蘭泰蘋果園高層住宅鋼結(jié)構(gòu)設計

1蘭泰蘋果園高層住宅鋼結(jié)構(gòu)設計摘要：基于實際項目，介紹了框架-中心支撐體系在高層住宅樓鋼結(jié)構(gòu)中的運用以及鋼結(jié)構(gòu)住宅設計的特點和要點，具體包括：設計目標和標準、結(jié)構(gòu)體系的選擇、結(jié)構(gòu)布置的原則、多遇地震分析、節(jié)點分析、罕遇地震驗算、重要構(gòu)造措施等。設計結(jié)果表明，框架-中心支撐體系在高層住宅樓鋼結(jié)構(gòu)中是可行的；結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理布置較好滿足建筑功能要求，并使各項計算指標滿足相關規(guī)范要求；節(jié)點設計滿足強度和剛度要求；所采取的防火和防腐措施可實現(xiàn)預定防護要求。蘭泰蘋果園棚戶區(qū)改造項目(一期)位于蘭州市城關區(qū)。一期總占地面積21600m2，總建筑面積105360m2，其中地上建筑面積91289m2，地下建筑面積14071m2，住宅總戶數(shù)為847戶。根據(jù)蘭州市總體規(guī)劃，此處將成為集景觀和公用設施為一體的理想生活區(qū)，建筑效果如圖1所2本項目由高層住宅樓、綜合住宅樓、沿街商業(yè)、物業(yè)用房、幼兒園及樓(東區(qū))、16號樓(東區(qū))、12號樓(西區(qū))，以及北側(cè)商業(yè)和其他配套建筑。本文以12號樓結(jié)構(gòu)縫左側(cè)單體為例，介紹高層住宅樓鋼結(jié)構(gòu)的設計32設計標準與目標2.1荷載作用標準1)重力作用：考慮構(gòu)件自重，鋼材容重(含構(gòu)件裝修荷載)取80kN/m3，混凝土容重取25kN/m3，樓板附加恒載1.5kN/m2，屋頂找坡、防水、隔熱等按建筑做法計算重量，取5kN/m2，墻體荷載按實際厚度和飾面做法折算成線荷載施加到梁上，附加活荷載按規(guī)范要求取值，其載作用：地面粗糙度類別為B類，50年一遇的基本風壓取wk=0.3kN/m2；3)地震作用：按8度、3組、Ⅱ類場地確定地震2.2設計目標1)設計使用年限為50年，抗震類別為丙類，抗震等級為一級。2)穩(wěn)定性：剛重比及長細比均按相關規(guī)范控制。43)強度：矩形鋼管混凝土柱軸壓比不大于0.7，梁應力比不宜超0.90，斜撐應力比不宜超0.95。4)變形：多遇地震層間位移角不大于1/300；風載層間位移角不大于1/400；罕遇地震層間位移角不大于1/50。5)耐火等級：耐火等級為一級，承重柱耐火極限為3.0h，梁耐火極限不小于2.5h，板耐火極限不小于1.5h。6)耐久性：涂裝設計年限不小于15年。7)舒適度：樓蓋頻率不小于4Hz。3體系的選擇和結(jié)構(gòu)布置3.1結(jié)構(gòu)體系的選擇由于現(xiàn)階段我國鋼材產(chǎn)能過剩且價格較為便宜，加之鋼結(jié)構(gòu)具有裝配化、綠色環(huán)保、抗震性能好、施工速度快、可回收利用等特點，根據(jù)我國政府相關鼓勵發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的政策及建設方的要求等，決定此項目采用根據(jù)JGJ99—2015《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)中心支撐結(jié)構(gòu)的適用高度為180m。本項目所在地蘭州的基本抗震設計烈95.630m，結(jié)構(gòu)高度均在適用的范圍內(nèi)，故本項目采用框架-中心支撐體系是符合JGJ99—2015要求的。值得說明的是，雖然框架-偏心支撐體系較框架-中心支撐體系延性更好，但根據(jù)JGJ99—2015要求，前者耗能梁段與支撐連接處的上下翼緣均須設側(cè)向支撐，這些側(cè)向支撐將影響住宅建筑的使用，因此，本項目未考慮采用框架-偏心支撐體系。53.2結(jié)構(gòu)布置根據(jù)建筑戶內(nèi)不設柱的要求，并遵循按一定間距布置等原則，可基本確定柱位的布置。為了提高隔聲、防火及柱抗壓等性能，框架柱采用方鋼管混凝土柱，柱截面尺寸寬不超400mm、長為400～750mm。標準層圖3標準層結(jié)構(gòu)布置示意根據(jù)斜撐布置需要建筑實墻面及2個相關框架柱的要求，并遵循雙向、均勻、對稱等原則，可基本確定斜撐的