商住楼结构设计实践

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商住楼结构设计实践

//m.kkreddy.com 15-10-02 点击: 字体: 【大中小】

商住楼结构设计实践

摘要：文章主要结合工程实例，对高层住宅楼的结构设计进行了分析，在满足建筑使用要求的情况下，结构设计中也充分体现了剪力墙结构的优点，其刚度大、位移小、舒适程度高。实践证明剪力墙结构体系适用于高层住宅建筑。

关键词：高层建筑;位移角;地基基础

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

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

本工程总建筑面积114128m2 。1#住宅楼建筑面积22169 m2 ，地上29层，地下2层地下室。该工程建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50a，建筑抗震设防为丙类，抗震设防烈度为7度，地震作用和抗震措施均按抗震7烈度设防，设计基本地震加速度为0.2.g，设计地震分组为第一组，剪力墙抗震等级为二级。1#住宅楼采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，抗震等级为二级。

2、高宽比确定

高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。根据《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2002第4.2.3条条文解释“一般场合，可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，但对凸出建筑物平面很小的局部结构（如楼梯间、电梯间等），一般不应包含在计算宽度内。”根据规范提供的方法，本工程高宽比超过《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2002第4.2.3条表4.2.3-1抗震设防烈度为7度时，A级高度剪力墙结构高宽比不宜大

于6的规定。因高宽比超过规范限值，因此，本工程在结构设计时应采取必要的加强措施。

3结构设计

3.1 结构选型

建筑物的结构设计，不仅要求具有足够的承载力，而且必须使结构具有足够抵抗

侧力的刚度，使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内，基于上述基本原理，工程综合分析了结构的适用，安全，抗震，经济，施工方便等因素，选取结构为剪力墙体系，由钢筋混凝土框架承担竖向力和侧力。钢筋混凝土框架刚度布置相对比较均匀，在满足建筑功能情况下，尽量减少平面扭转对结构的影响。

3.2 主要材料

混凝土强度等级。墙、柱：-1~5层为C50，6~10层为C45，11~15层为C40，16~20层为C35，21~25层为C30，26~29层为C25；梁、板：-1~20层为C30，11~天面层为C25。钢筋采用普通钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级。

3.3板厚取值

现浇楼盖中，板的混凝土用量约占整个楼盖的50% ～60% ，板厚的取值对楼盖的经济性和自重的影响较大，在满足板的刚度和构造要求的前提下，应尽量采用较薄的板，双向板的最小板厚度为80 mm, 板的厚度与跨度的最小比值：四边简支板为1 /40，连续板为1 /50。工程最大板跨为5m，其余板跨均小于4 m，考虑到工程为住宅楼，板内有埋机电暗管, 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结构计算分析

工程采用了中国建筑科学研究院的PKPM系列SATWE软件（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）进行计算，施工图采用SATWE的计算结果，按15个振型进行结构计算分析。

4.1结构整体抗倾覆验算结果

===============================================

倾覆力矩Mr 倾覆力矩Mov 比值Mr/Mov零应力区(%)

X风荷载5250527.5 209207.725.10 0.00

Y风荷载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

从结果可以看出，由于Y方向较“薄”，造成Y风荷载作用时所产生的倾覆力矩远大于X风荷载及地震力产生的倾覆力矩，分别为X风的2倍、X地震的

1.5倍、Y地震的1.6倍。

4.2结构整体稳定验算结果

X向刚重比 EJd/GH**2=7.24

Y向刚重比 EJd/GH**2=5.15

该结构刚重比EJd/GH**2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算

该结构刚重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应

4.3 弹性层间位移角

根据广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ—2002）补充规定DBJ/T15-46-2005第3.5条“对于高度小于150m的剪力墙、筒中筒结构等弯曲型结构，当弯曲变形的影响明显，某层层间有害位移角小于层间位移值的50%，该层层间位移角限值可放宽至1/800。”本工程Y方向风荷载控制时的位移角1/851<1/800，满足规范要求

4.4轴压比

计算结果分析表明，本工程各项整体指标均能满足相关规范的有关要求或未超出规范规

定的最大限值；柱的轴压比和各构件的强度及变形也均能满足规范的要求。

4.5桩基础设计

本工程采用PKPM系列JCCAD程序进行布桩、桩反力计算及承台配筋。由于Y向风荷载产生较大的倾覆力矩，最大桩反力为Y向风荷载控制，且最终的配桩数量要多于根据D+L结果估算的配桩数量。

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5、地基与基础

该场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类。基础位于地下水位以下，基坑开挖时应采取降水措施，建议采用管井降水方案。该工程地基持力层为4层粉质粘土，其承载力特征值为180kPa，天然地基不能满足工程对地基承载力和沉降的要求。地基处理方案为：采用:CFG 桩处理地基，其持力层为桩下沉降变形较小的第7层卵石、圆砾层。基础平面布置见图1。

图1 基础平面布置图

2．剪力墙结构设计应注意的问题

(I)剪力墙结构整体刚度不宜过大。剪力墙结构刚度很大，一般来说周期较短，

相应地震力较大，如果剪力墙结构刚度过大，不仅材料消耗多，不经济，而且，地震力过大会使部分墙肢和连梁超筋或截面不符合抗剪要求，造成截面设计困难。一般宜控制剪力墙结构的刚度能满足位移限值要求即可。设计中，可通过减

薄墙厚、加大洞口、减小连梁高度、窗下墙改用填充墙等措施来调整其刚度。

(2)连梁设计。在带连梁的剪力培设计中，连梁的跨高比和截面尺寸受到许多因素的影响，设计不当经常出现连粱承载力超限或连粱截面不符合设计要求的情况，设计时可从以下方面考虑；

1)对连梁的刚度进行折减。连梁由于跨高比较小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减小，内力重分布。因此，在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。高规(JGJ3-2002)中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。因此，可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂(刚度降低)而把内力转移到墙体上。通常，设防裂度低时可少折减一些(6度时可取0．7)。但折减系数不宜小于0．5，以保证连梁承受竖向荷载的能力。

2)增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度，即增加连梁跨度，减小连梁高度，其目的是减小连梁刚度，同时由于减小了结构的整体刚度，也就减小了地震作用的影响，使连梁的承载力有可能不超限。高层结构中，连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的弯曲破坏先于剪切破坏。因此，不能人为加大连梁的纵筋，否则，可能无法满足“强剪弱弯”的要求。

结语

该工程建成后，在满足建筑使用要求的情况下，结构设计中也充分体现了剪力墙结构的优点，其刚度大、位移小、舒适程度高，适用于高层住宅建筑

参考文献

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002

[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

[3]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

[4]《建筑结构荷载规范》（2006 年版）GB50009-2001

[5]《城市居住区规划设计规范》GBJ50180-93(2002 年版)

[6]《住宅设计规范》GB50096-1999（2003 年版）

[7]《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。