簡(jiǎn)述建筑住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、簡(jiǎn)述建筑住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 概念設(shè)計(jì)的意義概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用面非常廣泛，幾乎組含了所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在不確定因素多、受力狀況變化較大的抗震設(shè)計(jì)、高層建筑設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用尤顯重要和突出。概念設(shè)計(jì)的重要性，主要體現(xiàn)在三方面：一是因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性。為了彌補(bǔ)計(jì)算理論的缺陷，或?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要用概念設(shè)計(jì)來(lái)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。二是由于在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案。概念設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)人員中提得比較多，但往往被人們片面地理解，認(rèn)為

2、其主要是用于一些大的原則，如確定結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)布置等。其實(shí)，在設(shè)計(jì)中任何地方都離不開(kāi)科學(xué)的概念作指導(dǎo)。三是由于計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的高精度，容易給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，過(guò)分地依賴于計(jì)算機(jī)和設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行習(xí)慣性、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)計(jì)算結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤的地方不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使許多的建筑結(jié)構(gòu)留下安全隱患。因此，概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要的地位。2 總體指標(biāo)控制計(jì)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，總體指標(biāo)對(duì)建筑物的總體判別十分有用。若剛度太大，周期太

3、短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，造成不必要的材料浪費(fèi);但剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，影響建筑物的使用。合理的剛度是多少，建議對(duì)于小高層住宅取 /H=1/2 5001/3500，剛重比在1015之間是比較合理的。周期約為層數(shù)的0.06倍0.08倍之間。而對(duì)結(jié)構(gòu)布置扭轉(zhuǎn)的控制：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1.4倍。建議對(duì)于頂層構(gòu)件可不考慮在內(nèi)，否則很難滿足上述指標(biāo)。另外，地震效應(yīng)是與建筑物質(zhì)量成正比，減輕房屋 自重是高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施。高層建筑中質(zhì)量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于地震作用傾覆力矩大，對(duì)

4、豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，P-效應(yīng)造成附加彎矩更大。因此，在小高層建筑房屋中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜采用高強(qiáng)度材料，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和圍護(hù)墻體應(yīng)用輕質(zhì)材料。減輕房屋自重，既減小了豎向荷載作用下構(gòu)件的內(nèi)力，使構(gòu)件截面變小 ，又可減小結(jié)構(gòu)剛度與地震效應(yīng)，不但能節(jié)省材料，降低造價(jià)，還能增加使用空間。3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究地基基礎(chǔ)對(duì)建筑抗震能力的影響 ，作出恰當(dāng)?shù)倪x擇，已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要部分，基礎(chǔ)是房屋的根基，是房屋中極為重要的組成部分，一幢房屋如果沒(méi)有一個(gè)堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)，再好的上部結(jié)構(gòu)也不可能正常發(fā)揮其作用，甚至可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的破壞與傾斜。目前的小高層由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室。如何對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行合

5、理選型，將對(duì)整個(gè)地下室設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重要影響。例如，某工程，上部十八層帶一地下室，根據(jù)勘察報(bào)告，采用400預(yù)應(yīng)力管樁，樁長(zhǎng)25m，單樁承載力特征值 Ra =900kN，樁長(zhǎng)34m，單樁承載力特征值 Ra=1300kN。采用25m 樁需要290根，采用34 m樁需要 200根。從樁本身比較兩種方案.總的樁延米數(shù)量相當(dāng)，但采用25m樁為滿堂布置，筏板厚需l000 mm，而采用34m樁為墻下布置，筏板可減至 700mm，經(jīng)濟(jì)性明顯。因此，認(rèn)為基礎(chǔ)選型應(yīng)作方案比較，才能選定經(jīng)濟(jì)合理的方案。而對(duì)于筏板厚度的取值，則應(yīng)考慮樁沖切、角樁沖切、墻沖切及板配筋等多方面的因素。另外，筏板長(zhǎng)度的設(shè)置也須研究探討，

6、由于考慮地下室的使用合理性，常規(guī)采用設(shè)置后澆帶來(lái)解決底板超長(zhǎng)引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用是明顯的，但也給施工帶來(lái)了不少麻煩，甚至由于處理不當(dāng)而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層，長(zhǎng)寬均達(dá)100 m以上，中間就設(shè)置幾條后澆帶,也沒(méi)有其他措施，這樣是不妥當(dāng)?shù)摹? 剪力墻設(shè)計(jì)1)布置：剪力墻布置必須均勻合理，使整個(gè)建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免一字形剪力墻，若出現(xiàn)則應(yīng)布置成長(zhǎng)墻(h/8);應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無(wú)法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的2.5倍時(shí)，應(yīng)計(jì)算暗柱配筋 ，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長(zhǎng)，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件

7、兩個(gè)方向均應(yīng)布置成長(zhǎng)墻;規(guī)范中對(duì)普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍以下為短墻，大于 8倍則為普通墻 ，這就引起高厚比為7.9倍及 8.1倍 的兩種墻的受力特性截然不同，而配筋亦大相徑庭，這顯得比較機(jī)械而不合理，因此建議布置長(zhǎng)墻時(shí)高厚比能大于8.5。2)配筋及構(gòu)造：對(duì)于小高層住宅來(lái)說(shuō) ，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對(duì)于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的作用。1)計(jì)算中另一方向短肢不計(jì)入剛度，則配筋可不考慮該方向短肢影響;2)計(jì)算中短肢計(jì)入剛度，則配筋中應(yīng)考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率適當(dāng)加強(qiáng)，可參考短肢墻加強(qiáng)區(qū)1.0%，一般部位0.8%。剪力墻中的連梁跨度小，截面高

8、度大，在地震作用下彎矩、剪力很大，有時(shí)很難進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果加大連梁高度，配筋值有時(shí)反而更大。連梁高度一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算到樓面標(biāo)高。對(duì)于門(mén)洞，上述所示情況梁的高度是一樣的;但對(duì)于窗洞，連梁高度如果從窗洞算到上一層窗底，有時(shí)則高度太高，這樣高跨比太大，并且與計(jì)算圖形不符，相應(yīng)配筋亦較大，不合理。建議連梁高度計(jì)算與設(shè)計(jì)統(tǒng)一規(guī)定從洞頂算到樓板面或屋面，對(duì)于窗洞樓面至窗臺(tái)部分可用磚或其他輕質(zhì)材料砌筑。對(duì)于窗臺(tái)有飄窗時(shí)，可再增加一根梁，兩根梁之間用磚填充。連梁配筋應(yīng)對(duì)稱配置，腰筋同墻體水平筋。目前，各設(shè)計(jì)院在剪力墻的樓層處均設(shè)置暗梁 ，而對(duì)暗梁的作用及配筋亦各有理解。對(duì)于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，如剪力墻周邊僅有柱而無(wú)梁時(shí)，則設(shè)置暗梁，并且要求剪力墻兩端是明柱，這是因?yàn)橹苓呌辛褐募袅?，抗震性能比一般剪力墻要好。剪力墻結(jié)構(gòu)則沒(méi)有這方面的要求，在墻板交接處設(shè)置暗梁對(duì)加強(qiáng)墻體整體性作用還是有的，但究竟有多大則無(wú)從確定。因此認(rèn)為，就目前而言，在樓層位置設(shè)置暗梁是可行的，但沒(méi)有必要設(shè)置太大斷面及配筋，建議底部 加強(qiáng)區(qū)斷 面可取墻厚300，配筋上下各216，一般部位斷面可取墻厚250，配筋上下各214即可。5 結(jié)束語(yǔ)小高層設(shè)計(jì)時(shí)，做好概念設(shè)計(jì)，根據(jù)房屋的建造地點(diǎn)，平立面體形，層數(shù)多少，在滿