時間：2022-04-05 02:11:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；上部結(jié)構(gòu)；框支柱設(shè)計
1 工程概況
某工程采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上33層，建筑高度為99.70m。地下室作為停車庫，1～3層為商場；第4層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層；5層及以上為住宅樓。當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為6度，場地土類別為Ⅱ類；按100年重現(xiàn)期計算的基本風(fēng)壓值0.35kN/，地面粗糙度C類。
2.1抗震等級的確定
根據(jù)建筑平面使用功能要求，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)換形式為梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換梁板位于4層頂，為高位轉(zhuǎn)換層建筑?？拐鸬燃墳榭蛑Э蚣芤患墸袅Φ撞考訌姴课灰患墸袅Ψ堑撞考訌姴课蝗墶＝ㄖY(jié)構(gòu)安全等級二級；設(shè)計基準(zhǔn)期50年；結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50年。
2.2 上部與下部結(jié)構(gòu)的調(diào)整
本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點在于根據(jù)建筑功能要求設(shè)置的設(shè)備層層高僅為3m，使得轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度均較大于相鄰以下三層和相鄰上層的側(cè)向剛度，從而在結(jié)構(gòu)計算分析中需解決以下問題：
2.2.1 如何使高位轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比滿足《高規(guī)》附錄E的要求；
2.2.2 一層～三層的各層側(cè)剛度比（本層側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值）需滿足《抗規(guī)》表3.4.3-2規(guī)定；
2.2.3 經(jīng)計算分析，最大轉(zhuǎn)換梁截面為1300x2500，最小為1000x2000，形成框支柱的剪跨比小于1.5。根據(jù)《高規(guī)》第6.4.2條注3，剪跨比小于1.5的柱，其軸壓比限值應(yīng)專門研究并采取特殊構(gòu)造措施。
由于本工程的一層～三層作為商場，業(yè)主要求盡可能的減少上部住宅的落地剪力墻數(shù)量，以保證使用空間，給結(jié)構(gòu)設(shè)計增大難度。為保證主體結(jié)構(gòu)豎向剛度均勻，使轉(zhuǎn)換層上下剛度接近，避免剛度突變形成薄弱層并且滿足《高規(guī)》附錄E第E.0.2條和公式規(guī)定，抗震設(shè)計時等效側(cè)向剛度比宜接近1.0且≤1.3。因此采取以下措施解決上述的問題，具體措施包括以下幾個方面：
（1）轉(zhuǎn)換層上部在剪力墻滿足《高規(guī)》規(guī)定的各項控制參數(shù)前提下，盡量減少數(shù)量，增大結(jié)構(gòu)洞口，降低連梁高度，以減少上部樓層的側(cè)向剛度。
（2）與業(yè)主和建筑專業(yè)協(xié)商降低一～三層的層高，由原層高5.1m，4.2m，4.2m改為4.8m，3.9m，3.9m；以增大轉(zhuǎn)換層下部各層的側(cè)向剛度。
（3）增大轉(zhuǎn)換層以下各層墻體厚度。轉(zhuǎn)換層以下各層均按一層厚度取值為350～450mm厚，轉(zhuǎn)換層減小為300mm厚，上部為200～250mm厚，避免剛度突變；在一～三層周邊將部分磚墻改為剪力墻（新增，與上部剪力墻不對應(yīng)）以提高剪力墻的數(shù)量并增大側(cè)向剛度。
經(jīng)調(diào)整后，轉(zhuǎn)換層上、下剛度比均滿足《高規(guī)》附錄E的要求；一～三層的各層側(cè)剛度比亦滿足《抗規(guī)》表3.4.3-2規(guī)定。
2.3 設(shè)備轉(zhuǎn)換層的設(shè)置
為避免出現(xiàn)剪跨比小于1.5的框支柱，對設(shè)備轉(zhuǎn)換層的設(shè)置提出多個結(jié)構(gòu)方案進行比較：
設(shè)備轉(zhuǎn)換層采用輕鋼結(jié)構(gòu)體系，在主體結(jié)構(gòu)完成后再施工；不考慮該層參與主樓的整體計算分析。則轉(zhuǎn)換層的實際層高為6.9m。經(jīng)計算分析，轉(zhuǎn)換層的側(cè)向高度在保證建筑功能要求的前提下無法滿足 《高規(guī)》附錄E第E.0.2條中 “當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置第二層以上時，計算的轉(zhuǎn)換層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比不應(yīng)小于0.6”。
直接加高設(shè)備層層高為4.6m以滿足框支柱剪跨比大于等于1.5。這樣，建筑總高度大于100m，無法實現(xiàn)。
確定設(shè)備轉(zhuǎn)換層層高為3m。對剪跨比小于1.5的框支柱采取特殊構(gòu)造措施。這樣，最終采用方案。
由于目前國內(nèi)并沒有對剪跨比小于1.5的框支柱進行專門研究的規(guī)范和資料，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用幾點措施來提高框支柱的抗震性能和延性：（1）軸壓比限值降0.1，對于一級抗震的框支柱取0.5；（2）框支柱截面中部設(shè)置芯柱；（3）在框支柱內(nèi)增設(shè)交叉斜筋；（4）增大框支柱的配筋率和配箍率。
3 結(jié)構(gòu)計算分析
通過采用SATWE和PMSAP兩個不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進行整體內(nèi)力位移計算分析，計算時按結(jié)構(gòu)不規(guī)則且同時考慮雙向地震作用和平扭藕連計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。采用彈性時程分析法進行補充計算――根據(jù)建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用了兩組記錄地震波和一組人工模擬地震波進行計算對比。
剛重比大于1.4，能夠通過《高規(guī)》第5.4.4條的整體穩(wěn)定驗算；
剛重比大于2.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)。
通過以上數(shù)據(jù)顯示，計算結(jié)果正常，各項參數(shù)均滿足《高規(guī)》條文要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計能達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。
4 框支柱設(shè)計
框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性，對其軸壓比應(yīng)嚴格控制。
4.1 該工程框支柱抗震等級為一級，軸壓比不得大于0.6，對于部分因截面尺寸較大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性還與配箍率有密切關(guān)系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全長加密，且配箍率不得小于1.5%。
4.2 在工程中，個別框支柱還兼作剪力墻端柱，所以還應(yīng)滿足約束邊緣構(gòu)件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C55混凝土）即為1.82%?？蛑е鶠榉浅Ｖ匾臉?gòu)件，為增大安全性，對柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應(yīng)的增大系數(shù)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%。因為程序計算時，一般假定樓板剛度無限大，水平剪力按豎向構(gòu)件的剛度分配，底部剪力墻剛度遠大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考慮到實際工程中樓板的變形以及剪力墻出現(xiàn)裂縫后剛度的下降，框支柱剪力會增加，因而對框支柱的剪力增大作了單獨規(guī)定。
5 結(jié)束語
近年來，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，人們對高層建筑的功能要求趨向于多樣化、綜合化和全面化。為較為最常見的形式以上部為小開間的民用住宅，下部為大開間的商場或公共娛樂場所。從建筑功能上看，高層建筑上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要；而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網(wǎng)、少墻體，以滿足公共使用要求。然而，按照這樣的建筑形式進行結(jié)構(gòu)布置時，上部墻體多而密，下部柱網(wǎng)少而稀，即剛度上大下小。這與常規(guī)的結(jié)構(gòu)豎向布置的原則正好是相反的。為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。于是，帶轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)孕育而生，并在近年來得到較為廣泛的應(yīng)用。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：剪力墻 結(jié)構(gòu)設(shè)計選型 結(jié)構(gòu)分析 設(shè)計繪圖
一、 前言
近年來隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)已經(jīng)成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)， 在國家城鄉(xiāng)一體化統(tǒng)籌發(fā)展思路指引下，城市化進程加快，房地產(chǎn)開發(fā)和農(nóng)居安置房的建設(shè)開展的如火如荼。由于經(jīng)濟的發(fā)展，加之土地資源寶貴，所以高層住宅小區(qū)占了很大的比例。本文以具體的工程實例為例，系統(tǒng)的介紹高層住宅設(shè)計中結(jié)構(gòu)專業(yè)從結(jié)構(gòu)選型、經(jīng)濟分析，到豎向構(gòu)件布置、結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)造措施及繪圖細節(jié)，以供結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參考。
二、結(jié)構(gòu)選型與經(jīng)濟分析
確定建筑結(jié)構(gòu)方案應(yīng)綜合考慮房屋的重要性、設(shè)防烈度、場地類別、房屋高度、地基基礎(chǔ)和施工條件并結(jié)合結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)濟合理，選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。
在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段，首先考慮建筑的使用功能對內(nèi)部空間的需要。小空間平面布置方案，適用于住宅及旅館的客房部。在較低的樓房中，水平荷載處于次要地位，結(jié)構(gòu)的負荷主要以重力為代表的豎向荷載。高層建筑的受力特點是承受豎向荷載和水平荷載的作用，隨著建筑物高度的增加，水平荷載（風(fēng)或地震力）產(chǎn)生的內(nèi)力和位移迅速增加。以下介紹在高層住宅中使用最多的3種結(jié)構(gòu)體系.
1、 剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)房屋是將房屋的內(nèi)、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它既承擔(dān)垂直荷載、也抵抗水平力。因剪力墻是一整片高大的墻體、側(cè)面又有剛性樓蓋的支撐，故在其身平面內(nèi)有很大的側(cè)向剛度，屬于剛性結(jié)構(gòu)，能承受較大的水平荷載（剪力）、“剪力墻”即由此而得名。剪力墻墻肢截面高度與厚度的比值大于8，特點是整體性能 好，側(cè)向剛度大，水平力下側(cè)向位移小，并且由于沒有梁柱等外露或凸出部分，便于房間布置。剪力墻結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)、成熟、受力性能良好的結(jié)構(gòu)形式，其缺點是結(jié)構(gòu)墻體相對多、自重較大。綜合評價，這種結(jié)構(gòu)形式深受用戶和建筑是的歡迎，因而在許多高層住宅建筑中得到了光泛的應(yīng)用。 剪力墻結(jié)構(gòu)房屋是將房屋的內(nèi)、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它既承擔(dān)垂直荷載、也抵抗水平力。因剪力墻是一整片高大的墻體、側(cè)面又有剛性樓蓋的支撐，故在其身平面內(nèi)有很大的側(cè)向剛度，屬于剛性結(jié)構(gòu)，能承受較大的水平荷載（剪力）、“剪力墻”即由此而得名。
2.框架剪力墻結(jié)構(gòu)
框架剪力墻結(jié)構(gòu)是指由普通框架柱與一般剪力墻共同組成的一種結(jié)構(gòu)形式，由框架與剪力墻共同承擔(dān)荷載。它具有框架與剪力墻共同受力的優(yōu)點，又能獲得較大的房屋空間。但是由于現(xiàn)在建筑平面布置較靈活，框架布置非常復(fù)雜，很難形成規(guī)則的受力體系，并且隨著房間布局的變化，容易產(chǎn)生柱楞和凸出的大梁，影響建筑外觀和使用功能。同時，由于多次受力轉(zhuǎn)換，梁板的受力性能受到影響，提高了造價。
3.異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)
采用異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢截面高度與厚度的比值不大于4，柱肢受力情況復(fù)雜。由于對該結(jié)構(gòu)形式的抗震性能存在很多爭議，該結(jié)構(gòu)形式也一直沒有得到國家規(guī)范的承認，在很多地區(qū)的應(yīng)用受限。經(jīng)過近幾年的實驗和研究，該結(jié)構(gòu)形式通過了國家抗震規(guī)范的審查。規(guī)范對這種結(jié)構(gòu)形式的最大適用高度、使用范圍、抗震等級、一般剪力墻承受的地震傾覆力矩、墻肢厚度、軸壓比、截面剪力設(shè)計值、縱向鋼筋配筋率、體積配箍率等作了嚴格的規(guī)定。同時，由于結(jié)構(gòu)斷面較小，克服了框架剪力墻結(jié)構(gòu)適用性不好的缺點，該結(jié)構(gòu)形式受到了業(yè)主和用戶的歡迎。但必須明確的是，由于異型柱的斷面很小，梁柱節(jié)點核心區(qū)鋼筋密集，施工振搗困難，該結(jié)構(gòu)形式的力學(xué)性能和抗震性能被削弱，須仔細計算核心區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)形式是我國獨創(chuàng)的，主要是為了降低造價。
結(jié)論，在高層住宅中結(jié)合業(yè)主的意見、當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度，工程造價、建筑使用功能、當(dāng)?shù)貙彶闄C構(gòu)的認識等諸因素來決定的。應(yīng)該說，剪力墻結(jié)構(gòu)由于其良好的性價比受到設(shè)計人員的青睞。
四、剪力墻的平面布置
（1） 平面布置應(yīng)盡可能的分散、對稱、雙向。要盡可能的布置在建筑物的尤其是角部，以便減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，墻體盡量采用T型、L型、十字型，盡量避免一字型墻體。
（2） 建筑物的四角是保證結(jié)構(gòu)整體性的重要部位，在地震作用下，建筑物發(fā)生平動、扭轉(zhuǎn)和彎曲變形，位于建筑自交的結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力較為復(fù)雜，其安全性又直接影響建筑物角部甚至整體建筑的抗倒塌能力。
（3） 剪力墻的門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁。一、二、三級抗震等級剪力墻底部加強部位不宜采用上下洞口不對齊的錯洞墻，一、二、三級抗震等級剪力墻所有部位均不宜采用疊合錯洞墻。當(dāng)采用錯洞墻和疊合錯洞墻時，應(yīng)按有限元方法計算，并在洞口周邊采取加強措施，或?qū)B合洞口轉(zhuǎn)化為規(guī)則洞口。
（4） 避免采用較多的短肢剪力墻，當(dāng)結(jié)構(gòu)中有少量短肢剪力墻時，應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)范對其做加強措施。
五、墻肢長度和厚度的選取
1、墻肢的長度
剪力墻墻肢長度一般不宜大于8m。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有延性，細高的剪力墻（高寬比大于2）容易設(shè)計中彎曲破壞的延性剪力墻，從而可避免脆性的剪切破壞。當(dāng)墻的長度很長時，為了滿足每隔墻段高寬比大于2的要求，可通過開設(shè)洞口將長墻分成長度較小、較均勻的聯(lián)肢墻，洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁（其跨高比宜大于6），使其可近似認為分成了獨立墻段。
2、墻肢厚度的選取
規(guī)定剪力墻的最小厚度，其主要目的是保證剪力墻出平面的剛度和穩(wěn)定性能。其厚度要求見表1。
對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，規(guī)定其抗震等級應(yīng)必表1中規(guī)定的抗震等級要高一級采用。故除6度區(qū)外，短肢剪力墻的抗震等級至少為一級。對于住宅建筑，填充墻厚一般為200mm，相應(yīng)剪力墻墻厚也取為200mm。住宅層高一般為2.8～3.0m，故墻厚取200mm，除底層加強區(qū)的一字型短肢剪力墻外，均能滿足規(guī)范要求。
對于無地下室的高層住宅，因其基礎(chǔ)埋深一般在2.5m以上，則底層墻體高度會在5.0m以上，若按層高1/16確定墻厚，將超過300mm，大于填充墻厚度。為避免出現(xiàn)這種情況，在布置剪力墻時，應(yīng)結(jié)合建筑平面，盡量不用一字型剪力墻，而采用L、T、Z、十字型等截面形式，且使翼緣長度大于其厚度的3倍，這樣一方面墻體抗震性能更好，另一方面墻厚也可取為剪力墻無支長度1/16。由于住宅建筑中剪力墻肢長一般小于3.0m，故厚度采用200mm滿足構(gòu)造要求。
六、剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施以及施工圖應(yīng)注意的一些問題
1、類似“細腰”型平面的“腰”的寬度應(yīng)滿足國家規(guī)范和地方性建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在高層住宅中一般為兩個電梯，則兩個電梯洞口間的板的位置，需要采取措施加強其連接作用。常用的措施是，加強薄弱區(qū)或“腰”區(qū)的板厚（厚度可取120mm），并雙層雙向配筋的方式與于加強。
2、《高規(guī)》2010版7.2.27中提到的梁端鋼筋滿足錨固長度的問題，當(dāng)設(shè)置梁頭在建筑功能上使用不便時，且計算數(shù)據(jù)不是很大時，梁端可采用細鋼筋（如直徑14mm）來滿足錨固長度，畫梁圖時應(yīng)該注意。
3、在剪力墻施工圖中可采用墻身水平鋼筋替代邊緣構(gòu)件鋼筋的畫法，對于約束邊緣構(gòu)件可以參見標(biāo)準(zhǔn)圖集11G101-1，構(gòu)造邊緣構(gòu)件可以參見下圖的做法。此做法在滿足相關(guān)規(guī)范的情況下，可以一定程度的降低含鋼量，即經(jīng)濟又合理。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：小高層住宅；結(jié)構(gòu)形式；結(jié)構(gòu)方案
中圖分類號：TB482.2文獻標(biāo)識碼：A
1小高層住宅的優(yōu)越性
隨著住宅層數(shù)的增加,容積率的提高,同等規(guī)模的居住區(qū)的用地面積也會相應(yīng)減少。小高層住宅能有效地節(jié)約用地。住宅設(shè)計應(yīng)以人為本。電梯的使用,體現(xiàn)了對人的關(guān)懷。小高層住宅電梯的使用,不僅解決了垂直交通問題,方便居民(尤其是老齡居民)的出入,而且大大提高了房屋的居住品質(zhì)。小高層住宅由于采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)體系,整體性、抗震性都大大優(yōu)于多層磚混結(jié)構(gòu)。小高層住宅的經(jīng)濟性體現(xiàn)在電梯的優(yōu)化設(shè)計和土建費用較低方面?？傊?小高層的整體投入低于高層,其中7層～9層的小高層住宅的投入只略高于多層住宅,但由于節(jié)約了土地,也就減少了資源浪費、節(jié)省了大筆的費用。
2小高層住宅的基本結(jié)構(gòu)形式
2.1框架結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)一般適用干多層結(jié)構(gòu)和小高層結(jié)構(gòu)，適用高度范圍在60.0m以下(6度設(shè)防)框架結(jié)構(gòu)具有布置靈活，可以有較大的室內(nèi)空間等特點。填充墻采用輕質(zhì)隔墻可以減輕結(jié)構(gòu)自重，但是框架柱內(nèi)凸會影響戶型的實際使用面積，并影響家具的布置，有時由于住宅中房間分隔的不規(guī)則性又造成柱網(wǎng)的難以布置?！陡咭?guī)》在第4.8.2條中規(guī)定，對高度大干30.0m的框架結(jié)構(gòu)建筑，在抗震為6度設(shè)防的地區(qū)，抗震等級為三級，sATwE程序計算結(jié)果為：在水平荷載(風(fēng)荷載及地震荷載)作用下，水平位移與層間位移比為最大(1／1200)；由于框架柱作為唯一的抗水平力構(gòu)件，軸壓比限值為0.90，故框架柱截面尺寸較大。并且由于建筑的造形或使用的要求，會形成框架的一端位于柱上、另一端位于梁上的現(xiàn)象，或幾根框架柱不在同一條軸線上，形成單跨框架現(xiàn)象，從而成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)。在需要考慮到抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于框架粱柱截面比較小，剮度比較低，抗震性能又差，如果采用砌體填充墻，在地震中會損壞嚴重并且修復(fù)費用高，所以對高層結(jié)構(gòu)不宜采用。
2.2異型柱框架結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)形式派生于框架結(jié)構(gòu)形式，具有框架結(jié)構(gòu)的特點，此外，它與墻同寬的異型柱解決了建筑平面使用問題。據(jù)《混凝土異型柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程~JGJ1492006第3.1.2條規(guī)定：抗震設(shè)防為6度時，異型柱結(jié)構(gòu)適用于高度為24m以下的房屋。由于異型柱在受力性能方面(比如受剪承載力、節(jié)點承載力以及延性等)比普通矩形柱差，它無法滿足比較高的建筑物在抗側(cè)力以及軸力等方面的要求。所以，相對來說異型柱框架結(jié)構(gòu)在抗震性能方面是最差的一種結(jié)構(gòu)形式。但由于能夠解決住宅室內(nèi)無柱角的問題，在多層中還是有比較好的應(yīng)用市場。
2.3普通剪力墻結(jié)構(gòu)
普通剪力墻結(jié)構(gòu)一般用于高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是在30層左右的高層結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)形式的特點是根據(jù)建筑平面布局來設(shè)置鋼筋砼墻，使用剪力墻以解決建筑平面的使用問題。它的優(yōu)點是整體剛度大，抗震性能好，水平位移小，居住舒適。剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，否則對結(jié)構(gòu)受力及抗震均不利。若剛度太大，周期太短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，造成不必要的材料浪費；但如果剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，則會影響建筑物的使用。對于小高層住宅來說，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟性具有十分重要的作用。
2.4框架剪力墻結(jié)構(gòu)
在近幾年的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用比較廣泛。這種結(jié)構(gòu)形式既具備框架結(jié)構(gòu)布置靈活的優(yōu)點，又具備較好的抗震性能，缺點是其框架柱的內(nèi)凸也會影響到戶型的使用面積及家具的布置。在這種結(jié)構(gòu)形式中，由于框架柱主要承受豎向荷載，軸壓比限值較框架結(jié)構(gòu)有所放寬，但是考慮到框架柱的構(gòu)造要求，若在實際計算中軸壓比大于0．90，柱配筋則可能比較大，所以與框架結(jié)構(gòu)一樣存在上述的建筑使用問題。
2.5異型柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)形式派生于框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式，與墻同寬的異型柱解決了建筑平面使用問題。在抗震方面，異型柱主要承受豎向荷載，水平位移及層間位移大大減小，但是異形柱的肢長較短，所以當(dāng)建筑物較高時，異形柱無法滿足軸力和抗側(cè)力的要求。以抗震為6度設(shè)防的地區(qū)為例，建筑物高于18.0m抗震等級即為三級，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的總高度要小于45.0米，柱中距要小于7.20米，這點比框架結(jié)構(gòu)的60.0米上限的要求嚴格。
2.6短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)形式的特點是根據(jù)建筑物平面布置的要求而在其凹凸轉(zhuǎn)角處布置各種形式的短墻肢，主要有“一型、Y型、+型、T型、Z型、Y型”等各種形式。在使用這種結(jié)構(gòu)形式時，結(jié)構(gòu)布置極其靈活，可以將管道井、電梯間和樓梯間等部位四個側(cè)面的剪力墻均布置短肢剪力墻，也可以根據(jù)需要布置一些長肢墻，所以基本上能滿足建筑物的使用布置和豎向受力要求。不過由于短肢剪力墻在抗震性能方面較弱，而且在地震區(qū)應(yīng)用的經(jīng)驗也不多，所以為了安全起見，在抗震方面，對這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用范圍、抗震等級、最大適用高度、墻肢厚度、軸壓比、截面剪力設(shè)計值、縱向鋼筋配筋率等方面都有較嚴格的規(guī)定限制。目前的短肢剪力墻體系小高層建筑由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室，基礎(chǔ)則采用樁筏基礎(chǔ)，對樁基礎(chǔ)進行合理選型，將對整個地下室設(shè)計的經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響。
3小高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體指標(biāo)控制
3.1總體信息的設(shè)置與控制。
電算判斷結(jié)構(gòu)抗震是否可行的主要依據(jù)是在風(fēng)荷載和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，結(jié)構(gòu)的振型曲線，自振周期以及風(fēng)荷載和地震作用下建筑物底部剪力和總彎矩是否在合理范圍中。總體信息的設(shè)置對這幾組電算限值的影響是十分明顯的。因此，合理設(shè)置總體信息的數(shù)值，才能正確地判別結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件截面尺寸是否可行。譬如說建筑物剛度太大，周期太短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，就會造成不必要的材料浪費；但剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，又會影響建筑物的使用。這里以小高層住宅常用的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，有以下幾組數(shù)值值得注意：
（1）抗震設(shè)計時，宜考慮平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于 15，對多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的 9倍，且計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的 90%。
（2）計算各振型地震影響系數(shù)所采用的結(jié)構(gòu)自振周期應(yīng)考慮非承重墻體的剛度影響予以折減，當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時，剪力墻結(jié)構(gòu)可取 0.9 ～ 1.0，框架剪力墻結(jié)構(gòu)可取 0.7 ～ 0.8。
（3）在內(nèi)力與位移計算中，抗震設(shè)計的框架剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度可予以折減，節(jié)減系數(shù)不宜小于 0.5。
（4）樓層層間最大位移與層高之比的限值 u/h 不宜小于1/1000 且第一自振周期為平動周期，周期大小約為層數(shù)的 0.06～ 0.08 倍之間。
3.2 高層結(jié)構(gòu)的平面及豎向布置。
在高層建筑的一個獨立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡單，規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的平面布置。豎向體形宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。
（1） 結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減小扭轉(zhuǎn)的影響，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移是A 級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的 1.2 倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的 1.5 倍。
（2） 當(dāng)樓板平面比較狹長、有較大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時，應(yīng)在設(shè)計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響。樓面凹入或開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的 30%；在扣除凹入或開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于 5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應(yīng)小于 2m。
（3）高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)為 55m，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)為 45m。
（4）抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的 80%。
3.3 高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計。
高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計，應(yīng)綜合考慮建筑場地的地質(zhì)狀況、上部結(jié)構(gòu)的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發(fā)生過量的沉降或傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應(yīng)注意與相鄰建筑物的影響，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下設(shè)施等的正常使用與安全。常用的高層建筑基礎(chǔ)類型有筏形基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)等。筆者所在地區(qū)的淺層土體承載力較低，持力層埋深一般大于 25m，較多選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁基礎(chǔ)。樁基承臺可選用：柱下單獨承臺、雙向交叉梁、筏板承臺、箱型承臺。目前的剪力墻體系小高層由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室。基礎(chǔ)則采用樁筏基礎(chǔ)。如何對樁進行合理選型，將對整個地下室設(shè)計的經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響。
3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻應(yīng)沿主軸或其他方向雙向布置，避免單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻布置必須均勻合理，自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且X，Y兩向剛重比接近。
（1）在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)避免一字形剪力墻和短肢剪力墻，若出現(xiàn)則盡量布置成長墻（h/w>8）。短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為 5 ～ 8 的剪力墻，一般的剪力墻是指墻肢截面高厚比大于 8 的剪力墻。短肢墻的厚度不應(yīng)小于 200mm，7、8 度抗震設(shè)計時，宜設(shè)置翼緣。
（2）剪力墻墻體配筋一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計算及規(guī)范建議的最小配筋率即可，即一、二、三級抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.25%，四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于 0.20%，雙排鋼筋之間采用φ6@600 600 拉筋。
（3） 一、二級抗震設(shè)計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第 7.2.16 條設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；其余剪力墻應(yīng)按第 7.2.17 條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件即可。由于規(guī)范中已有十分詳細的規(guī)定，這里不再重復(fù)了。
關(guān)鍵詞：剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；高層住宅
Abstract: the city is developing rapidly, high-rise building more and more. And the shear wall structure is an important part of the high-rise building, the shear wall structure design affects the safety of the high-rise building. This paper, from the top of the house of the shear wall structure design, in combination with the some of their actual experience, the shear wall structure design puts forward opinions.
Keywords: shear wall; Structure design; High-rise residential
中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
一般十層及十層以上或房屋高度超過28米的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其它民用建筑稱為高層建筑，由于高層建筑的投入比較大，施工期也比較長，所以要格外注意建筑的質(zhì)量和安全問題，確保建筑可以正常施工和使用。高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)注重概念設(shè)計，重視結(jié)構(gòu)的選型和平面、立面布置的規(guī)則性，加強構(gòu)造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系。比如框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)等等。而剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅中運用廣泛。
剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：截面計算、連梁布置、配筋構(gòu)造、墻肢等。在高層建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)對其安全質(zhì)量尤為重要。
一 關(guān)于剪力墻的概要
1.概念
剪力墻結(jié)構(gòu)是指用鋼筋混凝土墻來替代框架結(jié)構(gòu)的柱，使其能承擔(dān)各種荷載引起的內(nèi)力，并且能控制結(jié)構(gòu)水平力，是用鋼筋混凝土墻承受水平和豎向作用的一種結(jié)構(gòu)形式。
2.特點
（1）剪力墻可以節(jié)約層高、充分利用空間。（2）剪力墻抗側(cè)能力強，承載能力優(yōu)越，適用于高層建筑。（3）可以吸收地震的能量大，因為剪力墻自身的重力大。（4）對于一些想要改變室內(nèi)格局的居住者，剪力墻建筑因為結(jié)構(gòu)原因，很難滿足居住者的這個要求。（5）剪力墻工程造價高，施工起來比較麻煩。
3.分類
（1）壁式框架：壁式框架是洞口尺寸很大，墻體肢線和連梁線這兩的剛度差不多的墻。其受力特點的彎矩圖的突變發(fā)生在樓層處，并且基本上所有的樓層都會有反彎點。（2）整體小開口剪力墻：整體小開口剪力墻是開洞仍然比較小但是洞口面積大于15％。其受力性能可以按整體懸臂梁考慮，并且還要考慮墻肢的局部彎矩。其彎矩圖在整個墻肢高度上沒有反彎點，而在連梁處發(fā)生突變。（3）實體墻：實體墻就不開洞或者開洞不超過墻的15％。其受力特點和整體懸臂梁比較類似，墻肢法向應(yīng)力呈線性分布，破壞形態(tài)和偏心受壓柱相似。整體高度上變形主要是彎曲型，無反彎點和突變。（4）雙肢或多肢剪力墻：是墻體開洞很大或者洞口成列布置。其受力特點和整體小開口剪力墻比較類似。受力特點與整體小開口墻相似。
二 剪力墻設(shè)計過程中的問題
1.要點
（1）高層建筑中自重等一些豎向負荷很多，足以使柱產(chǎn)生很大的軸向變形，這樣就會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生很大的影響，對預(yù)制構(gòu)件的下梁長度產(chǎn)生影響。同時也會對構(gòu)件的側(cè)移和剪力有所影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計也不夠安全。
（2）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo)是結(jié)構(gòu)延性。高層建筑結(jié)構(gòu)在地震時變形比低層建筑變形更大。為了防止高層建筑的倒塌，具有比較強的變形能力，要保持結(jié)構(gòu)的足夠延性。
（3）高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素是側(cè)移。水平荷載的側(cè)移變形是隨著建筑高度的不斷增加而增大的，所以側(cè)移應(yīng)該控制在有關(guān)規(guī)定的限度內(nèi)。
（4）高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計決定性因素是水平荷載。因為結(jié)構(gòu)是由豎向負載產(chǎn)生的彎矩和軸力的大小，只和建筑高度一次方成正比；而水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩和豎構(gòu)件里產(chǎn)生軸力的，和建筑高度兩次方成正比；還有一般建筑的豎向荷載都是定值，而地震作用和風(fēng)荷載等一些水平荷載，數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力的特性不同，而有不同的幅度變化。
2.設(shè)計原則
為了保證建筑的質(zhì)量和安全，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)都會有一些設(shè)計原則。剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置；抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大。
剪力墻墻肢截面，應(yīng)按規(guī)則去設(shè)計。門窗洞口最好能上下對齊并且成列布置，形成很明顯的墻肢和連梁?？拐鹪O(shè)計方面對小于3級抗震能力的剪力墻，底部加強部分不要用錯洞墻來設(shè)計。同時還要保證剪力墻布置時連續(xù)的、自上而下的布置，避免剛度突變，影響其安全。在設(shè)計剪力墻時，除要滿足其位移限值要求以外，還要保證框剪結(jié)構(gòu)里的各個抗側(cè)力元件都要滿足安全、合理、經(jīng)濟的要求。在剪力墻數(shù)量方面，設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，剪力墻框剪部分，承擔(dān)剪力必需大于等于剪力墻底部總作用力的20%，也可以是不小于各層框架所受的地震總剪力中最大數(shù)值的1.5倍。
3.剪力墻計算
剪力墻要按偏心受壓、斜截面受剪或平面外軸心、偏心受拉承載力來計算。在集中荷載的作用下，墻內(nèi)沒有暗柱的應(yīng)該進行局部的受壓承載力計算。規(guī)范中規(guī)定，抗震設(shè)計雙肢剪力墻中，墻肢不要出現(xiàn)小于偏心受拉；當(dāng)任何一個墻肢大于偏心受拉的時候，另一個墻肢的剪力設(shè)計值和彎矩計值應(yīng)該乘以增大系數(shù)的1.25。因為要是雙肢剪力墻里的任何一個墻肢小于偏心受拉，那么這個墻肢就很多可能導(dǎo)致其抗剪承載力不足；當(dāng)墻肢大于偏心受拉時，則墻肢就會容易出現(xiàn)裂縫，會導(dǎo)致其剛度降低。
剪力墻結(jié)構(gòu)計算的軟件有很多。比如三維桿一系薄壁柱空間分析方法或者是空間桿一墻組元分方法。在軟件輸入中，有兩種主要的方式：一是直接輸入整片墻，然后再墻體開洞；另一種是按照墻肢進行輸入，墻肢之間要設(shè)有鋼筋混凝土土梁。在計算過程中，這兩種方法只能選擇一種，如果一個結(jié)構(gòu)同時輸入兩個方法，計算就會出現(xiàn)誤差。
4.連梁的設(shè)計
剪力墻結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁是指兩端與剪力墻相連且跨高小于5的梁。對連梁，在豎向荷載下的彎矩，所占的比例較小，水平荷載下產(chǎn)生的反彎使連梁對剪切的變形比較敏感，很容易出現(xiàn)剪切裂縫這樣的問題。
關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)分析
Abstract: with the high-level residence is becoming more and more popular, for structure design personnel for the high-rise residential structure form, structure the design requirements of the deep and detailed research also is imperative. The current situation of the high-rise residential general use of the shear wall structure. This article through to shear wall layout of research, analysis and calculation income various performance indicators, and finally reach the purpose of optimizing design scheme.
Keywords: high building; The shear wall structure; Structure analysis
中圖分類號：TU398+.2文獻標(biāo)識碼：A文章編號：
1 工程概況
某3#住宅樓位于內(nèi)蒙古包頭市青山區(qū)。建筑面積13258m2，為地下1層地上18層的剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑總高度49.2m。該工程的設(shè)計使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為丙類。建筑抗震設(shè)防烈度為8度，基本地震加速度為0.2g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類。
2房屋基礎(chǔ)選型
本工程為帶有地下室的剪力墻結(jié)構(gòu)，地質(zhì)情況良好，優(yōu)先選用筏板基礎(chǔ)。持力層為礫砂層，地基承載力特征值為280kpa。合理選擇筏板厚度及邊緣外挑長度也直接影響結(jié)構(gòu)整體安全。3#樓依據(jù)地勘報告，筏板厚度最終取為1400mm，外挑長度1200mm.。試算時取h=1200mm，配筋偏大，由于周邊與裙房、地下車庫相鄰，有一些框架柱會落在3#樓筏板上，局部增加外挑長度，滿足柱沖切板要求。
3#樓建筑長度55.2m，超過規(guī)范要求的剪力墻伸縮縫最大間距45m。但為了保證建筑功能要求、平面、立面的整體性，故設(shè)計中未考慮伸縮縫的設(shè)置，而是在跨中1/3處設(shè)置了后澆帶。
3結(jié)構(gòu)平面布置
首先，根據(jù)剪力墻布置原則，應(yīng)雙向均勻布置，避免扭轉(zhuǎn)的影響，且x、y兩方向的剛度不宜相差太大。
出于對抗震有利的考慮，布置剪力墻時，盡量使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心重合，質(zhì)心與剛心越接近，越能減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。剪力墻盡量布置成L、T字形，盡量避免一字形墻的出現(xiàn)。本工程為抗震8度設(shè)防區(qū)，尤其避免短肢剪力墻的出現(xiàn)。對于跨高比較小的洞口盡量避免剪力墻開洞布置。如圖1所示，為剪力墻平面布置圖。
4 結(jié)構(gòu)豎向布置
根據(jù)抗震設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)的承載力和剛度宜從下到上逐漸減小，變化宜均勻。豎向剛度變化主要體現(xiàn)在豎向構(gòu)件截面尺寸的變化和混凝土強度等級的變化.。為了避免剛度突變，豎向構(gòu)件截面尺寸和混凝土強度等級不要在同一樓層同時發(fā)生變化。
圖1 剪力墻平面布置圖
5 結(jié)構(gòu)分析
對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，剪力墻的布置在滿足規(guī)范的前提下有很大的靈活性，因此結(jié)構(gòu)方案并不是唯一的，可能不同的人做出的不同方案都有可能滿足設(shè)計要求。通過軟件計算，很多年輕的結(jié)構(gòu)工程師往住不假思索，只要電算通過就認為萬事大吉直接出施工圖了。其實，在眾多方案當(dāng)中，看似可行但并不是每一種都是合理的。不是結(jié)構(gòu)構(gòu)件不超筋、位移比滿足要求，就是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的終極目標(biāo)。近幾年，地殼越來越不穩(wěn)定，地震頻頻光臨，業(yè)界越來越關(guān)注抗震設(shè)計，越來越流行的一個詞是“概念設(shè)計”，概念設(shè)計其實比結(jié)構(gòu)計算更重要。試想，如果拿來一個項目，在我們最初制訂結(jié)構(gòu)方案的時候，比如結(jié)構(gòu)體系，我們都沒有正確的選擇，那么，就算它的計算再完美，也不可能是一個優(yōu)秀的設(shè)計，更何況，這種設(shè)計結(jié)果也很難完美。我們在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下，還要能做到經(jīng)濟、合理，并不是簡單的事情，是要用心思考，用心去衡量的。
為了滿足抗震要求，尤其是8度設(shè)防的地區(qū)，設(shè)計人員一般盡可能多的布置剪力墻，強度是滿足要求了，但因為墻肢過多，結(jié)構(gòu)整體剛度變大，地震力也隨之增大，帶來的直接后果就是配筋量增多，那更實際上的情況就是業(yè)主關(guān)注的鋼筋用量，混凝土用量也必然增多。而如果一味追求經(jīng)濟的節(jié)省，而將剪力墻布置的太少，也不合理，剛度小結(jié)構(gòu)太柔，又可能滿足不了位移的要求。
綜上所述，我們?nèi)绾巫龊酶拍钤O(shè)計，將抽象的理論如何具體到實際工程中呢？
對于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，工程師可以對各個構(gòu)件進行具體設(shè)計的前提是，合理控制結(jié)構(gòu)的整體性能。
以本工程為例進行分析。3#樓長度為55.2m，超過規(guī)范限值45m，出于對抗震有利的考慮，布置剪力墻時，盡量使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心接近，減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)建筑平面不規(guī)則，剪力墻無法對稱布置時，應(yīng)綜合對比考慮如何減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。通過實踐證明，經(jīng)驗總結(jié)，沿建筑周邊設(shè)置剪力墻，可以有效的增強結(jié)構(gòu)抗扭剛度，而在結(jié)構(gòu)形心周圍增強構(gòu)件剛度，對抗扭剛度影響不大，而對整體側(cè)向剛度的增強非常有利。本工程平面規(guī)則，剪力墻布置均勻?qū)ΨQ。通過應(yīng)用PKPM-satwe軟件計算得出，x方向最大層間位移角為1/1316，y方向最大層間位移角為1/1234，控制兩方向?qū)娱g位移角在1/1300左右，若太小，接近規(guī)范限值1/1000，考慮到建筑超長，偏于不安全；若太大，剛度也隨之增大，吸收地震力大，經(jīng)濟上考慮不合理。在考慮偶然偏心影響下，最大層間位移與平均層間位移的比值，X方向是1.18，Y方向是1.22，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)》3.4.5條要求：“A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍”的限值?？紤]扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的振動周期T1=1.8430（平動），T3=1.4987（扭轉(zhuǎn)），T3/T1=0.813
6結(jié)語
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，越來越強調(diào)概念設(shè)計的重要性，準(zhǔn)確的概念分析可以幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計人員得到合理的結(jié)構(gòu)布置方案。剪力墻布置方案對結(jié)構(gòu)的受力性能和經(jīng)濟性能都有影響。通過對結(jié)構(gòu)各項性能指標(biāo)的分析，可以達到優(yōu)化設(shè)計方案的目的。
參考文獻:
關(guān)鍵詞：框支剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)布置；構(gòu)造措施
1. 引言
由于對使用功能和美觀上的要求，越來越多的高層建筑的底層經(jīng)常會設(shè)計成大開間的架空層、大堂等。為了滿足這種建筑使用功能的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計時通常會設(shè)計成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。由于框支-剪力墻結(jié)構(gòu)上、下剛度突變，構(gòu)件不連續(xù)，傳力復(fù)雜，在地震作用下框支層將產(chǎn)生很大的內(nèi)力和塑性變形，抗震性能差，易造成震害。因此，設(shè)計時應(yīng)對底部薄弱層從抗震承載力和延性兩方面采取措施提高抗震性能。本文對框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計及軟件應(yīng)用情況進行簡要介紹。
1 工程簡介
某住宅小區(qū)建筑面積12980m2，其中人防地下室1 層，層高4.6m，裙房2 層，層高分別為5.1m，5.4m，3 層以上為住宅，層高為3.0m。地面以上共19 層，總高 61.8m。地面以上1、2 層為商業(yè)用房，需要盡可能大的自由靈活空間，3 層以上為住宅。本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)周期為50年，安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，位移計算時采用50年一遇風(fēng)壓0.65kN/ m?，強度計算時采用100年一遇風(fēng)壓0.75kN/ m?。抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g。場地土類別為Ⅲ類。
2 概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)布置
本工程轉(zhuǎn)換層以下為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)，本工程底部加強部位剪力墻及框支柱抗震等級為二級，非底部加強部位剪力墻抗震等級為三級。設(shè)計時從以下幾個方面作為概念設(shè)計的出發(fā)點。
2.1 平面布置
平面布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、均衡對稱，盡量使荷載與結(jié)構(gòu)剛度中心重合，以避免或減少扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響。本工程在樓梯間及電梯間較薄弱處，均布置有落地剪力墻并形成了落地筒體，在建筑物兩側(cè)也設(shè)置了落地剪力墻，并在橫向布置有間距10.4m的落地剪力墻。墻體布置既分散又均勻。
2.2 豎向布置
豎向布置主要是要控制轉(zhuǎn)換層上、下剛度的突變，應(yīng)盡量強化轉(zhuǎn)換層下部的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，使轉(zhuǎn)換層上下部的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度及變形特征盡量接近。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整轉(zhuǎn)換層上下剪力墻布置及落地剪力墻的厚度，本工程最終計算結(jié)果，X 方向轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比為0.80，Y 方向轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比為0.95，均滿足規(guī)范要求，且轉(zhuǎn)換層上下部的結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度基本接近，能夠
有效的緩解構(gòu)件內(nèi)力和變形的突變。
2.3 轉(zhuǎn)換構(gòu)件選擇及布置
轉(zhuǎn)換層是建筑物中不同結(jié)構(gòu)形式相連的關(guān)鍵點，它既是下部結(jié)構(gòu)的封頂，又是上部結(jié)構(gòu)的“空中基礎(chǔ)”，在整個建筑結(jié)構(gòu)體系中起著至關(guān)重要的連接紐帶作用。由于結(jié)構(gòu)豎向傳力構(gòu)件的不連續(xù)，造成結(jié)構(gòu)上部荷載不能直接傳給下部對應(yīng)構(gòu)件，而是通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分配，再向下傳遞。因此，轉(zhuǎn)換構(gòu)件相當(dāng)重要而且受力比較復(fù)雜，必須保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可靠有效的工作。因此，在布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時，要注意盡可能使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上，盡量避免多級復(fù)雜轉(zhuǎn)換。梁式轉(zhuǎn)換受力明確，傳力簡潔，計算模型簡單，計算軟件比較成熟，而且施工方便，
因此本工程設(shè)計采用梁式轉(zhuǎn)換，并且因受建筑功能限制，轉(zhuǎn)換層為主次梁轉(zhuǎn)換方案。這種方案由框支主梁承托剪力墻并承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪力墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?，還需承受轉(zhuǎn)換次梁傳給的剪力、扭矩和彎矩，并且框支主梁易發(fā)生剪切破壞。故設(shè)計時應(yīng)對框支梁進行應(yīng)力分析，按應(yīng)力校核配筋，并加強配筋構(gòu)造措施。為避免框支梁上部剪力墻對框支梁產(chǎn)生不利的扭轉(zhuǎn)影響，平面布置時剪力墻截面中心線應(yīng)與框支梁截面中心線對齊，與框支柱截面中心重合?？蛑又車鷺前迦∠嗽绣e層布置。
6.結(jié)構(gòu)計算結(jié)果
本工程采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWE軟件和PMSAP軟件進行計算分析和對比。結(jié)構(gòu)分析計算時，僅取主樓范圍計算，裙樓不參與計算。由于SATWE與PMSAP總體計算結(jié)果比較接近，下面以SATWE計算結(jié)果為例作介紹。
本工程計算振型數(shù)為15個，計算結(jié)構(gòu)顯示抗震計算時的振型參與質(zhì)量：X向為97.99%，Y向為99.69%，均大于90%。振型數(shù)滿足要求。剪重比Qx=2.22%，Qy=2.13%。均大于1.6%，滿足規(guī)范要求。計算基本周期及扭轉(zhuǎn)因子，空間振型的周期：T1=2.1977（Y方向平動系數(shù)0.96），T2=1.9356（X方向平動系數(shù)0.97）；T3=1.6537（扭轉(zhuǎn)系數(shù)為0.99）。T3/T1=0.752
3構(gòu)造措施
1）本工程采用的混凝土強度等級表1，均滿足規(guī)范要求。
2）轉(zhuǎn)換層樓板作為重要的傳力構(gòu)件，承擔(dān)著完成上下部分剪力重分配的任務(wù)，作用不可忽視，因此必須有足夠的剛度保證。設(shè)計時采用180mm 厚現(xiàn)澆混凝土樓板，配筋為Ф12@150 雙層雙向，每個方向的配筋率均為0.42%，大于規(guī)范規(guī)定的0.25% 的要求。同時，與轉(zhuǎn)換層相鄰樓層的樓板均予以加強，轉(zhuǎn)換層以下樓板的厚度為150mm 厚，配筋為Ф12@150 雙層雙向， 轉(zhuǎn)換層以上樓板的厚度為150mm 厚，配筋為Ф10@150 雙層雙向。
3）底部帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強部位的高度可取框支層加上框支層以上兩層的高度及墻肢總高度的1/8 二者的較大值，本工程剪力墻底部加強部位取框支層加上框支層以上兩層的高度，即基頂～18.170，墻體兩端設(shè)有翼墻或端柱，并按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）設(shè)置有約束邊緣構(gòu)件，框支層以下落地剪力墻厚度350mm，配筋Ф12@200，配筋率大于0.3%，框支層以上底部加強部位剪力墻配筋為Ф10@200，已
適當(dāng)加強。
4）由于轉(zhuǎn)角窗的存在，局部整體性有較大的削弱，對結(jié)構(gòu)整體抗扭不利，故采取以下加強措施：將雙向懸挑邊梁截面高度加高以增加連梁剛度，房間樓板加厚至130mm，并且在轉(zhuǎn)角剪力墻之間設(shè)置200×130 的暗梁，形成配筋拉結(jié)板帶，以增加局部整體性。
結(jié)束語
1）框支剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)充分重視選擇合適的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式，對薄弱層部位從抗震承載力和延性兩方面采取措施提高抗震性能。同時應(yīng)注重概念設(shè)計，采取必要的加強措施從整體上形成良好的結(jié)構(gòu)抗震體系。
2）控制好轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比試框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一，適當(dāng)加大底部落地剪力墻厚度或適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層以上剪力墻的數(shù)量、長度是有效調(diào)整轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的方法之一。
3）結(jié)構(gòu)剛度太大，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震作用變大而導(dǎo)致配筋量增加，照成浪費；結(jié)構(gòu)剛度太小，會使結(jié)構(gòu)在正常使用條件下位移偏大，影響承載力、穩(wěn)定性和使用。應(yīng)合理布置構(gòu)件，滿足剛度適宜原則，既要滿足安全度要求，又要使結(jié)構(gòu)具備一定的延性，改善結(jié)構(gòu)的變形能力。
參考文獻
1.《抗震規(guī)范設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010
關(guān)鍵詞：高層剪力墻結(jié)構(gòu)布置短肢剪力墻設(shè)計要求
中圖分類號：TU318文獻標(biāo)識碼： A
引言
隨著城市土地資源的緊缺，高層住宅正在大規(guī)模興建。剪力墻結(jié)構(gòu)具有室內(nèi)空間合理、墻面平整、美觀實用的特點，且剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，用鋼量較省，能有效地減少側(cè)移,具有較好的抗震性能，而被廣泛使用。
剪力墻平面布置
在高層建筑中剪力墻布置是否合理，直接影響著房屋的抗震性能。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻最好沿主軸方向或其他方向進行雙向布置，盡量避免單向布置，增強房屋在兩個方向上的抗側(cè)剛度。剪力墻的平面布置應(yīng)本著盡可能均勻、對稱的原則，盡量使墻面結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心完全重合，從而減少扭矩。內(nèi)外剪力墻應(yīng)盡量拉通、對直。剪力墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻的抗側(cè)力剛度不宜過大。為充分發(fā)揮剪力墻的抗側(cè)力剛度和承載能力，增大剪力墻可利用空間，剪力墻的間距不宜太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。判斷結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度與剪力墻數(shù)量的適應(yīng)程度，可以選用經(jīng)驗公式T=(0.05~0.06)n，其中n為結(jié)構(gòu)層數(shù)。公式計算出來的T1值與建模計算的周期T2相比較．TI>T2則表示剪力墻偏多，可適當(dāng)減少剪力墻數(shù)或開些適合的大洞來減小墻的剛度，反之則需要增加剪力墻數(shù)量。
2.剪力墻豎向剛度應(yīng)均勻
在豎向，剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變，對于建筑功能等原因造成的豎向不連續(xù)，導(dǎo)致了剛度突變等問題，可以通過加厚墻體和提高砼等級的方法，使結(jié)構(gòu)在豎向上剛度趨于均勻。
3.墻肢的高寬比例應(yīng)合理
剪力墻的結(jié)構(gòu)必須具備延展性，優(yōu)化高寬比例能夠使房屋在地震中的延性得到提升。剪力墻的高寬比例最好是大于2，如果剪力墻的長度太大影響了剪力墻在抗震中的延展性，則應(yīng)當(dāng)在合適的位置開設(shè)洞口使長度減小。同時，要注意墻體間是否形成均勻的獨立墻段。
短肢剪力墻的合理使用
A短肢剪力墻的應(yīng)用范圍
高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，全部采用短肢剪力墻的設(shè)計是不科學(xué)的，因為它的抗震性能很差，對高層建筑的安全性無法保障。所以，在設(shè)計時通常把一般剪力墻和短肢剪力墻進行結(jié)合，且其所占比例不能過多。即使設(shè)計有較多短肢剪力墻的情況下，也要對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的高度進行適當(dāng)?shù)慕档汀τ诓煌叨群涂拐鸺墑e的高層建筑，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其高度和地震級別進行選擇。
B加強短肢剪力墻的相關(guān)措施
（1）短肢剪力墻的優(yōu)點在于有一定的延性，在抗震中起著很大的作用，但其承受力沒有一般剪力墻和筒體強。所以，在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)考慮到它的不足，從而在設(shè)計當(dāng)中提高其抗震等級（比一般剪力墻或筒體高出一個等級）。
（2）普通剪力墻在重力荷載的作用下，產(chǎn)生的軸壓比，當(dāng)針對一、二、三級抗震能力設(shè)計時，其軸壓比不能大于0.4至0.6。因此，對于短肢剪力墻的設(shè)計應(yīng)當(dāng)比一般剪力墻的軸壓值至少降低0.05。
（3）對短肢剪力墻布置鋼筋問題上，應(yīng)該在縱向上對鋼筋的分量進行提高，尤其在底部的鋼筋數(shù)量不能低于1.2％，而在底部之外的部分則不低于1％。
（4）在剪力值的要求中，出于對短肢剪力墻性能的考慮，應(yīng)當(dāng)在其底部進行一定的加強，同時對底部以外的部分進行相應(yīng)的調(diào)整，并增大抗震的系數(shù)。其目的在于增強短肢剪力墻的抗損壞性。
（5）在短肢剪力墻的厚度方面，一般情況下要求其厚度不能低于200毫米。在非抗震性房屋建造時，應(yīng)當(dāng)對房屋的高度進行控制，并且加大墻肢的厚度。
剪力墻約束邊緣構(gòu)件
剪力墻約束邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻，約束邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度和箍筋配箍特征值應(yīng)符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求。實際施工我們發(fā)現(xiàn)剪力墻的截面形狀對墻的延性影響很大，矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力墻差。通過研究分析表明增加墻肢截面兩端的翼緣能顯著提高墻的延性；因此在矩形墻兩端設(shè)約束邊緣構(gòu)件不但能較顯著地提高墻體的延性，還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動提高抗剪能力。當(dāng)剪力墻肢軸壓比很小時，剪力墻在水平力作用下也能具備比較大的塑性變形能力。故高規(guī)7.2.14條規(guī)定了可以不設(shè)約束邊緣構(gòu)件的剪力墻的最大軸壓比。但墻肢軸壓比小于高規(guī)7.2.14條規(guī)定值時應(yīng)按高規(guī)7.2.16條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。
6.剪力墻加強部位的分析
（1）為了使房屋抗震性得到提升，應(yīng)該對塑性鉸的部位進行加強處理。而且在加強時應(yīng)當(dāng)有明確的措施，避免對剪力墻頂層及樓道重點處理，卻忽視了對塑性鉸部分的加強，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震的不合理。
（2）剪力墻底部往往會出現(xiàn)塑性鉸，所以在出現(xiàn)時要采取辦法對周邊范圍進行加強，使剪力墻的延性變得更強，提高在地震中的抗破壞能力。剪力墻底部的加強高度應(yīng)該根據(jù)剪力墻自身總體高度來加以處理，一般情況下應(yīng)該選取剪力墻的墻肢高度的十分之一和底部兩層的較大值進行加強。
剪力墻連梁超筋的處理
剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中連梁超筋是一種常見現(xiàn)象。連梁的超筋，實質(zhì)是剪力不滿足剪壓比要求。連梁易超筋的部位，一般剪力墻結(jié)構(gòu)中，在總高度的1／3左右的樓層；平面中當(dāng)墻段較長時，多在其中部的連梁；某墻段中墻肢截面高度大小懸殊不均勻時，在墻肢處連梁易超筋。剪力墻連梁對剪切變形十分敏感，當(dāng)剪力墻連梁不滿足連梁的尺寸要求時，《高規(guī)》7．2．26條給出了如下處理方法：
(1)減小連梁的截面高度。
(2)抗震設(shè)計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性調(diào)幅。
(3)當(dāng)連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，
可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，墻肢應(yīng)按兩次計算所得的較大內(nèi)力進行配筋計算。當(dāng)?shù)趌、2種措施不能解決問題時，可采用第3種措施來處理，即假定連梁在大震下破壞，不再約束墻肢。另外，可在易超筋的部位，連梁按鉸接處理進行整體計算，但應(yīng)注意結(jié)構(gòu)層間位移比尚需滿足規(guī)范要求。
結(jié)束語
剪力墻結(jié)構(gòu)體系在住宅項目上具有很大的優(yōu)勢，應(yīng)用廣泛，這就要求廣大設(shè)計人員充分了解這種結(jié)構(gòu)形式，了解其受力特點、破壞機理，掌握正確的設(shè)計方法、步驟，合理的分析具體問題，解決問題。這樣結(jié)構(gòu)的安全性才能有可靠的保障。
參考文獻
【l】GB500l0—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社
【2】GB5001l一2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社
關(guān)鍵字：高層住宅；結(jié)構(gòu)設(shè)計；技術(shù)性
中圖分類號：TU318文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：
高層住宅的工程質(zhì)量直接關(guān)系著人們的生命安全，而影響高層住宅工程質(zhì)量的因素主要是設(shè)計質(zhì)量及施工質(zhì)量。其中高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計又直接的影響著建筑之后的安全性、舒適性、經(jīng)濟性及合理性。如何設(shè)計出更安全更合理經(jīng)濟的高層建筑備受關(guān)注。如今對高層建筑的設(shè)計主要是通過設(shè)計好的平面及豎直方向布置，設(shè)定出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)格然后通過電腦計算出最終結(jié)果。但如果在過程中標(biāo)注存在不合理不完善的地方，將會對整體的高層住宅建筑埋下不安全的因素，造成大量資源浪費，甚至讓人身安全不能得到保障。分析高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中的技術(shù)性問題，明白其原則及特點，才可以更好的為人民服務(wù)。
一、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
（一）容積率高
高層住宅有著極高的容積率，可以緩解人口住宅壓力，相對單層或低層住房來言，高層住宅的容積率達到了單層或低層住宅容積率的幾十或百倍以上的容積率。
（二）節(jié)省性強
高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以節(jié)省城市的土地使用面積，有助于城市景觀的改造，讓人們在更好的環(huán)境下生活。
（三）荷載量大
高層住宅因為層較多，其使用的鋼材也較多。因此高層住宅結(jié)構(gòu)受到的自重或風(fēng)力或地震等豎直和水平方向上的荷載量較大。加上其地基和基礎(chǔ)設(shè)計尤為復(fù)雜，基礎(chǔ)上的荷載也是很大。
二、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
（一）安全性及耐久性原則
高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵行安全性原則，安全第一，高層住宅的安全與否關(guān)系著眾多人的生命問題，在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要將安全性原則放在首位。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也要遵循耐久性的原則，在選擇結(jié)構(gòu)體系及建筑材料的時候，要嚴格把關(guān)，保證建筑耐久性。
（二）舒適性原則
因為是住宅設(shè)計，所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，充分的營造適宜居住的結(jié)構(gòu)，要符合舒適性原則，滿足住戶的要求，如室內(nèi)采光、溫度、隔音效果和戶型規(guī)模等問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候還要將居住者是否進行空間分割的問題考慮在內(nèi)，在設(shè)計剪力墻的問題上，要盡可能的采用大開間進行布置。
（三）經(jīng)濟性原則
在進行高層住宅設(shè)計之前，要充分的掌握施工地點的特性，在保證建筑安全性、耐久性和舒適性原則之后，要選擇最為合適的最為經(jīng)濟的構(gòu)造設(shè)計。因為設(shè)計方案所帶來的成本將會直接的影響到房屋的造價問題，所以要在設(shè)計高層住宅結(jié)構(gòu)的時候，在保證質(zhì)量的前提下，采用經(jīng)濟型設(shè)計方案。
三、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)性分析
（一）在對于高層住宅建筑在結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性、剛性、及整體穩(wěn)定性和承受能力等問題上，有著一個宏觀的綜合限值。一般是在高層建筑結(jié)構(gòu)的高寬比例中提出限值的大小。限值是可以突破的，在滿足了剛重比、剪重比和層間位移等要求之下，高寬的比例是可以突破限值的限定。但因為高寬比的增加，會造成建筑在結(jié)構(gòu)層次水平方向中增加了諸如剪力墻等抗側(cè)力構(gòu)件，這樣就會出現(xiàn)兩側(cè)構(gòu)件上出現(xiàn)了不平衡的抗側(cè)力，從而增加了結(jié)構(gòu)的造價，并對結(jié)構(gòu)整體的性能、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)剛性要求變得更高。
（二）針對建筑平面采用呈線型的結(jié)構(gòu)的高層住宅，因為長度增大，將會造成兩端主軸方向側(cè)向剛度出現(xiàn)不同，甚至?xí)休^大的差異。當(dāng)建筑位置位于風(fēng)力較大的地點，建筑受到的風(fēng)力荷載加大，為了滿足位移的要求就需要在橫向上增加剪力墻，增加剪力墻也使得主軸方向的剛度差異擴大。為了解決這種問題，要在進行設(shè)計的時候，就要控制好兩個主軸方向在振動周期比上小于0.8.
（三）如今出現(xiàn)了很多的高層住宅建筑可以進行商住兩用，在設(shè)計此類建筑結(jié)構(gòu)的時候，底層的層高會比較高，而在二樓及其以上層則會比較低，這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)，很容易導(dǎo)致在建筑底層出現(xiàn)軟弱層。存在軟弱層的建筑抗震性能十分的差。面對這種問題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)上，就要采用好措施，大幅度的增加底層結(jié)構(gòu)的剛度，并保證底層的剛度大于上一層剛度的百分之七十。如果底層剛度大于上層剛度的兩倍或超過兩倍時，再采取抗力構(gòu)件增加的方式來增加底層的剛度是十分困難的，這時候則需要加大底層抗側(cè)力構(gòu)建的厚度或?qū)挾龋蛟黾佣訕前宓膭偠葋肀苊獬霈F(xiàn)軟弱層的現(xiàn)象。
（四）在高層住宅設(shè)計技術(shù)中，要防止產(chǎn)生拉托效應(yīng)。一般來說，在梁和剪力墻屬于垂直配置的情況下，梁的端部是可以進行鉸接的方式進行處理，而支座處鋼筋則需要按照構(gòu)造的要求進行合理配置。當(dāng)頂部鋼筋水平端長度不滿足設(shè)計時，可以在支座的剪力墻中設(shè)置小角鋼或焊短鋼筋等方式，以機械操作方式來增加連接的強度，避免拉托效應(yīng)的存在。
（五）躍層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計在技術(shù)問題上要注意建筑整體的穩(wěn)定性，因為一般的躍層住宅建筑在設(shè)計中沒有樓板，采用挑空樓層的方式。沒有樓板的存在就將對整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成了一定的影響。所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)中注意按照構(gòu)造的特點，增加剪力墻厚度以達到穩(wěn)定整體的作用。
（六）在一些高層住宅設(shè)計結(jié)構(gòu)中技術(shù)上采用的是全部剪力墻的方式，相對的就加大了柱子的荷載量。因為純剪力墻結(jié)構(gòu)隔層才存在樓板，加上陽臺等其他自重都會增加柱子的承載力，所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)時要注意加強柱子的延性，提高柱子本身在水平方向上的抗剪能力，也可以在柱子之中設(shè)置芯柱或型鋼，或提高縱向鋼筋配筋率也可以提高柱子延性。
（七）在進行復(fù)式高層住宅設(shè)計時，要注意加大樓板的厚度并加大樓板的配筋率，因為復(fù)式住宅中，很多客廳頂部經(jīng)常會出現(xiàn)開洞的現(xiàn)象，加上樓梯或其他的開洞面積，會讓整個樓板的開洞面積很大，增加樓板厚度或配筋率有利于維護整體建筑的穩(wěn)定。
四、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)性優(yōu)化
（一）剪力墻的技術(shù)優(yōu)化
設(shè)計剪力墻的關(guān)鍵在于連接設(shè)計，對剪力墻的技術(shù)優(yōu)化，可以提高建筑的抗震作用，保證建筑安全。在滿足結(jié)構(gòu)的剛度后，要從經(jīng)濟和抗力等因素全面綜合的考慮，然后進行對抗側(cè)力的布置，對抗側(cè)力的布置不能純碎的增加剪力墻的數(shù)量。剪力墻配置要遵循著均勻的原則，分布在周邊，并根據(jù)水平位移的限值，盡量的保證最低量的剪力墻。
（二）結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)優(yōu)化
高層建筑的設(shè)計應(yīng)該能在使用的期限內(nèi)滿足居住用戶的要求，如果實際建筑沒有達到設(shè)計壽命，則主要因素為設(shè)計結(jié)構(gòu)中建筑結(jié)構(gòu)問題，建筑結(jié)構(gòu)的不合理會降低房屋的可靠性和使用壽命，所以在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分的優(yōu)化設(shè)計，讓整體建筑結(jié)構(gòu)符合要求，達到設(shè)計效果。
（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震性能的技術(shù)優(yōu)化
在進行圖紙設(shè)計的時候，要根據(jù)抗震標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，高層住宅的振型數(shù)不可低于8，尤其是建筑的結(jié)構(gòu)層數(shù)越多，就需要增加其建筑剛度，就需要更高標(biāo)準(zhǔn)的振型數(shù)，讓建筑擁有更好的抗震性能。
五、結(jié)語
根據(jù)我國的基本國情，高層住宅已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢，在進行高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要遵循其設(shè)計的原則，分析結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的技術(shù)性問題，并對技術(shù)進行優(yōu)化，最終打造出高質(zhì)量、低成本、舒適型的宜居高層住宅區(qū)，滿足人們的需要，造福于人民。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：小高層住宅；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計
Abstract: as the current rapid development of real estate market, small high-rise residential also appear constantly. Residential building structure is made of steel and concrete whole casting and become, have building high quality and good lighting conditions, eye shot is open, and many other advantages, now has more and more become the object of the person that buy a house place favour. Short-shear walls are now emerging as the small high-rise residential structure, more and more the building designers have to use. This paper is small high-rise residential short-shear walls the problem of structure design in-depth analysis and discussion, the paper first expounds the short shear wall design principle, then analyzes the short shear wall structure design method, the last of the full text are summarized, which is expected to for the current residential building shear wall structure design of the optimization and provide some development can be used for reference.
Keywords: small high-rise residential; Short-shear walls; Structure design
中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
伴隨著我國當(dāng)前房地產(chǎn)市場的快速發(fā)展，小高層住宅也不斷出現(xiàn)。小高層住宅的結(jié)構(gòu)是由鋼筋與混凝土整體澆筑而成的，具有建筑質(zhì)量高、采光條件好、視野開闊等諸多優(yōu)點，目前已經(jīng)越來越成為廣大購房者所青睞的對象。短肢剪力墻作為目前新興的小高層住宅結(jié)構(gòu)，為越來越多的建筑設(shè)計師所使用。本文就小高層住宅短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題進行深入分析與論述。
一、短肢剪力墻的設(shè)計原則
在開展短肢剪力墻的設(shè)計時，首先需要注意保證剪力墻結(jié)構(gòu)具有適度的剛性，明確剪力墻結(jié)構(gòu)的傳力路徑，建筑方案的設(shè)計同剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合，從而保證短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅能夠滿足小高層住宅的建筑功能，又能夠具有較高的經(jīng)濟性與安全性。具體說來，短肢剪力墻的設(shè)計原則主要包括以下幾個方面：
1、分散、均勻、對稱原則。分散、均勻原則指的是短肢剪力墻每一面的抗側(cè)強度相當(dāng)，避免剛度較大的短肢剪力墻承受過于集中的壓力。對稱原則能夠使短肢剪力墻的質(zhì)心與剛心相一致，從而盡可能的降低建筑物所承受的扭矩。
2、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計量適度。小高層住宅建筑內(nèi)不應(yīng)當(dāng)都設(shè)計為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，如果設(shè)計的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)比較多，可以采用在豎向交通中心區(qū)設(shè)計普通剪力墻來一起承擔(dān)水平力。
3、依據(jù)結(jié)構(gòu)受力需求確定長短與數(shù)量
在小高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)結(jié)構(gòu)受力的需求來設(shè)計短肢剪力墻的長短與數(shù)量。除此之外，還可以通過基本自振周期的方式來進行短肢剪力墻布置合理性的判斷。
4、短肢剪力墻在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)盡可能的拉直、對齊，從而有效與連梁共同構(gòu)成抗側(cè)力構(gòu)件。除此之外，由于在小高層住宅的平面外邊緣以及拐角處，極易產(chǎn)生集中性較強的應(yīng)力，所以需要設(shè)計短肢剪力墻來滿足建筑對平面剛性以及抗扭的需要。
5、如果施工過程中采用的是普通的樓板，那么在進行短肢剪力墻設(shè)計時應(yīng)當(dāng)保持較小的間距，從而有效防止普通樓板自身產(chǎn)生較大的變形，否則就需要在施工時改用預(yù)應(yīng)力樓板。
6、在短肢剪力墻相鄰的洞口之間以及洞口與墻體邊緣之間應(yīng)當(dāng)避免小墻肢的設(shè)計產(chǎn)生。筆者通過實驗證明，當(dāng)墻肢的寬度與厚度的比值低于3的情況下，小墻肢比大墻肢在受到荷載反復(fù)作用時開裂的時間更早，即便是提高配筋水平，也不能避免小墻肢受到破壞的時間比大墻肢更早。
二、短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
本文主要從短肢剪力墻的設(shè)計以及短肢剪力墻配筋構(gòu)造兩個方面對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法進行分析與論述。
（一）短肢剪力墻的設(shè)計
短肢剪力墻的設(shè)計應(yīng)當(dāng)包括墻肢設(shè)計以及連梁設(shè)計兩個部分，筆者就從這兩個方面對短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析：
1、墻肢的設(shè)計
在進行墻肢設(shè)計時，要對墻肢的截面進行受彎與受剪等方面的計算，除此之外，還應(yīng)當(dāng)通過正截面偏心受托、偏心受拉的計算，在集中荷載作用下還需要再計算短肢剪力墻的局部受托承載力。在墻肢設(shè)計時，不僅要滿足最小配筋率的要求，而且還應(yīng)以此為依據(jù)進行墻肢端部受力鋼筋的確定，也就是約束邊緣構(gòu)件或者構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱筋，再依據(jù)斜截面抗剪計算結(jié)果，確定墻肢腹板水平分布的鋼筋。
2、連梁設(shè)計
小高層住宅中的連梁可以看做是一個耗能構(gòu)件，連梁設(shè)計的科學(xué)與否能夠直接影響到短肢剪力墻的力學(xué)性能。這是由于各個墻肢都是通過連梁連接在一起，并形成聯(lián)肢墻共同發(fā)揮作用的，連梁對墻肢的約束直接關(guān)系到小高層住宅的抗震性能，并且會產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)小高層住宅梁的跨與高的比值小于5時，按連梁進行設(shè)計，當(dāng)跨與高的比值大于5時，就應(yīng)當(dāng)按照框架梁進行正截面受彎承載力的計算，控制混凝土壓區(qū)高度，連梁的正截面配筋，按矩形截面構(gòu)件計算，取上、下配筋的較大值，按對稱配筋置于梁截面上、下部位，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅百分之七十至百分之八十來解決。除此之外，由于短肢剪力墻的剛度相對較小，這就增加的連梁受剪破壞的可能性，所以，在進行小高層住宅連梁的設(shè)計中需要注意應(yīng)當(dāng)盡可能的避免連梁剪切破壞先于彎曲破壞，連梁應(yīng)當(dāng)進行斜截面受剪承載力計算，滿足強剪弱彎的要求。依據(jù)斜截面抗剪計算所得的箍筋沿全跨加密設(shè)置。對于個別連梁，由于它的跨度比較小，剛度又比較大，在地震的作用下是允許連梁局部開裂的，可以將連梁的剛度予以折減，但是折減系數(shù)不能小于0.55，抗震設(shè)計的剪力墻的連梁彎矩及剪力也可以進行塑性調(diào)幅，從而達到降低其剪力設(shè)計值的目的。
（二）短肢剪力墻的配筋構(gòu)造
短肢剪力墻不僅需要依據(jù)結(jié)構(gòu)計算進行配筋，而且還應(yīng)當(dāng)設(shè)計構(gòu)造鋼筋。短肢剪力墻的側(cè)向剛度介于異形框架柱和普通剪力墻之間，以軸向力為主，彎矩為輔。跟異型框架柱和普通剪力墻結(jié)構(gòu)沒有什么不同，短肢剪力墻在設(shè)計時也應(yīng)當(dāng)加強邊緣構(gòu)件的配筋。
振動臺模擬地震試驗結(jié)果表明，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢、底部的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢會首先開裂，在地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴重，特別是“一”字形小墻肢破壞最為嚴重，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。所以，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更需要加強概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施。
三、結(jié)束語
通過上述幾個部分的分析與論述，我們可以看到，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在目前小高層住宅設(shè)計中具有其獨特的靈活性與極強的抗震能力。在進行小高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)充分遵守其設(shè)計原則，在進行墻體設(shè)計以及配筋構(gòu)造時應(yīng)當(dāng)兼顧其經(jīng)濟性與安全性。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；基礎(chǔ)設(shè)計；結(jié)構(gòu)形式；超限問題；
Abstract: in this paper, according to the modern architectural structure design development tendency, and combined with engineering examples, the paper brings forward the residential building of some of the structure, expounds the structure of engineering examples based design and the upper structure design, and finally discusses the off-gauge problems structure, the design of the structure of after work, have certain reference significance.
Keywords: structure design; The conceptual design; The foundation design; Structure form; Off-gauge problems;
中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
1小高層住宅的幾種結(jié)構(gòu)形式
近幾年來,隨著房地產(chǎn)行業(yè)的火爆,人們對住宅平面與空間的要求也越來越高,小高層建筑形式不斷涌現(xiàn)。由于目前的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計大多數(shù)是根據(jù)已經(jīng)確定好的平面和豎向布置,先假定好構(gòu)件尺寸,通過電算對個別超限的指標(biāo)進行調(diào)整。很多時候都會產(chǎn)生不必要的浪費。另外,建筑的住宅布置有時候考慮立面造型和內(nèi)部使用空間,會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一些不合理之處。例如結(jié)構(gòu)的剛度偏心和扭轉(zhuǎn)及平面不規(guī)則等,這些情況對結(jié)構(gòu)受力及抗震均不利。因此我們在設(shè)計時必須強調(diào)概念設(shè)計,在平面布置和構(gòu)造設(shè)計上使結(jié)構(gòu)更趨合理,同時做到經(jīng)濟合理。小高層住宅結(jié)構(gòu)形式也多種多樣,主要有以下幾種。
(1)框架結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)優(yōu)點主要是結(jié)構(gòu)布置靈活,具有較大的室內(nèi)空間,尤其底層可以較大空間,使用較為方便。缺點是框架柱截面很大且突出墻體,直接影響到戶型的實際使用面積及家具布置。且建筑平面布置需要十分規(guī)則。
(2)異形柱框架結(jié)構(gòu)
異形柱框架結(jié)構(gòu)特點類似于框架結(jié)構(gòu),且柱寬與墻厚相同。解決了室內(nèi)空間使用的問題。缺點是此種結(jié)構(gòu)形式太柔對抗震不利,房屋適用高度很低。
(3) 框架剪力墻結(jié)構(gòu)
框架剪力墻結(jié)構(gòu)較多的用在高層結(jié)構(gòu)中。外部框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向力,框架布置靈活。電梯井為剪力墻承受大部分水平荷載。此種結(jié)構(gòu)形式比較適合于商業(yè)和商住等有大空間需求的建筑。缺點也是外露的框架柱會影響使用。
(4) 剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)是根據(jù)建筑平面布置設(shè)置鋼筋混凝土剪力墻,無外露柱子很好滿足了建筑平面的使用要求。缺點是結(jié)構(gòu)剛度大、自重大、地震反應(yīng)大。建筑和結(jié)構(gòu)布置不合理的話也會增加鋼筋用量。
(5) 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是一種剪力墻墻肢較短的特殊剪力墻結(jié)構(gòu),短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置十分靈活,結(jié)構(gòu)特點也和剪力墻結(jié)構(gòu)類似。在非地震區(qū)和地震烈度較低的地方短肢剪力墻結(jié)構(gòu)要更為經(jīng)濟。
2工程實例
2．1工程概況
本工程為一幢11+1 層小高層住宅,長66.94 m,寬15.14 m（包括前后各懸挑1.20m、1.80m）。設(shè)計使用年限50年,建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級,抗震設(shè)防類別為丙類,抗震設(shè)防烈度小于6度,地震分組為第一組,設(shè)計基本地震加速度值小于0.05g,建筑場地類別為Ⅱ類,場地特征周期為0.35 s,基本風(fēng)壓0.45 kN /㎡,地面粗糙度為B類。底層層高為4.50米為商鋪，標(biāo)準(zhǔn)層層高2.90米。
2．2基礎(chǔ)設(shè)計
一般高層、小高層建筑考慮基礎(chǔ)埋深的要求1/18建筑物高度,通常設(shè)置地下室采用樁筏基礎(chǔ)。本工程房屋高度35..50 m,基礎(chǔ)埋深(按相鄰半地下車庫室內(nèi)地坪算) 2.20 m。綜合考慮各方面原因未設(shè)置地下室,基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),承臺為互相聯(lián)通的基礎(chǔ)梁。樁基礎(chǔ)根據(jù)本工程的地質(zhì)報告，以圓礫層為樁端持力層。采用人工挖孔樁，樁身直徑為800mm，擴大頭分別為1000mm、1200mm、1400mm、1600mm，樁長為6.0米，一柱一樁，總樁數(shù)60 根，從而大大節(jié)省了造價成本。
考慮基礎(chǔ)頂至二層樓板的高度有6.70米，故在底層地坪以下0.5米處增設(shè)一層地梁，以降低層高太高帶來的不利影響。
2．3上部結(jié)構(gòu)設(shè)計
2．3．1結(jié)構(gòu)選型
本工程為一般的小高層住宅建筑,底層為商業(yè)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范8.1.1條規(guī)定,現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距55 m。以及高規(guī)3.4.3條A級高度高層建筑規(guī)定6、7度時長寬比不大于6的要求。
考慮到建筑平面的實用性,以及建筑商業(yè)部位并無大空間要求,上部結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)形式，抗震等級為非抗震?？紤]結(jié)構(gòu)長度超過了55m，在中間單元兩側(cè)各加設(shè)一道膨脹加強帶，以減少溫度收縮對主體結(jié)構(gòu)的影響。
2．3．2結(jié)構(gòu)設(shè)計
柱依據(jù)建筑平面布置,平面布置盡量均勻、對稱,減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn);豎向布置要連續(xù),避免結(jié)構(gòu)剛度突變。不過由于建筑平面的限制也有一些對結(jié)構(gòu)不利的地方:
(1)平面布置中形成了凹口,且凹進尺寸超過了結(jié)構(gòu)寬度的30%形成了平面不規(guī)則,不利于抗震。
(2)長度比較長，扭轉(zhuǎn)比較大。
根據(jù)本工程實際情況,結(jié)構(gòu)設(shè)計按以下幾個方面考慮:
(1)在凹口處設(shè)置拉梁、拉板消除大的凹口。
(2)靠近端部的兩道梁截面加大，減少扭轉(zhuǎn)。
3結(jié)構(gòu)超限問題
結(jié)構(gòu)設(shè)計十分強調(diào)概念設(shè)計。適合的結(jié)構(gòu)選型、抗震構(gòu)件的合理布置,把握住關(guān)鍵部位和次要部位,并掌握構(gòu)造要求。對結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性、合理性至關(guān)重要。本工程也有部分涉及到超限問題,對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性也有一定的影響。
根據(jù)抗震規(guī)范以及呂西林主編的《超限高層建筑工程抗震設(shè)計指南》。超限高層主要分為建筑物高度超限和建筑物規(guī)則性超限。具體認定標(biāo)準(zhǔn)可查閱《超限高層建筑工程抗震指南》一書。本工程涉及內(nèi)容為: (1)結(jié)構(gòu)平面凹進或凸出的一側(cè)尺寸(從抗側(cè)力構(gòu)件截面中心線算起)大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%; (2)結(jié)構(gòu)體系屬于《高規(guī)》第6章定義的框架高層建筑結(jié)構(gòu)。兩側(cè)結(jié)構(gòu)中投影寬度為1.8+3.7+2.2+4.2=12.14m,凹進尺寸為1.8+3.7= 4.5 m,凹進尺寸大于投影寬度的30%而小于投影寬度的40%。由于本工程只占有兩項小超限情況,整體可以判定為建筑物規(guī)則不超限。只需對這兩項采取相應(yīng)的加強措施即可。
圖1結(jié)構(gòu)平面尺寸（單位：mm）
不過對于平面凹凸不規(guī)則的判定我個人有一些想法。在現(xiàn)在的住宅建筑中,樓梯間局部平面凸出和兩個單元連接處的凹進是非常普遍的情況。而在凹凸不規(guī)則判斷中有以下兩種典型情況,具體見圖2。
圖2不規(guī)則判定圖例
假定有一住宅平面結(jié)構(gòu)如下圖所示。如按凹進不規(guī)則考慮則為(2+2)÷12=33.3% ,就屬于一項小超限,其它情況還有可能凹進量大于40%直接造成建筑物規(guī)則性超限。我個人認為凸出的樓梯間范圍很小,只占結(jié)構(gòu)長度很小的一部分(2+2)÷30 =13.3%。如果按照凸出不規(guī)則和凹進不規(guī)則分別計算的話則為凸出2÷12=16.7%凹進2÷10=20%則不超限。規(guī)范的計算方法偏于安全。
圖3 假定住宅結(jié)構(gòu)平面（單位：mm）
如果本工程按此方法計算,考慮下部凸出部分為凸出不規(guī)則,那么凹進量就為4.5÷(3.7+2.2+4.2)=44.55%。規(guī)范的計算方法又偏于危險了。因此我認為不規(guī)則判斷方面還應(yīng)該考慮凹凸面在建筑物長度方向的尺寸。當(dāng)然這些只是在方案階段的初步考慮,最后設(shè)計時還是要以具體的計算數(shù)據(jù)為主。
4結(jié)束語
以上為我在小高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些思路和想法,歡迎大家批評指正?，F(xiàn)在的住宅基本為商品房,如何在設(shè)計過程中使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟合理已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。因此我們在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計中必須強調(diào)概念設(shè)計,在平面布置上使結(jié)構(gòu)更趨合理;在初步設(shè)計中進一步完善細化方案;在施工圖設(shè)計中做到精確細致,構(gòu)造準(zhǔn)確。力求整個結(jié)構(gòu)設(shè)計安全、經(jīng)濟、合理。
參考文獻:
[ 1 ]呂西林. 超限高層建筑工程抗震設(shè)計指南[M ]. 上海:同濟大學(xué)出版社, 2005.
[ 2 ]中國建筑科學(xué)研究院. JGJ 3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[ S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2010.
[關(guān)鍵詞]小高層住宅；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)布置；計算分析
中圖分類號：TU528 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）25-0119-01
1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系特點
隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟水平的提高，住房條件的改善，逐漸興起許多小高層住宅的建設(shè)，其中有大量11層、12層的小高層住宅，短肢剪力墻正廣泛應(yīng)用于小高層住宅建筑中。鋼筋混凝土短肢剪力墻是剪力墻體系中的一種，是指肢長和厚度比在5～8之間的剪力墻，通常采用T形、L形、Z形等形式，偶爾也采用十形和一形。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)既保留了異形柱不凸出墻面的優(yōu)點，又克服了異形柱框架抗震性能不理想等缺點。
短肢剪力墻可結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本不與建筑使用功能發(fā)生矛盾；墻的數(shù)量可多可少，肢可長可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置以調(diào)整剛度和剛度中心的位置；能靈活布置，可選擇的方案較多，較易處理樓蓋的支承；連結(jié)各墻的梁，亦隨墻肢位置而位于間隔墻豎平面內(nèi)，屬于隱蔽型；視建筑平面及抗側(cè)力的需要，把中心豎向交通區(qū)處理成筒體或短肢剪力墻；短肢剪力墻的短墻肢雖然同異形柱框經(jīng)結(jié)構(gòu)體系的異形柱一樣截面抗扭不利，但由于其墻肢較長，受力接近剪力墻的墻肢，結(jié)構(gòu)體系趨于合理。
此種體系同樣適用于單元式高層住宅。由于上述特點，在結(jié)構(gòu)布置方面靈活性及可調(diào)整性大，因此容易得出合理的結(jié)構(gòu)方案。因此，由于它的靈活性較大，隨之結(jié)構(gòu)布置也可能有較大的差別，從而導(dǎo)致有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。
2 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布置
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的一般布置原則：短肢墻的數(shù)量應(yīng)當(dāng)適中，滿足豎向荷載和抗側(cè)力需要即可；短肢墻應(yīng)盡量均勻分布，其軸向應(yīng)力不應(yīng)相差懸殊；當(dāng)有抗震要求或風(fēng)力較大或平面凹凸較多時，在平面外邊緣及角點處，特別是外凸部分，布置必要的短肢墻以加強其整體性和滿足平面剛性的要求；各短肢墻應(yīng)盡量對齊、拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)整且連續(xù)跨數(shù)較多的抗側(cè)力片，當(dāng)不能完全做到時也允許局部互相錯開；每道短肢墻宜與兩個方向的梁連結(jié)，連梁盡可能布置在墻肢的豎平面內(nèi)，連梁寬度一般宜與墻肢厚度相等；墻肢不宜過厚，盡量不凸出或少凸出間隔墻表面，但亦不應(yīng)太薄以導(dǎo)致穩(wěn)定性差和施工困難，以采用200，250或300為宜；可以混合布置部分較長的墻或矩形柱；在抗震設(shè)計中，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩的50%。
這類結(jié)構(gòu)體系通常利用中部由樓梯、電梯及豎向管道等形成的豎向交通區(qū)設(shè)置較多的剪力墻，組成一個較完整或基本完整的筒體（整幢建筑承受豎向荷載和抗側(cè)力的主要部分。）部分的豎向構(gòu)件根據(jù)受力的需要和建筑平面布置，設(shè)置適量的鋼筋混凝土短肢剪力墻，在各短肢剪力墻的墻肢間布置連系梁，把這些短肢墻以及核心筒連成一個整體，構(gòu)成整幢建筑的結(jié)構(gòu)體系。
3 短肢剪力墻的計算分析
對于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的理論以及實驗研究主要都是以分析結(jié)構(gòu)的整體性能為主，從力學(xué)性能而言，短肢剪力墻更接近于剪力墻，應(yīng)按剪力墻進行計算而不宜按照扁柱計算。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用三維空間分析模型進行分析，通過靜力彈塑性分析進行結(jié)構(gòu)計算。
對于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的分析計算通常有TBSA、TAT、SATWE等軟件，前兩者均采用的是開口薄壁桿件計算模型，其中梁柱為普通空間桿件，每端有6個自由度，墻體視為薄壁桿件，每端有7個自由度?？紤]了墻單元的非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總的剛度矩陣，引入樓板平面內(nèi)剛度無限大的假定減少部分未知量來求解的，它的計算模型是空間桿-薄壁桿系模型。它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。運算速度較墻元模型的軟件快很多，但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜（如有轉(zhuǎn)換層）時，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒有考慮剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時變形不協(xié)調(diào)。
而SATWE采用的是板殼計算模型，SATWE借鑒了SAP84的墻元概念，在節(jié)點等參殼元的基礎(chǔ)上，采用靜力凝聚原理構(gòu)造了一種通用墻元來模擬剪力墻，其特點是用每一個節(jié)點6個自由度的殼元來模擬剪力墻單元，剪力墻既有平面內(nèi)的剛度，又有平面外的剛度。所以樓板既可以按彈性樓板考慮又可以按剛性樓板考慮，對于短肢剪力墻來說是接近于實際情況的。
同濟大學(xué)的模擬地震振動臺實驗表明，利用SATWE軟件中的殼元來模擬，同時采用彈性樓板假定考慮大開間中樓板對抗側(cè)剛度的貢獻，可以合理地計算高層大開間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，計算結(jié)果和實驗結(jié)果更接近。
4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題
①要嚴格控制短肢墻的軸壓比，尤其是無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，現(xiàn)行規(guī)范也強調(diào)了這一點。根據(jù)國內(nèi)外研究結(jié)果，在承受壓彎作用的剪力墻中，當(dāng)處于小偏壓狀態(tài)時，墻的延性較差。不僅如此，即使在大偏壓狀態(tài)下，若軸壓比較大，混凝土受壓區(qū)的邊緣應(yīng)力很高，如果混凝土沒有約束或約束不夠，可能混凝土先達到極限壓應(yīng)變，出現(xiàn)豎向裂縫，甚至壓碎，使構(gòu)件喪失變形能力和承載能力。因此規(guī)范引入剪力墻的變形能力要求，并從變形能力出發(fā)規(guī)定了軸壓比限值，同時提出了按混凝土壓應(yīng)變大小設(shè)置的約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計方法，這是十分必要的，只有這樣才能保證短肢墻的延性。
②應(yīng)采取三維計算方法進行結(jié)構(gòu)的動力特性分析和桿件內(nèi)力計算。這時對于豎向構(gòu)件又有薄壁桿模型與墻元模型，前者是一種簡化模型，但精確度較低；后者是板元與膜元的組合，是一種高精度力學(xué)模型。
③短肢墻結(jié)構(gòu)不宜做得太高。短肢剪力墻住宅結(jié)構(gòu)體系大多數(shù)是每層6～8戶，各住宅單元置疑中部筒體呈環(huán)抱狀布置，整個結(jié)構(gòu)基本對稱，多為20～30層；當(dāng)受用地限制時，每層3～4戶，通常布置在筒體的三邊，層數(shù)多為12～20層。
④短肢墻截面形式宜優(yōu)先采用L、T、十字形等，不宜采用一字形，外墻轉(zhuǎn)角處不應(yīng)采用一字形；同一構(gòu)件各方向墻肢的厚度應(yīng)盡可能相等，墻厚應(yīng)嚴格按現(xiàn)行規(guī)定，墻厚最好不小于200，以利于保證墻、梁的有效斷面。
⑤要正確判定短肢剪力墻結(jié)構(gòu)墻肢平面內(nèi)梁的屬性。規(guī)程規(guī)定：剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁應(yīng)按連梁進行設(shè)計；當(dāng)跨高比不小于5時宜按框架梁進行設(shè)計，但現(xiàn)行設(shè)計軟件似乎沒有考慮這一點。設(shè)計時比較合理的辦法是把短肢墻平面內(nèi)的梁按規(guī)范進行分類設(shè)計，但在做抗震分析時，不應(yīng)做連梁剛度的折減。這樣做既能使梁截面設(shè)計易于滿足規(guī)范的要求，也是偏于安全的。
⑥應(yīng)按規(guī)定提高短肢墻結(jié)構(gòu)的抗震等級，以便提高其配筋量；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)較柔，周期較長，應(yīng)適當(dāng)進行周期折減，以加大地震力，增加安全儲備。⑦短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的抗震薄弱環(huán)節(jié)是建筑外邊緣及角點處的墻肢，特別是一字形短肢剪力墻，可出現(xiàn)先于與其相連的梁破壞的情況。設(shè)計中，應(yīng)加強位于建筑外邊緣及角點處的短肢剪力墻的延性抗震構(gòu)造措施，避免將一字形短肢剪力墻布置在建筑外邊緣及角點處。
5 構(gòu)造要求
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求同一般剪力墻結(jié)構(gòu)。目前我國各設(shè)計院在短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻端部暗柱的設(shè)置有兩種形式：一種是端部做暗柱，設(shè)置剪力墻水平和豎向分布筋，適于肢長較長的短肢剪力墻；另一種有點類似異形柱的配筋方法，以腹部均勻配筋，腹部鋼筋面積根據(jù)電算時人為設(shè)置豎向分布筋的配筋率來計算，電算出的暗柱鋼筋面積放在端部，適于肢長較短的短肢剪力墻，且配筋形式較簡化，利于工程施工。
短肢剪力墻的連梁應(yīng)進行正截面極限承載力計算和斜截面抗剪極限承載力計算。目前，短肢剪力墻正截面極限承載力計算多采用構(gòu)建截面分析的一般方法全過程分析方法；連梁的正截面配筋，按矩形截面構(gòu)件計算，取上、下配筋的較大值， 按對稱配筋置于梁截面上、下部位，按斜截面抗剪計算所得的箍筋沿全跨加密設(shè)置。另外，短肢剪力墻的連梁在進行抗震設(shè)計時，其彎矩和剪力進行塑性調(diào)幅，以降低其剪力設(shè)計值；當(dāng)部分連梁降低彎矩設(shè)計值后，應(yīng)相應(yīng)提高其余部位連梁和墻肢的彎矩設(shè)計值；為避免在使用過程中連梁中裂縫開展過早、過大，當(dāng)內(nèi)力計算時連梁的剛度已經(jīng)折減，則應(yīng)限制其調(diào)幅的范圍或不再調(diào)幅。
6 結(jié)語
隨著小高層建筑的逐漸發(fā)展和人們對住宅使用功能要求的逐步提高，由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可以靈活布置，墻肢可長可短，可落地也可帶轉(zhuǎn)換層，房間內(nèi)不會出現(xiàn)露梁露柱的現(xiàn)象，且短肢剪力墻的抗震性能也優(yōu)于異形柱剪力墻結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計中根據(jù)其受力的特點，充分掌握和了解其受力特點和破壞機理后，并選擇合理的布置形式，正確掌握計算分析方法，它將在多、高層的住宅中有著廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻
[1]JGJ3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.
關(guān)鍵詞：住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計地基基礎(chǔ)
1工程概況
本工程總建筑面積為96412.72平方米，位于廣東省清遠市佛岡縣。層數(shù)最高為28層，最低為1層。地上部分共有9棟：1號樓為一類高層居住建筑，沿街高層1層商鋪，建筑層數(shù)28層。2號樓、3號樓、5號樓為一類高層商住樓，2號樓為26層，3號樓、5號樓為28層。沿街高層2層商業(yè)。B1、B2、B3、B5、B6棟為低層商業(yè)建筑，建筑層數(shù)為3層。B6棟為1層。場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，建筑場地類別為Ⅱ類。場地?zé)o可震動液化土層分布，亦無發(fā)震斷裂，屬穩(wěn)定地區(qū)。
2工程特點
本工程整體設(shè)計思路要求典雅、高級、舒適。建筑立面風(fēng)格追求新古典主義，平面布置講究高度靈活性，可以居住、辦公為追求大尺度。由于開發(fā)商要求功能多樣化、適應(yīng)性強、個性鮮明，使得建筑設(shè)計平面與立面復(fù)雜、多變。所以與一般工程相比，本工程有鮮明特點，結(jié)構(gòu)設(shè)計不利因素相對集中，體型相對復(fù)雜，給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了很大難度，其結(jié)構(gòu)特點具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
（1）在地下室設(shè)置后澆帶，后澆帶在兩個月后澆筑；適當(dāng)提高地下室底板、側(cè)壁的配筋率。
（2）地下室外防水層采用柔性防水(聚胺脂涂層或卷材)，即使出現(xiàn)微小的收縮裂縫，外防水層也能起到阻止?jié)B漏的作用。
（3）地下室及裙樓采用雙向梁布置，采用控制裂縫寬度性能較好的變形鋼筋，壁板、樓板鋼筋按照“寧細勿粗，寧密勿疏”的原則配置。
（4）從減少砼自身收縮率的角度考慮，優(yōu)化砼的配合比設(shè)計，加入合適的添加劑，控制水灰比、砂率、水泥用量及塌落度等指標(biāo)；另一方面要求加強砼的振搗及養(yǎng)護，應(yīng)有可靠措施保證砼在全濕潤條件下硬化，優(yōu)先考慮蓄水養(yǎng)護。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
3.1基礎(chǔ)及基坑支護
3.1.1基礎(chǔ)形式
高層采用筏形基礎(chǔ)，裙樓和B1~5采用天然獨立基礎(chǔ)；基礎(chǔ)持力層為(2-2層)卵石層，地基承載力特征值fak=700Kpa，混凝土強度等級為C30。
3.1.2基坑支護方案
本工程基坑側(cè)壁安全等級為二級，基坑支護設(shè)計與地基基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有矛盾，滿足建筑物的使用要求。
3.2地下室結(jié)構(gòu)
地下室底板：采用平板式底板，板厚h＝300mm。
地下室頂板：采用梁板式布置，板厚h=180mm。
3.3 上部結(jié)構(gòu)體系
根據(jù)建筑使用功能的需要，本工程為剪力墻結(jié)構(gòu)。
4結(jié)構(gòu)計算與分析
采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM工程部編寫的《SATWE》程序計算。
4.1基本假定及主要參數(shù)取值
上部結(jié)構(gòu)計算取地下室頂板作為嵌固端。上部結(jié)構(gòu)由下至上分為三棟高層結(jié)構(gòu)計算，自編號分別為1#樓、2#樓、3#樓、5#樓。考慮了平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90％，振型數(shù)為18。主要參數(shù)取值如下：不考慮活荷載的不利分布，梁彎矩增大系數(shù)取1.0；周期折減系數(shù)取0.9；中梁剛度增大系數(shù)取2.0。
4.2主要計算結(jié)果
4.2.1自振周期及第一扭轉(zhuǎn)平動周期比
各結(jié)構(gòu)單元的自振周期及周期比詳表1，可見以扭轉(zhuǎn)為主的第一周期與以平動為主的第一周期的比值均≤0.90，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》第4.4.5條的要求。
4.2.2彈性層間位移角
彈性層間位移角即層間最大位移與層高的比值詳表2，可見層間位移角均滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第4.6.3條的要求。
表2地震作用及風(fēng)荷載的最大位移角表
4.2.3扭轉(zhuǎn)不規(guī)則性指標(biāo)
在考慮偶然偏心情況下，用于判斷結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則性的樓層最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移）與該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的比值詳表3，可見1#樓、2#樓、3#樓、5#樓最大的位移最大值與平均值比值均大于1.2，小于1.5，未超出《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第4.4.5條的限值。
表3扭轉(zhuǎn)不規(guī)則性指標(biāo)最大值
4.2.4水平地震作用下基底的剪重比
各結(jié)構(gòu)單元在水平地震作用下基底的剪重比詳表4，基底剪重比均大于1.6％，滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第5.2.5條的要求。(當(dāng)小于1.6%時，程序自動放大至1.6%)
4.2.5剛重比
剛重比 EJd /（H2ΣG）詳表5，可見剛重比均≥1.4，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》第5.4.1條對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求。各棟剛重比均≥2.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)的影響。
4.2.6樓層側(cè)向剛度比
樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70%，和其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%的較大值。滿足規(guī)范要求。
4.2.7軸壓比
本工程軸壓比按地下一層控制，剪力墻軸壓比控制在0.70以內(nèi)(一字墻0.60以內(nèi))，框架柱軸壓比控制在0.90以內(nèi)。
計算結(jié)果分析表明，本工程各項整體指標(biāo)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。
5地基基礎(chǔ)
5.1場地工程地質(zhì)特征
本工程場地位于清遠市佛岡縣；西面為四層圖書館及廣播電視中心，北面為青松東路，東面為文明路，南約120m為106國道。場地上部為沖洪積層，下部為基巖。各巖土層的狀態(tài)、埋深和厚度變化不大，場地地基屬均勻地基。
5.2場區(qū)地下水
勘察期間場地地下水位埋深1.74～2.14m，標(biāo)高69.12~75.35m。場地地下水埋藏較淺，地下水位一般高于地下室底板上部，地下室的抗浮水位取標(biāo)高75.50m。地下水對混凝土有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。
5.3場地的等級分類
建筑場地類別為II類，場地處于丘陵地區(qū)，地形地貌簡單，地形平坦。不存在坍塌、滑坡、泥石流、嚴重地陷等不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。地下無人防工程、坑道及礦產(chǎn)資源。無活動性斷裂構(gòu)造。周邊無污染源，地下水及土壤基本未受污染。本工程場地等級為二級，地基等級為二級，工程重要性等級為一級，巖土工程勘察等級為甲級。
5.荷載取值
本工程基本風(fēng)壓：高層部分按50年重現(xiàn)期取值為w0=0.30kN/m2（計算位移、周期時采用）；100年重現(xiàn)期取值為w0=0.35kN/m2（計算構(gòu)件配筋時采用）。多層部分按50年重現(xiàn)期取值為w0=0.30kN/m2，地面粗糙度B類，建筑體形系數(shù)μs=1.3。
6結(jié)束語
