标:
　　(1)结构位移按底层1/2500其余1/1000控制。计算值左侧结构X向位移底层1/5992,其余楼层X向最大值层间位移角1/1167,Y向位移底层1/8995,其余楼层Y向最大值层间位移角1/1320;右侧结构X向位移底层1/5393,其余楼层X向最大值层间位移角1/1045,Y向位移底层1/6159,其余楼层Y向最大值层间位移角1/1088。
　　(2)刚重比。左侧结构X向刚重比13.28,Y向刚重比18.42;右侧结构X向刚重比11.25,Y向刚重比12.13。左侧结构Y向刚重比略微偏大。
　　(3)偏心率。左侧结构偏心率X向0.0309,Y向0.1067,Y方向偏心率偏大;右侧结构错层处偏心率X向0.1905,Y向0.0749,标准层偏心率X向0.0073,Y向0.1075,错层处X向标准层Y向偏心率偏大。