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在进行建筑剪力墙机构结构设计时,要充分考虑到设计是否符合规范要求,是否满足实际运行的情况,在进行计算以后,把一些没有必要的多余量删除,计算一定要精准,多余量只能说明计算仍然缺少控制能力,在确保计算准确的情况下,有些甚至不需要看计算书或是建筑方案,这样就可以省去一些不必要的步骤,比如说剪力墙的结构刚度不能够过大,应该是以规定要求的楼层最小剪力系数为目标,这样可以使计算结果接近规范限值。在布置剪力墙的时候,我们应该将它布置成双向的,而不仅仅是单向设置,以此来形成空间的结构;尤其是对于那些抗震设计的剪力墙结构,更应该避免仅单向布置剪力墙。而将剪力墙布置成双向结构来形成的空间结构,我们可以利用这个优点来做些其他的设计,而且剪力墙自身对负重的能力较高,我们可以减少对材料的投资,并且减少材料本身对自然环境的污染。我们不仅达到了对剪力墙的优化设计目的,还减少了环境的污染,这样就符合我们原本意愿。我们这样还可以对规范的要求更加理解,做到灵活使用,让我们的设计更加完美。
2、剪力墙结构的优化设计
2.1对于剪力墙结构的设计,其应沿着主轴方向双向或多向布置。不同方向的剪力墙宜联结在一起,应尽量拉通、对直成为工形、T形、L型等有翼缘的墙,形成一定空间结构。抗震设计时,为了使其具有有较好的空间性能,不能单向设置剪力墙。应使两个受力方向的抗侧刚度相近,剪力墙墙肢截面宜简单、规则。为了能充分利用剪力墙结构的能力,在设计时必须减轻墙体结构的自量、加大空间面积、提高剪力墙的承载力和抗侧刚度等。除此之外,剪力墙的布置不能太密,使结构具有适宜的侧向刚度。若侧向刚度过大,不仅加大自重,还会使地震力增大。
2.2剪力墙墙段设计要求是墙体规则、竖向刚度均匀,门窗孔洞整齐,要有明确的剪力墙肢和连梁,它们之间的应力应该分布均匀,要符合目前常用的计算简图,避免一些刚度差异过大引起的问题。
2.3如果剪力墙较长,应先将其平均分成多个墙体,开挖孔洞,各剪力墙之间的连接部分采用弱连梁连接的方法。但值得注意的是,在进行抗震设计时,应尽量避免开挖孔洞,并且在两个孔洞之间形成墙体肢截面高度与厚度比小于四的小墙肢。当墙厚大于小墙肢截面的四分之一时,需按框架柱设计要求对箍筋进行全高加密。
2.4当剪力墙结构平面内的刚度和承重力较大,而平面外刚度和承载力相对较小。为了保证剪力墙平面外的稳定性,就应控制剪力墙平面外的弯矩。
2.5剪力墙的设置能够影响到结构的抗侧刚度的大小,为避免刚度发生改变,应自下而上连续布置。但是值得注意的是,若剪力墙沿高度不连续,会对导致剪力墙结构的刚度沿高度而发生突然变化。
3、剪力墙结构优化设计措施
3.1注重转换层结构设计
新时期高层建筑越来越多,使用功能也是逐渐的多样化,对于一些多功能的高层建筑来说,上下两部分的使用功能是不一样,因此就要考虑到转换层的结构设计,在设计的时候,要充分的考虑到大空间的剪力墙转换难度大,调整上下之间的刚度使之达到相互接近值,由于转换层本身的刚度和质量不应该大,可以通过在水平力的作用下,精确的分析转换层位移角是否均匀,通过仔细的分析可能存在的问题,研究具体结构的内分配问题,才能保证转换层结构设计的完整性。
3.2优化连梁设计
对于连梁非抗震及抗震设计,高跨比大于和小于2.5这两种情况,规范在截面受剪承载力以及配筋这两个方面都有明确的要求。塑性调幅可以采取以下两种方法:①将连梁的刚度在内力计算之前进行折减。②将连梁的弯矩与剪力的组合值在内力计算之后再乘上一个折减系数。不管是采用哪种方法,应该确保经过调整后连梁的弯矩、剪力设计值不得小于使用阶段实际值,也不得低于设防烈度低一度的地震组合所得的弯矩设计值。防止在正常使用状况下或者较小地震作用下产生裂缝,影响结构安全。另外,还必须要重视连梁的铰接处理。
3.3底部加强部位的设计优化
一般在进行高层剪力墙结构设计时,最底部分的高度可以获取嵌固部位以上,墙肢总高度的十分之一和底部两层的较大值;底部带转换层的高层建筑结构,其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上二层的高度及落地抗震墙肢总高度的十分之一二者的较大值。当将地下室顶板视作嵌固部位,在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层,同时将影响到地下一层,此时地下一层的抗震等级不能降低,加强部位的范围应向下延伸到地下一层,并应按规范要求在地下一层设置约束边缘构件。
4、结束语
Key words: tall building;structure design;control parameter
摘要:随着我国高层建筑技术的迅速发展,高层建筑已经成为城市空间中不可缺少的元素,成为城市的一道亮丽风景。如何设计出舒适、安全同时又符合人们精神生活要求,且经济实用的建筑现已成为设计师们要首先解决的问题。本现就高层建筑结构设计问题进行一些探讨,希望能对我们以后的工作产生帮助,使设计水准更上一层楼。 关键词:高层建筑结构设计控制参数
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)
1 高层建筑结构设计原理 当前,我国的高层建筑结构设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我。而这样的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外,造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑结构尺度的认真仔细推敲。高层建筑结构设计的尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品。其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度,二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有很多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的。
2高层建筑结构体系简介
目前,高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构,其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等,其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多。
2.1 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,作为竖向承重和抵抗侧力的结构,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式,由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用,剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成,其刚度比框架剪力墙结构更好,常用于 40 层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6,其高度应考虑抗震要求。
2.2 框架剪力墙结构
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载,框架承受竖向荷载,两者共同受力,合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主,剪力墙为辅助,因此,该结构体系适用于 25 层以下的建筑,最高不宜大于 30 层。
3高层建筑各部位设计要点
3.1梁柱受力主筋位置的设计 在以下两种情况下,框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置发生矛盾:(1)框架梁的截面宽度等于框架柱的边长。(2)框架梁的一边和框架柱重合。
3.1.1节点设计原则:框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”,首先保证框架受力主筋的位置。 3.1.2解决方法:(1)框架梁主筋在框架柱内侧通过。(2)为保证框架梁的截面尺寸,在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。
3.2墙梁节点钢筋设计
在框架、剪力墙结构中,框架梁或者次梁直接搁置在核心筒体暗梁或过梁上,如果框架梁的截面和暗梁和过梁的截面高度相等,就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。
3.2.1节点设计的原则。根据固定端框架梁的弯距形式,框架梁在支座位置上铁受拉,下铁受压;墙体暗梁或过梁受扭,尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
3.2.2解决方法:(1)过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置,框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近,接头按照50%的比例错开。(2)框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上,保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定,过梁的箍筋尺寸取负误差,框架梁箍筋的尺寸取正误差,从而保证过梁和框架梁保护层厚度。(3)将过梁或暗梁截面降低或减小5cm,框架梁上铁直接锚固在过梁上,保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。 3.3主梁论文秘籍网
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和次梁节点注意的问题 在框架剪力墙结构中,主梁和次梁的节点非常重要,主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法,次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上,板筋在次梁主筋之上,如果主次梁节点钢筋设计不合理,就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小,不利于结构的抗震。 3.4高层建筑结构的防火设计
高层建筑的防火设计,必须遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理。
4高层建筑结构设计的控制参数
高层建筑结构设计中各控制参数的选取直接影响结构的安全性、合理性等。因此。合理的选取各控制参数,有助于提高结构整体控制的效率,也有助于使结构设计更加安全、经济合理。
4.1 轴压比:限制结构的轴压比,以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整。
4.2 剪重比:限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时,可通过增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。 4.3 刚重比:规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时,可以通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.4 层间位移角:限制结构在正常使用条件下的水平位移,确保高层结构应具备的刚度,避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。当不满足规范要求时,只能通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.5 层间位移比:限制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。当不满足规范要求时,可以改变结构平面布置,减小结构刚心与质心的偏心距达到规范要求。
4.6 周期比:限制结构的抗扭刚度不能太弱,使结构具有必要的抗扭刚度,减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时,只能通过调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度。
4.7 刚度比:主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层。当不满足规范要求时,可以适当加强本层墙、柱和梁的刚度,或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度以满足要求。
5以框架为例概述设计参数的选择
5.1框架计算简图的处理
5.1.1无地下室的框架结构
为了加强底层的整体性,可以在 0.00m附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的设计仅为构造设计,无法平衡底部柱脚的弯矩,更不能够作为上部结构的嵌固部分,底层计算高度 H 显然不能取用基础连系梁顶面到一层楼盖顶面的高度。正确的设计是:柱的 H 值取用基础顶面至连系梁顶面的高度,也就是把基础连系梁以下的部分看作底层,而把实际建筑的底层作为第二层计算,层高取用连系梁顶层至一层楼面的高度。当采用这样确定计算简图时,应注意底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。 5.1.2带有地下室的框架结构
关键是合理确定上部结构的嵌固位置。而《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》都没有明确提出具置,需要我们根据工程的实际情况来分析。采用箱型基础或者能够满足《建筑抗震设计规范》的地下室结构时,可以将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置。在利用 PKPM进行设计时,楼层总数仅输入地下室以上的实际层数,底层的实际层高就是层高H。这样设计的地震作用和实际情况较为接近,但是竖向荷载的计算仅计算到底层的柱底处。当地下结构是采用的筏板基础,嵌固位置最好取在基础顶面。在利用电算时,总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。如当建筑地上 6 层时,地下 2 层时,总层数取 8层。按此确定的计算简图经整体计算后,地震作用相对保守,结构设计比较安全。
5.2结构计算参数的选取
5.2.1 地震力的振型组合数 地震力的振型组合数,对高层建筑,当不考虑扭转耦联计算时,至少应取 3,当振型系数多于 3 时,宜取 3 的倍数,但不应多于房屋的层数《建筑抗震设计规范》指出,合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的 90%所需的振型数。SATWE 已有这种功能,可以很方便地输出这种参与质量的比值。此外,由于耦合计算的地震剪力通常小于非耦合计算,仅结构存在明显扭转时才采用耦合计算,但在必要时应补充非耦合计算。 5.2.2 框架结构活荷载的最不利布置、组合
当活荷载较大时,是否进行活荷载的最不利布置、组合对计算结果的影响非常大。使程序给定的梁设计弯矩放大系数,也不一定能反映出工程实际应力分布的情况,有可能造成结构不安全或保守。应注意的是 PKPM中无法区分荷载规范,因此很难实现“荷载规范”区分荷载种类和楼面荷载折减系数的要求,程序中不区分不同的楼面活荷载类型,一般均按楼面活荷载类型考虑并取相应的折减系数,PKPM计算程序对楼面活荷载的折减是不全面的,使用 PKPM计算时,应考虑区分不同构件进行分步计算,并在荷载输入时将楼面活荷载折减。风荷载体型系数的选取应注意,当多个建筑物,特别是群集的高层建筑,相互间距较近时,宜考虑风力相互干扰的群体效应;一般可将单独建筑物的体型系数乘以相互干扰增大系数,该系数可参考类似条件的试验资料确定;必要时宜通过风洞试验得出。
6结束语
关键词:高层住宅,短肢剪力墙,异形柱
随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点,受到了建筑师的肯定,更得到了住户与房开商的欢迎.。
1.短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
这种结构型式的特点是:
①结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;
②墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置;
③能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单;
④连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽;
⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。
对短肢剪力墙结构的设计计算,因其是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。免费论文。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广,但对墙肢较长的短肢剪力墙,应该用空间杆-墙组元程序进行校核。
在进行以上分析后,按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计,相对于异形柱结构,短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟,但这种结构在结构设计施工中仍然有需要引起重视的方面。
(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯,楼梯间形成刚度较大的内筒,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防;
(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,应加强其抗震构造措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率;
(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下,显现整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力,由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂,因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量,加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接,避免形成孤立的“一”字形墙肢;
(4)各墙肢分布要尽量均匀,使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近,必要时用长肢墙来调整刚度中心;
2.异形柱结构
异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
这种结构的特点是:
①由于截面的这种特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异;
②对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu为砼的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差;
③异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;
目前,异形柱结构设计还没有统一的国家规范,在进行异形柱结构设计时,除满足高规中对结构布置要求外,还应注意以下几个方面的问题:
(1)异形框架的计算;
由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计规范计算,特别是在框——剪,框——筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式,如要用它进行计算,要先进行等刚度等面积换算成矩形柱,进行整体分析,得到双向内力后再进行异形柱的截面设计,其工作量相当大,且截面设计的可靠性不高。
(2)异形柱的受力性能及其轴压比控制;
异形柱由于多肢的存在,其剪力中心与截面形心往往不重合,在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力。免费论文。由于剪应力,使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝,即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性明显,使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。作为异形柱延性的保证措施,必须严格控制轴压比,同时避免高长比小于4(短柱)。免费论文。控制柱截面轴压比的目的,在于要求柱应具有足够大的截面尺寸,以防止出现小偏压破坏,提高柱的变形能力,满足抗震要求。短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏,设计中应尽量避免出现短柱。对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析,柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。其轴压比按砼设计规范中的要求减少0.05,但其适用高度较低,一般为35 m.当高层建筑的高度进一步加大时,其水平力的影响会愈来愈显著,对结构的延性要求也愈高。
(3)配筋构造;
在正确的结构选型及计算后,截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点,柱肢端部会出现较大应力,加上梁作用于柱肢上应力的不均匀,一般越靠肢端应力越大,对柱肢形成偏心压力,进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时,应在肢端设暗柱,暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋,箍筋同柱,这样可限制柱肢的砼裂缝的开展,提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪,也可约束砼变形,增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍,因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下,箍筋直径大,其延性指标好,因而箍筋且用Ф8、Ф10,其间距可比普通柱箍筋间距小。
总之,短肢剪力墙结构与异形柱框架结构有着较大的市场需求,在设计施工中根据其受力的特点,充分了解其破坏的各种机理,选用合理的结构形式,正确掌握计算机分析方法和截面配筋,其结构才能有可靠的安全保证
关键词:剪力墙;结构设计;分析
Abstract: with the development of economy, building business is important, the main carriers of economic development, this paper mainly to the building floor shear wall structure design some analysis and study, so as to better to complete the building structural design, and assure the construction safety and quality.
Keywords: shear wall; Structure design; analysis
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
引言
我国城市化建设不断扩大,住房需求急骤增大,单位建设用地日益紧张,土地是不可再生资源,高层建筑便有很大的发展空间,对高层住宅结构设计的进一步深入探讨和研究,有着重要的现实意义。剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性,又可以使室内空间合理、墙面平整,所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构,剪力墙的受力、变形特征,类似于框剪结构,但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理,结构的变形协调导致的竖向位移差别,也比框剪结构小,则传基础荷载更均匀、合理。
一、剪力墙的种类
随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。
剪力墙根据墙肢的高厚比分为一般剪力墙和短肢剪力墙。
剪力墙按受力特性的不同主要可分为:①整体剪力墙。②小开口整体剪力墙。③双肢墙(多肢墙)。④壁式框架。
二、剪力墙布置应注意的问题
1.剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向或多向布置,不同方向的剪力墙宜分别联结在一起,应尽量拉通、对直,以具有较好的空间工作性能;抗震设计时,应避免仅单向有墙的结构布置形式,宜使两个方向侧向刚度接近,两个方向的自振周期宜相近。剪力墙平面布置应尽可能做到规则,避免过大的扭转效应。
2.纵、横向剪力墙宜组成L形、T形和匚形等形式,以使纵墙(横墙)可以作为横墙(纵墙)的翼缘,从而提高其刚度、承载力和抗扭能力;楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置,以增强其空间刚度和整体性。
3.剪力墙的侧向刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构自重,增大结构的可利用空间,剪力墙不宜布置得太密,使结构具有适宜的侧向刚度;若侧向刚度过大,不仅加大自重,还会使地震力增大,对结构受力不利。
4.剪力墙宜自下到上连续布置,避免刚度突变;允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级,或减少部分墙肢,使侧向刚度沿高度逐渐减小。剪力墙沿高度不连续,
将造成结构沿高度刚度突变,对结构抗震不利。
5.细高的剪力墙(高宽比大于2)容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免发生脆性的剪切破坏。因此,当剪力墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于2的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的若干独立墙段,每个独立墙段可以是整截面墙,也可以是联肢墙,墙段之间宜采用弱连梁连接(如楼板或跨高比大于6的连梁),因弱连梁对墙肢内力的影响可以忽略,则可近似认为分成了若干独立墙段。此外,当墙段长度较小时,受弯产生的裂缝宽度较小,而且墙体的配筋又能充分地发挥作用,因此墙段的长度不宜大于8m。
6.剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能。为此规定剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,能形成明确的墙肢和连梁,应力分布比较规则,又与当前普遍应用的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。错洞剪力墙和叠合错洞墙都是不规则开洞的剪力墙,其应力分布比较复杂,容易造成剪力墙的薄弱部位,常规计算无法获得其实际应力,构造比较复杂,因此宜避免使用错洞墙和叠合错洞墙
三、剪力墙结构设计分析
1、 剪力墙中大墙肢处理
剪力墙的结构必须具备延展性,对于呈细高状的剪力墙(高宽比大于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙,这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。 在墙长度较长的情况下, 为满足每墙段的高宽比均大于2, 可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外, 在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小, 可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。 而对于剪力墙结构中, 存在较少的长度大于 8m 的大墙肢,在理论计算中楼层的剪力大部分由这些大墙肢来承受。 在发生地震特别是超烈度等强烈震动时, 最容易受到破坏的便是这些大墙肢。 小墙肢因没有足够的配筋,使整个墙面结构会受到全面破坏。为避免这种不利现象的发生, 对于超过 8m 的墙肢长度,可以采取以下两种处理方法:①开施工洞:开施工洞即在施工时墙内留洞,完工时砌填填充墙, 把长墙肢分成短墙肢。②开计算洞: 是指在进行结构计算时设有洞, 施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式, 可以加强其它小墙肢的配筋能力。这种方式主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的剪力墙。
2、剪力墙连梁超筋的处理
剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋。实质是剪力不满足剪压比要求。连粱易超筋的部位,一般剪力墙结构中,在总高度的l/3左右的楼层;平面中当墙段较长时,多在其中部的连梁;某墙段中墙肢截面高度大小悬殊不均匀时,在墙肢处连粱易超筋。剪力墙连梁对剪切变形十分敏感,当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时,《高规》7225条给出了如下处理方法:①减小
连梁的截面高度。②抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。③当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可考虑在大震作用下该连梁不参与工作。当第l、2种措施不能解决问题时,可采用第3种措施来处理,即假定连梁在大震下破坏,不再约束墙肢。另外,可在易超筋的部位,连梁按铰接处理进行整体计算,但应注意结构层间位移比尚需满足规范要求。
3、 配筋设计
墙体的配筋率,目前规定在一、二、 三级抗震等级的剪力墙中, 竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应小于 0.25%;部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应小于0.3% ; 这配筋率比其在 80 年代前的配筋率: 0.07—0.1% 要大多了,和国外的配筋率 0.1—0.25% 的高者基本接轨, 这在高层或者较长的剪力墙结构中应该是合理的, 但对于低矮、 短小的剪力墙值得探讨。墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏, 同时起抵抗温度应力防止砼出现裂缝, 设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加, 特别在连梁部位或温度、 刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、 短的房屋, 其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。 墙的竖向钢筋主要起抗弯作用, 目前在一些多层剪力墙中计算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率, 应该包括边缘构件中的钢筋, 墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距不大于300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。
4、住宅楼底层框架柱网的设置
底层应为全框架,至少应是框架形式,即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱,且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大,一般控制在7.5m左右,并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上,底框结构大多为住楼,该跨度对应上部可分割为两开间(4.2m+3.3m或4.5m+3.3m),(大于4.2m,已为大开间,其面积比受到规范限制),而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1/5一l/8梁跨,如果柱网过大,会使梁断面及配筋出现异常现象,而上部悬墙数目增多,更会加重这种现象。控制柱网尺寸,给出规定限值,限制框架梁上的悬墙数目,对底层框架剪力墙结构来说非常重要。
结语
因此 ,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏 ,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则 ,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服 ,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。所以要注意结构设计中的问题,加大新技术的研究,这样建筑的结构设计就会更加安全、实用、可靠、经济。
参考文献
【1】建筑抗震设计规范规范.GB5001 I--2001.
【2】高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3—2002.
【3】方鄂华.高层建筑钢筋混凝土结构概念设计【M】.北京:机械工业出版社。2004.
关键词:房屋建筑;钢筋混凝土;框架结构;设计措施
Abstract: according to the author in recent years practice, the housing the advantages of the reinforced concrete frame mainly reflects in: flexible space space, it is light weight, saving material, etc. The article to the housing construction steel reinforced concrete frame structure characteristics, the scope of application, this paper expounds the design principle, the combination of case and discuss the specific construction measures.
Keywords: housing construction; Reinforced concrete; Frame structure; Measures designed
中图分类号:TU375文献标识码: A 文章编号:
0. 概 述
框架结构又统称为构架式结构。目前,房屋的框架按跨数分有单跨、多跨;按层数可以分有单层、多层;按立面构成可以分有对称、不对称;按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是钢筋混凝土框架,它包括现浇整体式、装配式、装配整体式等。其中这里面的装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工,效率较高,工程质量较好,其余的适合房屋建筑使用。
1. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构特点
根据笔者近年来实践来看,房屋建筑钢筋混凝土框架结构的优点主要体现在:空间分隔灵活,它自重轻,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
2. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构应用范围
根据现在建筑的使用性质来看,房屋建筑钢筋混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼等地方,也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力,以适用于较大的跨度;框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆等。但总体来说,现在施工框架结构种类比较多,在选择起来应灵活多变。
3.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计原则一般地,房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计应遵循一定的原则,这样方能确保房屋的建筑质量。
3.1遵循有抗震性能的原则。在结构设计中,对框架结构来说有足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。不仅要求结构具有足够的承载能力,还要求其有适当的刚度。房屋建筑结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关,过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角,剪力墙结构小于框剪结构,但均小于规范要求,且富裕量较大,说明两种结构体系满足刚度要求。
3.2遵循经济性原则。 在房屋建筑结构体系中,在保障节约资金的情况下确保工程质量是关键。根据笔者工作实践,通过对短肢剪力墙结构、框架一剪力墙结构、大开间剪力墙结构三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算,发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多,其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大,框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小,其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%,比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%,大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。
4. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计注意事项
房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计是个复杂多变的过程,笔者在此建议在设计中要注意以下几方面:
4.1抗震设计问题。房屋在抗震设计框架结构设计时,一般不要采用单跨框架。如果不可避免的话,建议可设计为框架-剪力墙结构,多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。但是,后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用,而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。
4.2框架结构选择。在目前的小高层结构体系里比较适合采用框架结构,笔者建议首先尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝脱开。如果建筑专业不允许,可通过加大端部开间的抗侧刚度达到限制结构扭转效应的目的。具体可将边框架的角柱断面增大,加大框架梁的高度,如条件允许,中间增加框架住,既增加框架的跨数。这些方法可以显著增加结构的抗扭刚度。
5.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计措施
根据笔者实践,结合案例来简单阐述下这方面的措施。某小区工程为6-8层钢筋混凝土框架结构体系,按8度抗震设防,场地土类别为Ⅲ类,各建筑单体设计基准期为70年,建筑安全等级为2级,建筑抗震类别为丙类。根据有关要求,柱混凝土强度等级:一~三层为C25,三层以上为C20;楼面为C20,屋面板、为C25密实性混凝土。
5.1计算分析。根据工程建筑要求,在房屋建筑结构设计时要考虑建筑结构的强度、刚度、稳定性三个基本指标。我们一般采用弹性设计方法,即在正常使用情况下,建筑结构构件处于弹性受力状态中,结构具有较大的刚度,这一点施工人员要做好这方面的计算分析。
5.2防雷主要措施。我们可以采取该工程住宅屋面采用φ12镀锌圆做避雷带,组成不大于20m×20m的网格。所有突出屋面的金属构件均应与避雷带可靠焊接。
这其中引下线利用柱内的两根直径大于φ16的对角主筋通长焊接作为避雷引下线,上端与避雷带连接,下端与地梁两根主筋焊接。
5.3梁、柱节点的设计。我们在房屋设计梁柱节点时,通常出现多根梁交叉在一起的现象,主次梁的负弯矩钢筋多层也会叠加在一起,这样会对梁截面截面造成较大的影响。这也是房屋在建时它的成本很难控制的一方面。在此,笔者建议可采取降低次梁底面的标高和降低主梁底面标高的有关措施来加以控制。
5.4变形的分析。一旦结构产生了过度变形,就会产生对之相对应的裂缝。一般来说,结构的过度变形是结构稳定性不足或者刚度不足的标志,它并没有直接反映出结构强度。导致结构变形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的质量和荷载等,结构变形是鉴定房屋安全的重要内容。所以在进行房屋安全鉴定时,需要对房屋的综合情况进行考虑。
参考文献
[1]韩秀女. 钢筋混凝土结构裂缝产生的原因[J]. 民营科技, 2010,(12)
[2] 张楠;朱兴财;;钢筋混凝土框架结构施工中的问题分析[J];民营科技;2010年02期
关键词:设计特点;高层建筑结构;方法
Abstract: High-rise building development in China can be said to be very rapidly, its height increasing, and the type and function of building is more and more complex trend. Structure of the system is also more diversified. This paper analyses of issues that is related to the design of high-rise building structure, and each structure analysis method from the characteristics of high-rise building structure design,
Keywords: design features of high-rise building structure; method;
中图分类号: TU3 文献标识码:A文章编号:
引言
高层建筑结构设计是一个长期且复杂的工作,设计过程中只要存在一丁点的错误,都可能对结构设计结果产生巨大的影响。
1高层建筑结构设计特点
1.1荷载大
高层建筑高度高,层数多,由结构自重、墙体重量、楼面、屋面活荷载及生活所需的基本设备等引起的竖向荷载大,竖向轴力与房屋高度成线性正比关系;由风荷载和地震作用引起的内力主要是弯矩和剪力,在结构底部产生的弯矩与结构高度的二次方成正比,结构顶点处的侧向位移与高度的四次方成正比;水平作用对高层建筑结构的内力、变形及建筑物的工程造价的影响占主导地位。即高层建筑结构的竖向荷载所引起的内力远大于低层建筑中竖向荷载可引起的内力,水平作用(荷载)成为高层结构设计时的主要控制荷载。
1.2侧移大
高层建筑结构的顶层侧移比低层建筑的大很多。而过大的侧移使人不舒服,使电梯运行困难,影响人们的正常工作和生活;侧移过大会使建筑开裂,甚至脱落,影响建筑物的美观、隔音等,脱落物造成人身安全事故;使结构出现附加变形和附加内力,使结构主体出现裂缝,严重的会引起房屋破坏或倒塌。在实际工程中应避免过大侧移,需加强抗侧刚度。
2高层建筑结构的相关问题分析
2.1结构的超高问题
在抗震规范和高规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度以为,增加了B级高度,处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2.2 短肢剪力墙的设置问题
在新规范中,对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
2.3结构的规则性问题
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2.4嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
2.5地基与基础设计方面
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,作为国家标准,仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准。
地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习,以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
2.6高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点,即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一,在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏,应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局,尽可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷载作用下,高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简面形式,当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。
2.7高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计,建筑师考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的构件所组成,因此结构必须能将它本身的重量传至地面,结构的荷载总是向下作用于地面的,而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系,所以,在建筑设计的方案阶段,就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
3各类结构体系采用的分析方法
3.1简体结构
简体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分类为:等效连续化方法、等效离散化方法。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。
等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架予结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。
3.2框架——剪力墙体系
框架——剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调建筑 建筑论文条件,可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。框架——剪力墙的计算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。
3.3 剪力墙体系
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法,此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用,但因其自由度较多,计算资源耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙转换层等应力分布复杂的情况。
4结语
在高层建筑结构设计中,结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择。
参考文献
[1] 赵西安. 现代高层建筑结构设计[M].科学出版社,2009
[2] 覃力. 高层建筑设计的一种倾向. 高层建筑与智能建筑国际学术研讨会,2002
关键字:高层建筑;建筑结构设计;对策探讨
Abstract: This paper first describes the characteristics of high-level design of building structures, and then extended to high-rise building design principles, with emphasis on the high-rise building structure analysis and countermeasures.Key words: high-rise buildings; building structure design; countermeasures
中图分类号:TU973文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)04-0020-02
高层住宅建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。那么,首先让我们了解高层建筑结构设计有什么特点呢?
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求和投资造价的高低等。它的主要特点包括以下几点:
1.1水平力设计
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
1.2抗震设计
在高层建筑结构设计中如有涉及到有抗震设防的,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
1.3轴向变形设计
采用框架体系和框架――剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时,此种轴向变形的差异将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁中间支座沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
二、高层建筑结构设计原则
2.1选用适当的计算简图
结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
2.2选择合适的基础方案
基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型与载荷分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下,同一结构单元不宜用两种不同的类型。
2.3选择合理结构方案
一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确,传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。总而言之,必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、电、水、暖等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。
应符合下列要求:
1)应具有必要的承载能力、刚度和变形能力;
2)应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力;
3)对可能出现的薄弱部位,应采取有效措施予以加强。
三、高层建筑结构的相关问题分析及对策探讨
3.1结构的超高问题分析及对策
在抗震规范和高规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度以为,增加了B级高度,处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
3.2嵌固端的设置问题分析及对策
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
3.3框支梁支放在剪力墙上的设计问题分析及对策
《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》对框支梁和框支柱的截面及配筋都有详尽规定,但对框支梁支放在混凝土剪力墙上时却未作任何规定或建议。事实上,当框支梁支放在混凝土剪力墙上时,相当于施加给剪力墙一个大的集中荷载,这个集中荷载包括竖向和水平向、集中压力和推拉力以及集中弯矩和扭矩。尽管剪力墙沿墙长度方向具有较强的承载能力,但垂直于剪力墙支放的框支大梁所传荷载的作用方向正是剪力墙的弱轴方向。因此,当框支梁直接支放在混凝土剪力墙上时,建议按以下方面考虑剪力墙的设计:
1)按底部加强部位无翼墙的要求,参照《高层建筑混凝土结构技术规程》有关对框支柱截面高度的限制,以及框支梁钢筋水平段的锚固要求等初步确定剪力墙的厚度;
2)在不小于框支梁宽度范围内的剪力墙中按框支柱要求设置暗柱,进行构造计算和配筋;
3)针对框支梁所传集中荷载进行局部抗力验算。
3.4结构调整问题分析及对策
目前在高层建筑的建筑平面形式中椭圆形建筑平面很受建设方的青睐。这种建筑形式现代感极强。但是这种建筑形式又有一个很大的弱点――结构扭转很大。为了减小或消除这一不利影响,我们首先要选择一种合理的结构形式,其次是在选定的结构形式上采取进一步改善结构扭转影响的技术措施。
3.5扭转问题分析及对策
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点,即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一, 在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏, 应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局,尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下, 高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简面形式,当需要采用不规则L 形、T 形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内, 同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。建筑结构的振动周期问题包含两方面: ①合理控制结构的自振周期;②控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。
四、结语
近年来,高层建筑发展十分迅速,建筑造型新颖独特,建筑物的高度与规模不断增加。随着高层建筑进一步的发展,满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型都将日趋复杂且多元化。实践表明在高层建筑的结构设计与施工过程中,设计、技术人员只有概念清晰,措施得当,才能不断地完善和发展高层建筑。
参考文献:
[1]谭文锐.李达能.高层建筑结构设计中问题之探究[J].广东科技,2007(6):150-151.
[2]赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京:科学出版社,2004.
关键词:SATWE;参数选取
正文:
SATWE是应现代高层建筑发展的要求,专门为高层结构分析与设计而开发的基于壳元理论的三维组合结构有限元分析软件,其核心是解决剪力墙和楼板的模型化问题,尽可能地减小其模型化误差,提高分析精度,使分析结果能够更好地反映出高层结构的真实受力状态。其参数选取是在使用PKPM设计软件对多层和高层建筑进行结构设计的过程中所必需涉及的关键工作,对建筑结构设计的合理性和安全性尤为重要。以下就2010版pkpm结构软件中SATWE部分设计参数选取作初步探讨。
由于篇幅有限,本文仅针对设计中容易出错的设计参数做初步探讨。
一、总信息
1水平力与整体坐标角参数意义:为地震力作用方向或者风荷载作用方向与结构整体坐标的夹角,逆时针为正。
由、于事先很难估算结构的最不利地震作用方向,所以一般先取0度。《抗规》5.1.1-2“有斜交抗侧力构件的结构,当相交角大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用”。如果SATWE计算后在计算书WZQ.OUT输出的“地震作用最大的方向”绝对值大于15度,应将该角度输入重新计算。但是要注意两点:(1)、改变此参数时,地震作用和风荷载的方向将同时改变。如果只要改变地震作用方向,不改变风荷载的方向,则此处参数不要改变,只在“地震信息”中输入附加地震作用方向即可。(2)、改变此参数时,图形会跟着旋转。
2、裙房层数意义:作为带裙房的塔楼结构剪力墙底部加强区高度的判断依据。《抗规》6.1.10条文说明:有裙房时,加强部位的高度也可以延伸至裙房以上一层,应从结构最底层起算(包括地下室)。裙房层数仅用作底部哩哩啦啦加强区高度的判断。规范针对裙房的其他相关规定,程序并未考虑,需要设计者自行完成。
3、转换层所在层号填写了此参数,程序即判断该结构为带转换层结构。为程序决定底部加强部位及转换层上下刚度比的计算和内力调整提供信息。对于水平转换构件和转换柱,还需在“特殊构件补充定义”中对构件属性进行指定。对于仅有个别结构构件进行转换的结构,可只在“特殊构件补充定义”中对构件属性进行指定,不需填写“转换层所在层号”,程序将仅执行对于转换构件的设计规定。应按PMCAD楼层组装中的自然层号填写。如有地下室,应从地下室起算。对于高位转换的判断,转换层位置以嵌固端起算。4、嵌固端所在层号规范中涉及到嵌固端的条文:《抗规》6.1.3-3规定了地下室作为上部结构嵌固部位时应满足的要求;6.1.10规定剪力墙底部加强部位的确定与嵌固端有关;6.1.14提出了地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时的相关计算要求;《高规》3.5.2-2规定了结构底部嵌固层的刚度比不宜小于1.5。参数选取:(1)当地下室顶板作为嵌固部位时,层号为“地下室层数+1”。此时,应注意:如果修改了地下室层数,应确认嵌固端所在层号是否需要相应修改。(2)如果在基础顶嵌固时,嵌固端所在层号为1。
5、对所有楼层强制采用刚性楼板假定一般仅在计算位移比和周期比时选择,在进行结构内力分析和配筋计算时不选择。SATWE对于地下室楼层总是强制采用刚性楼板假定。
6、强制刚性楼板假定时保留弹性板面外刚度主要针对板柱结构体系。在“强制采用刚性楼板假定”的条件下,是无法考虑板面外刚度,从而影响到柱内力的计算。此时,就需要选择本参数,弹性板面外刚度仍按实际情况考虑。
7、结构体系与旧版相比,增加了“部分框支剪力墙结构”、“单层钢结构厂房”、“多层钢结构厂房”、“钢框架结构”;取消了“短肢剪力墙结构”和“复杂高层结构”。值得注意的是,新版读入旧版数据时,“短肢剪力墙结构”自动转换为“剪力墙结构”;“复杂高层结构”自动转换为“部分框支剪力墙结构”。注意:框架-剪力墙结构中框架承担的地震倾覆力矩。如果框架部分承受的地震倾覆力矩≤结构总地震倾覆力矩的10%,按剪力墙结构进行设计;如果框架部分承受的地震倾覆力矩>结构总地震倾覆力矩的10%,按框架-剪力墙结构进行设计。
二、风荷载信息
1、X、Y向结构的基本周期程序初始给出的是根据规范里的简化公式计算出来的,一般与实际情况有些差别,所以通常的做法是:SATWE计算完成后,查看实际基本周期,然后回填,重新计算。
2、承载力设计时风荷载效应放大系数新规范修改条文,详见《高规》4.2.2条及其条文说明确定
3、设缝多塔背风面体型系数此参数在设计中容易被忽视。以变形缝为界定义多塔时,程序在计算各塔的风荷载时,对设缝处仍作为迎风面,计算风荷载偏大。采用此系数可以对设缝处遮挡面的风荷载进行扣减。遮挡面(设缝处的背风面)的指定:在“多塔结构补充定义”中进行指定。
三、地震信息
1、砼框架抗震等级、剪力墙抗震等级、钢框架抗震等级砼框架抗震等级、剪力墙抗震等级:多层按《抗规》表6.1.2确定,高层按《高规》3.9节确定。注意:(1)、框架-剪力墙结构中的框架的抗震等级,要根据框架承担的地震倾覆力矩的比例来确定,详见《高规》8.1.3条;(2)部分框架剪力墙结构:当转换层在3层及3层以上时,框支柱、底部加强部位的抗震等级宜提高一级,已为特一级时可不提高。详见《高规》10.2.6条。钢框架抗震等级:按《抗规》8.1.3条确定。
2、考虑偶然偏心考虑偶然偏心:《高规》4.3.3条及条文说明,“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响”,“当计算双向地震作用时,可不考虑偶然偏心的影响,但应与单向地震作用考虑偶然偏心的计算结果进行比较,取不利的情况进行设计”
3、考虑双向地震作用《高规》4.3.2-2条和《抗规》5.1.1-3条:“质量与刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响”。实际工作中,一般当位移比大于1.2时,考虑双向地震作用。
4、斜交抗侧力构件方向附加地震数、相应角度如果SATWE计算输出结果里的“地震作用最大的方向”绝对值大于15度,而且不要改变风荷载的方向,那么需要在此处输入该角度来计算地震作用。四、活荷信息
1、柱、墙、基础设计时活荷载《荷载规》4.1.2条,梁、柱、墙、基础设计时,可对楼面活荷载进行折减。梁折减:在PMCAD中进行;柱、墙、基础折减:在SATWE中进行。注意:此折减仅用于SATWE设计结果的输出。而SATWE传递到JCCAD的内力是没有折减的。
2、梁活荷不利布置最高层号《高规》5.1.8条:高层建筑结构内力计算中,当楼面活荷载大于4kN/m2时,应考虑楼面活荷载不利布置引起的结果内力的增大。
3、考虑结构使用年限的活荷载调整系数《高规》5.6.1条,γL为考虑结构设计使用年限的楼面活荷载调整系数,设计使用年限为50年时取1.0,设计使用年限为100年时取1.1。
五、调整信息
1、梁活荷载内力放大系数《高规》5.1.8条:高层建筑结构内力计算中,当楼面活荷载大于4kN/m2时,应考虑楼面活荷载不利布置引起的结果内力的增大;当整体计算中未考虑楼面活荷载不利布置时,应适当增大楼面梁的计算弯矩。《高规》5.1.8条条文说明:放大系数可取1.1~1.3,正负弯矩同时放大。如果“活荷信息”里已经考虑了楼面活荷载不利布置,此处应填1。2、薄弱层地震内力放大系数《高规》3.5.8条:1.25;《抗规》3.4.4-2条,不小于1.15。
3、梁刚度放大系数按2010规范取值根据《砼规》5.2.4,自动计算每根梁的楼板的有效翼缘宽度,按照T型截面与梁截面的刚度比例,确定每根梁的刚度系数。
4、按抗震规范第5.2.5条调整各楼层地震力《抗规》表5.2.5规定,抗震验算时,结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于给出的最小地震剪力系数。程序给出了一个控制开关,由设计人员决定是否由程序自动进行调整。若选择由程序自动进行调整,则程序对结构的每一层分别判断,若某一层的剪重比小于规范要求。则相应放大该层的地震作用效应。注意:本项调整只对剪重比和内力有影响,而对周期和位移没有影响。
5、指定薄弱层个数及相应薄弱层层号程序自动按刚度比判断薄弱层并对薄弱层进行地震内力放大,但对竖向构件不连续、承载力突变的楼层,不能自动判断为薄弱层,需要设计者在此指定。
6、0.2V0调整《抗规》6.2.13-1条、《高规》8.1.4条和9.1.11规定,侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,任一层框架部分的地震剪力,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架-抗震墙结构、框架-核心筒结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。程序对框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,将依据规范要求进行0.2Q0调整,设计人员可以指定调整楼层的范围。如果需要人为控制调整系数,可以在SATWE文件SATINPUT.OUT中给出。
以上对2010版pkpm结构软件中SATWE部分设计参数选取作初步探讨。论文中的不正确的地方,也请广大建筑结构设计工作者不吝赐教。
参考资料:
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010
《建筑结构荷载规范》GB50009--2001(2006年版)
关键词:高层住宅;结构设计;优化
中图分类号:TU973 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2011)023(C)-0303-02
高层住宅的发展和推广是解决城市发展带来的各种城市压力、人口压力、交通压力、居住压力等问题的必然途径,高层住宅的发展和推广可以有效的解决城市中心区域人口密度过大所引起住房问题,也为日后城市发展中,满足日益增长的人口住房需要提供了解决途径。高层住宅结构体系优化设计作为建筑设计的重要组成部分,论文重点探讨了高层住宅结构体系的合理性分析及结构构件的优化设计要点。
一、高层住宅结构体系及住宅发展趋势
(一)在高度较大的高层建筑中,应用较多的是框架―筒体结构、框架结构、筒中筒结构及多筒结构等结构体系。
1、框架结构体系。框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构,并同时承受水平荷载,适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的结构布置采用主次梁的作法为主,逐步向扁梁或无盖梁发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件,以受压应力为主。框架体系的整体结构的抗侧移和稳定主要靠框架结构自身,其结构侧向刚度差,侧向位移大,因此一般适用于10―12层50m高度以下的建筑。当建筑层数较多时,框架结构的内力和位移很大,不宜选用纯框架结构体系。
2、剪力墙结构体系。剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制,一般为3―8米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料,可分为全部为现浇的剪力墙,全部用预制墙板装配而成的剪力墙,内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好,刚度大,在水平力作用下侧向变形很小。墙体面积大,承载力要求也比较容易满足,抗震性能也较好。
3、框架―剪力墙结构体系。框架―剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点,又有较好的承受水平荷载的能力,是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。合理的结构设计,将能使框架、剪力墙两种不同变形性能的抗侧力结构很好地协同工作共同发挥作用。
(二)住宅发展趋势
住宅发展趋势有以下几个方面:1、结构体系自重的轻型化。结构体系中越来越重视采用轻质高强材料以减轻结构自重。2、结构体系的巨型化。建筑高度的不断提高和建筑使用功能上对特大空间的要求,促使巨型结构体系产生。3、柱网、开间扩大化。近几年,高层框架内柱网尺寸及高层剪力墙的开间尺寸有渐趋扩大之势。4、高层建筑结构体系中设置转换层。近年来国内外流行集办公、居住、商贸、娱乐为一体的高层综合体。为实现这种功能的综合化,结构选型往往是根据各部分建筑功能要求选择各自适宜的结构体系及合理的柱网尺寸,然后通过转换层的特殊处理将它们联系,组合在同一栋高层建筑中。
二、高层住宅建筑结构体系整体优化设计
(一)增加抗弯结构体系的有效宽度,以调整结构的抗侧刚度。这样做,是非常直接的,也是非常有效的。增加宽度可以直接增大抵抗力臂,从而减小抗倾覆力。从材料力学的基本知识可以知道,同样面积、抗倾覆力同结构宽度的关系不同形状,可以获得不同的其几何特征。例如:相等面积的条件下,工字形截面的截面惯性矩要大于矩形截面,而矩形截面又要大于圆形截面。根据这个原理,不难理解加大宽度以后,整个结构的抗侧刚度得到很大提高。在其他条件不变的前提下,侧移将按宽度增加的三次方的比例减小。当然,必须考虑“剪力滞后”的不利影响,结构体系中竖向构件的水平连接应具有足够的刚性,才能真正达到上述效果。
(二)设计结构分体系时,应使其构件以最有效的方式相互作用。例如,采用具有有效受力状态的弦杆和斜杆的析架体系;在钢筋混凝土抗震墙内配置交叉钢筋,以增强其抗剪能力;调整构件刚度,使框架的刚度比达到最优以取得良好的受力效果。
(三)增大最有效承受荷载构件的面积,充分发挥材料的自身强度,是结构工程师应该时刻考虑的问题以及应该具有的基本结构概念。例如,增大较低楼层框架柱和框架梁的截面高度或受压翼缘面积,就能够直接增大结构的抗侧刚度,有效减小侧向位移,从而改善结构的抗震性能。
(四)水平作用的传递主要是依靠楼板,并且目前几乎所有的结构分析理论所采用的基本假定都是楼板水平刚度无限大。故此,每一层楼盖应该具有足够的刚度和连续性,以起到水平隔板的作用,使各抵抗外力的构件能够协同工作成为整体,而非各自独立。
(五)选择合理的倒塌机制。结构之所以称之为结构,是因为它可以稳定地承受外荷载作用。高层建筑同多层建筑一样,当结构出现一定的塑性铰以后,整个结构变为机构,丧失承载能力。例如框架结构中,塑性铰应先出现在框架梁端,而不是出现在柱端;抗震墙结构和框架抗震墙结构中,塑性铰应先出现在连梁两端而不是出现在剪力墙或者框架柱端。
(六)设置多道设防体系。目前,世界工程抗震的主要思想基本上是一致的小震不坏,中震可修,大震不倒。由于地震作用具有不确定性,防止在罕遇烈度时建筑物发生倒塌,多道抗震防线概念对于实现这一目标是有效的,从而可以保障人民生命的安全。原则上讲,应优先选择不负担或者负担重力荷载很少的竖向支承构件,或者选择轴压比较小的抗震墙、实腹筒体之类的构件作为第一道防线,不宜选用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件,可以利用赘余杆件来增加多抗震防线。
三、结构构件的优化设计
上述主要是针对结构整体合理性的计算和调整,这一步则主要进行结构单个构件内力和配筋计算,包括梁,柱,剪力墙轴压比计算,构件截面优化设计等。
(一)软件对混凝土梁计算显示超筋信息有四种情况。当梁的弯矩设计值M大于梁的极限承载弯矩Mu时,提示超筋。在四级抗震及非抗震时混凝土截面受压区相对高度ξ>ξb,二、三级抗震时ξ>0.35(计算时取AS=0.3AS),一级抗震ξ>0.25(计算时取As=0.5AS),提示超筋。当大于《抗震规范》要求梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率2.5%时,提示超筋。混凝土梁斜截面计算结果不满足最小截面的要求时,则提示超筋。
(二)剪力墙超筋的情况。剪力墙暗柱超筋。软件中设定的暗柱最大配筋率是4%,而各规范以边缘构件方式给出了剪力墙主筋的配筋面积,没有最大配筋率。所以当程序给出剪力墙超筋的警告信息时,可以酌情考虑;当剪力墙水平筋超筋时则说明该结构抗剪承载力不够,应予以调整;当剪力墙连梁超筋时,通常表明其在水平地震力作用下抗剪承载力不够。规范中允许在地震作用下对剪力墙连梁的刚度进行折减,折减后的剪力墙连梁在都会出现塑性变形,即开裂。但在进行剪力墙连梁设计时,应考虑其配筋是否满弹性变形时承载力的要求。
(三)柱的轴压比计算。软件在计算考虑地震作用下柱的轴压比时,采用的是地震作用组合下的的柱轴力设计值;软件在不考虑地震作用下柱的轴压比时,采取的是非地震作用组合下的柱轴力设计值。因此对于同一个工程,考虑地震力和不考虑地震力时柱的轴压比计算结果会不一样。
(四)剪力墙的轴压比计算。为了保证结构在地震力作用下的延性,新的《高规》和《抗震规范》对剪力墙的轴压比均作了限制。需要指出的是,软件是按单向计算短肢剪力墙的轴压比时,与《高规》中规定按双向计算短肢剪力墙的轴压比有所不同。
(五)构件截面的优化设计。上述得出初始设置的构件截面和形状合理,但还应进行优化设计,使构件在满足受力要求的前提下节省材料。需要注意的是,在进行截面优化设计时,要考虑到构件截面的减小将对结构的周期、位移、地震力等一系列参数产生影响,降低结构的整体安全性,不可盲目地减小构件的截面尺寸。
作者单位:安徽省灵璧县房产管理局
参考文献:
[1]徐培福主编.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.