淺談某住宅樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

1、淺談某住宅樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析1 工程概況 某工程為一幢高層住所建造，總長 93.9m，總寬 18.9m，地下 1 層，地上 11 層，層高 2.9m，建造高度為 34.760m，建造面積18657 時。住所標(biāo)準(zhǔn)層平面由四個相同的單元組合而成，平面布置圖如圖 1 所示。剪力墻結(jié)構(gòu)，工程按度抗震烈度設(shè)防，地震基本加速度為 0.15g,剪力墻抗震等級為三級。濕陷性黃土地基。 2 地基與基礎(chǔ) 按照該工程詳勘報告，本工程由淺至深的土層分離為填土、黑壚土、黃土 1、古土壤 1、黃土 2、古土壤 2、中砂（見表 1）。按照剪切波速測試結(jié)果，擬建場地 20m 范圍平均等效剪切波速為 262.06m/s，為中硬

2、場地土，且場地掩蓋層大于 5m，故建造場地類別為 B 類。按照室內(nèi)土工實驗，地基土的自重濕陷系數(shù)、濕陷系數(shù)均大于 0.015，自重濕陷量計算值均大于 70mm，故擬建場地土屬自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為級。高層住所屬乙類建造，重要性等級為二級。 表 1 地層土分布、濕陷性指標(biāo)及承載力 建造物總重 3010kN，基底平均壓力標(biāo)準(zhǔn)值為 200kPa。自然地基不能作為持力層。地基處理采用灰土擠密樁方法，一方面消退樁間土的濕陷性，另一方面保證復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到 200kPa 以上。按照濕陷性黃土地區(qū)建造規(guī)范，乙類建造地基處理深度不小于濕陷性土層厚度的 2/3，且剩余濕陷量不大于 150mm

3、，故復(fù)合地基處理深度為 10m，處理寬度為超出筏板基礎(chǔ)每邊 5m?；A(chǔ)型式采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，筏板厚500mm，筏板外挑以避開墻、地梁及筏板鋼筋重疊造成施工困難?；A(chǔ)與擠密樁頂之間設(shè)置 600mm厚灰土墊層，保證基礎(chǔ)受力勻稱。 3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 變形縫設(shè)置 依據(jù)伸縮縫最大間距控制要求，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫間距不大于 45m，故在本工程中部設(shè)置一道變形縫，縫寬100mm，同時滿意抗震縫寬度要求。鑒于地下室變形縫對建造防水的不利影響，故筏板基礎(chǔ)及地下室不設(shè)變形縫，而是通過設(shè)置三道后澆帶來滿意結(jié)構(gòu)需要。后澆帶寬 800mm，由筏板、地下室外墻、地下室頂板貫穿設(shè)置，后澆帶處鋼筋不斷，

4、待兩個月后用強(qiáng)度等級高一級的不收縮混凝土澆注。 3.2 結(jié)構(gòu)計算與分析 本工程抗震設(shè)防烈度為度，基本地震加速度為 0.15g，設(shè)計地震分組為第一組，特征周期為 Tg=0.45s。建造場地類別為 n類。剪力墻抗震等級為三級。基本風(fēng)壓為 0.45kN/m2，基本雪壓為 0.35kN/m2。采用中國建造科學(xué)研究院編制的 PKPM 系列軟件（2022 年 10 月版）的 SATWE 程序舉行結(jié)構(gòu)分析。 因為本工程平面高低不規(guī)章，故采用符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化的不規(guī)章結(jié)構(gòu)計算模型，并且考慮偶爾偏心和雙向地震作用。施工荷載采用逐層加載方法。地震計算振型個數(shù)取 15，風(fēng)荷載體型系數(shù)取 1.3。結(jié)構(gòu)分析采用

5、總剛分析法。計算結(jié)果見表 2、表 3、表 4。 表 2 抗震及抗風(fēng)計算結(jié)果 表 3 周期 表 4 考慮偶爾偏心的扭轉(zhuǎn)位移比 由以上計算結(jié)果可以得出: 基底剪力系數(shù)即樓層剪重比大于 2.40%，滿意規(guī)范對樓層最小剪重比的要求;結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期 Tt 與平動為主的第一自振周期 T1 之比為 0.487遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的最大限值 0.9，表明該結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不顯然;層間位移小于規(guī)范限值，保證結(jié)構(gòu)的整體抗震性能;同時考慮偶爾偏心的扭轉(zhuǎn)位移比小于 1.2，表明該結(jié)構(gòu)不屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)章結(jié)構(gòu)。另外，從 JCCAD 程序中可以得出該結(jié)構(gòu)質(zhì)心與剛度中心的偏心距比值為 0.08，符合規(guī)范要求，表明本工程結(jié)構(gòu)選

6、型合理，不偏心。 3.3 抗震措施與構(gòu)造 我國的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案采用的是較低地震力-較高延性方案: 采用顯然小于設(shè)防烈度的小震地面運動加速度來決定結(jié)構(gòu)的設(shè)計地震作用，并通過與其他荷載內(nèi)力舉行組合，來完成結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計。在地震反應(yīng)過程中，主要通過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屈服后形成的延性耗能機(jī)構(gòu)，達(dá)到抗震設(shè)防的目標(biāo)。 在設(shè)計過程中，主要通過內(nèi)力調(diào)節(jié)和構(gòu)造措施，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在低設(shè)計地震力的狀況下具有足夠的延性。 （1）設(shè)計中，舉行了以下幾方面的內(nèi)力調(diào)節(jié):結(jié)構(gòu)自振周期折減，折減系數(shù)為 0.95;梁端負(fù)彎矩折減，取折減系數(shù)為 0.55;連梁剛度折減，折減系數(shù)為 0.6;梁扭矩折減，折減系數(shù)為 0.4;對于跨

7、高比大于 2.5 的連梁，梁端剪力設(shè)計值應(yīng)考慮梁端計算彎矩的影響進(jìn)調(diào)節(jié)，增大系數(shù)為 1.1;底部加強(qiáng)部位剪力墻的剪力設(shè)計值增大，增大系數(shù)為 1.2。 （2）設(shè)計中，實行了以下幾方面的構(gòu)造措施:在剪力墻中設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件;墻體分布筋最小配筋率不小于 0.25%;1400mm高連梁腰筋截面直徑不小于 10mm; 跨高比小于 2 的連梁配置斜向交錯鋼筋。 以上構(gòu)造措施主要用來加強(qiáng)各類構(gòu)件的抗剪能力，使其不致于在劇烈地震作用下，結(jié)構(gòu)延性未發(fā)揮出來之前消失非延性的剪切破壞。進(jìn)而保證達(dá)到規(guī)范要求的強(qiáng)剪弱彎能力。 （3）在抗震結(jié)構(gòu)中，樓板不但承受豎向荷載，而且對傳導(dǎo)水平力，協(xié)同各抗側(cè)力構(gòu)件工作起著十分重要的

8、作用，故我們一方面應(yīng)當(dāng)盡量減小板厚，降低結(jié)構(gòu)荷載，同時，也務(wù)必保證樓板足夠的剛度進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)抗震的整體性。綜合考慮，本工程標(biāo)準(zhǔn)層板厚取 120mm。本工程中，平面細(xì)腰部凹進(jìn)尺寸大于相應(yīng)邊長的 30%，細(xì)腰部分樓板剛度有較大減弱，應(yīng)實行構(gòu)造措施加強(qiáng):細(xì)腰部樓板加厚為 150mm;細(xì)腰部樓板雙層雙向配筋;細(xì)腰部墻體構(gòu)造加強(qiáng)。屋面樓板考慮溫度作用采用雙層雙向配筋。 4 結(jié) 語 通過對上述工程實例的推薦與分析，把握了高層剪力墻的一般設(shè)計方法，并從中獲得幾點體味: （1）結(jié)構(gòu)選型，特殊是結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置應(yīng)加以重視，即要滿意規(guī)范、規(guī)程的要求，但同時也要兼顧工程實際中碰到的問題，靈巧處置。 （2）我國采用較低地震