高层住宅楼结构设计范文

导语：如何才能写好一篇高层住宅楼结构设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：住宅建筑结构设计地基基础

1工程概况

本工程总建筑面积为96412.72平方米，位于广东省清远市佛冈县。层数最高为28层，最低为1层。地上部分共有9栋：1号楼为一类高层居住建筑，沿街高层1层商铺，建筑层数28层。2号楼、3号楼、5号楼为一类高层商住楼，2号楼为26层，3号楼、5号楼为28层。沿街高层2层商业。B1、B2、B3、B5、B6栋为低层商业建筑，建筑层数为3层。B6栋为1层。场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，建筑场地类别为Ⅱ类。场地无可震动液化土层分布，亦无发震断裂，属稳定地区。

2工程特点

本工程整体设计思路要求典雅、高级、舒适。建筑立面风格追求新古典主义，平面布置讲究高度灵活性，可以居住、办公为追求大尺度。由于开发商要求功能多样化、适应性强、个性鲜明，使得建筑设计平面与立面复杂、多变。所以与一般工程相比，本工程有鲜明特点，结构设计不利因素相对集中，体型相对复杂，给结构设计带来了很大难度，其结构特点具体体现在以下几个方面:

（1）在地下室设置后浇带，后浇带在两个月后浇筑；适当提高地下室底板、侧壁的配筋率。

（2）地下室外防水层采用柔性防水(聚胺脂涂层或卷材)，即使出现微小的收缩裂缝，外防水层也能起到阻止渗漏的作用。

（3）地下室及裙楼采用双向梁布置，采用控制裂缝宽度性能较好的变形钢筋，壁板、楼板钢筋按照“宁细勿粗，宁密勿疏”的原则配置。

（4）从减少砼自身收缩率的角度考虑，优化砼的配合比设计，加入合适的添加剂，控制水灰比、砂率、水泥用量及塌落度等指标；另一方面要求加强砼的振捣及养护，应有可靠措施保证砼在全湿润条件下硬化，优先考虑蓄水养护。

3结构设计要点

3.1基础及基坑支护

3.1.1基础形式

高层采用筏形基础，裙楼和B1~5采用天然独立基础；基础持力层为(2-2层)卵石层，地基承载力特征值fak=700Kpa，混凝土强度等级为C30。

3.1.2基坑支护方案

本工程基坑侧壁安全等级为二级，基坑支护设计与地基基础及地下室结构设计没有矛盾，满足建筑物的使用要求。

3.2地下室结构

地下室底板：采用平板式底板，板厚h＝300mm。

地下室顶板：采用梁板式布置，板厚h=180mm。

3.3 上部结构体系

根据建筑使用功能的需要，本工程为剪力墙结构。

4结构计算与分析

采用中国建筑科学研究院PKPM工程部编写的《SATWE》程序计算。

4.1基本假定及主要参数取值

上部结构计算取地下室顶板作为嵌固端。上部结构由下至上分为三栋高层结构计算，自编号分别为1#楼、2#楼、3#楼、5#楼。考虑了平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数使振型参与质量不小于总质量的90％，振型数为18。主要参数取值如下：不考虑活荷载的不利分布，梁弯矩增大系数取1.0；周期折减系数取0.9；中梁刚度增大系数取2.0。

4.2主要计算结果

4.2.1自振周期及第一扭转平动周期比

各结构单元的自振周期及周期比详表1，可见以扭转为主的第一周期与以平动为主的第一周期的比值均≤0.90，满足《高层建筑混凝土结构设计技术规程》第4.4.5条的要求。

4.2.2弹性层间位移角

弹性层间位移角即层间最大位移与层高的比值详表2，可见层间位移角均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.6.3条的要求。

表2地震作用及风荷载的最大位移角表

4.2.3扭转不规则性指标

在考虑偶然偏心情况下，用于判断结构扭转不规则性的楼层最大弹性水平位移（或层间位移）与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值详表3，可见1#楼、2#楼、3#楼、5#楼最大的位移最大值与平均值比值均大于1.2，小于1.5，未超出《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.4.5条的限值。

表3扭转不规则性指标最大值

4.2.4水平地震作用下基底的剪重比

各结构单元在水平地震作用下基底的剪重比详表4，基底剪重比均大于1.6％，满足《建筑抗震设计规范》第5.2.5条的要求。(当小于1.6%时，程序自动放大至1.6%)

4.2.5刚重比

刚重比 EJd /（H2ΣG）详表5，可见刚重比均≥1.4，满足《高层建筑混凝土结构设计技术规程》第5.4.1条对结构稳定性的要求。各栋刚重比均≥2.7，可以不考虑重力二阶效应的影响。

4.2.6楼层侧向刚度比

楼层侧向刚度不小于相邻上一层的70%，和其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%的较大值。满足规范要求。

4.2.7轴压比

本工程轴压比按地下一层控制，剪力墙轴压比控制在0.70以内(一字墙0.60以内)，框架柱轴压比控制在0.90以内。

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。

5地基基础

5.1场地工程地质特征

本工程场地位于清远市佛冈县；西面为四层图书馆及广播电视中心，北面为青松东路，东面为文明路，南约120m为106国道。场地上部为冲洪积层，下部为基岩。各岩土层的状态、埋深和厚度变化不大，场地地基属均匀地基。

5.2场区地下水

勘察期间场地地下水位埋深1.74～2.14m，标高69.12~75.35m。场地地下水埋藏较浅，地下水位一般高于地下室底板上部，地下室的抗浮水位取标高75.50m。地下水对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。

5.3场地的等级分类

建筑场地类别为II类，场地处于丘陵地区，地形地貌简单，地形平坦。不存在坍塌、滑坡、泥石流、严重地陷等不良地质作用及地质灾害现象。地下无人防工程、坑道及矿产资源。无活动性断裂构造。周边无污染源，地下水及土壤基本未受污染。本工程场地等级为二级，地基等级为二级，工程重要性等级为一级，岩土工程勘察等级为甲级。

5.荷载取值

本工程基本风压：高层部分按50年重现期取值为w0=0.30kN/m2（计算位移、周期时采用）；100年重现期取值为w0=0.35kN/m2（计算构件配筋时采用）。多层部分按50年重现期取值为w0=0.30kN/m2，地面粗糙度B类，建筑体形系数μs=1.3。

6结束语

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【关键词】高层住宅楼；高宽比；超限结构；抗震设计

1 前言

近年来，随着城市建设的大力开发，为了提高土地的利用率，高层住宅楼中高宽比超限结构也越来越多，这不仅给设计计算分析带来了难度，而且加大了抗震研究的难度，需要根据具体情况具体计算分析和设计，提出合适必要的抗震加强措施。对于结构工程而言，给出结构在不同强度地震作用下的反应值，使研究和设计人员注重对结构地震作用下地震反应分析。在超限高层建筑的结构抗震设计中，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，促进高层建筑技术发展。设计者需要根据具体工程实际的超限情况，必要时还要进行模型试验，业主也需要提供相应的资助，以期保证结构的抗震安全性能。高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明，有的工程在抗震审查中由专家组的专家提出某些基于性能的设计要求。

2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计的重要性和意义

城市化进程让人们的生活质量水平不断提高，而住宅楼是人们生活赖以生存的空间，住宅楼的安全是保证人们生活质量的基本保障。目前流行的高层住宅楼在安全问题上是一项挑战，特别是抗震设计方面的威胁，给设计者和施工者带来了更加严厉的要求。超高层建筑工程是一种建立在现代化技术下的建筑接哦股，在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的，反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。超限高层建筑工程自身的结构特点比较复杂，超出了我国对建筑工程的规定，因而其抗震设计是超高建筑工程的重大难题。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分，必须认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计只管重要，不仅是人民生命财产安全的重要保证，同时也是社会发展的需要所在。

3 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计研究

3.1 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念

与一般的超高层结构、高宽比超限高层结构一样，高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念也是经济与性能的抗震设计。基于性能的抗震设计，是为了能够根据建筑物的重要性和用途，由不同的性能目标提出的一种抗震设计理念。设计分为不同的抗震设防标准，这是因为在建筑物整个生命期内，可能遭遇发生的地震是不同程度的。为了进一步改善结构抗震性能，相继提出一些新规范及旧规范的修改计划。基于性能的抗震设计，要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性能水平，目标性能水平的确定要综合考虑来优化确定。基于性能的抗震设计思想，对于具体的工程结构，设计人员提出几种抗震性能目标及对应的造价，由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计，使结构满足预期的抗震性能目标。

3.2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计基本原则

从世界范围来看，抗震的主要原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在实践过程中，大部分建筑物符合了抗震规范设计，但是在中小地震过程中，可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念是基于性能的抗震设计理念，如何把这种理念合理并且简单实用地应用到实际中，主要遵循两个基本原则。第一，传统基于力的设计原则，即首先进行基于地震作用的强度设计，然后进行变形验算，采用可靠度理论和优化思想来确定。第二，直接基于位移的抗震设计原则，即采用结构位移作为结构性能指标，这种方法采用结构对应最大位移进行变形设计，与结构实际情况更为符合。

3.3 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计要点

针对宽度和高度比超限的住宅楼的设计，其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边，同时还要考虑地震的竖向作用。对在超限高层住宅楼工程中，主要依据就是结构的抗震概念设计，防止出现过大的扭转，对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证，逐步改善建筑的抗震性能。综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响，基本要求就是要对框架结构进行超限的程度控制，以满足提高结构的延性的要求。高宽比必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定，要对结构抗震进行计算分析，要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制，结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过操作。

3.4 高层住宅楼高宽比超限结构抗震措施

对于高层住宅楼高宽比超限结构来说，抗震设计措施首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强，在连梁配筋的时候，采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。在梁式转换层的设计上，同样也要注意剪力墙的厚度的加强，能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结，抗震实验的验证等方面来实现。在加强构建的强度和刚度，对于每一项的超限，都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。对结构在地震作用下的内力和变形进行计算分析，应多取一些振型，振型数的取值多少应根据振型有效质量来确定，应验算结构整体的抗倾覆稳定性；并控制这些构件的轴压比，通过调整桩的布置，满足有关规范、规程的要求。

4 总结

综上所述，高层住宅楼高宽比超限结构的出现，顺应了国家城市化的进程，也是城市土地资源紧缺情况的必要措施，高层住宅楼抗震设计和研究具有重要意义，抗震设计和研究过程中应该注意和避免一些问题，这对提高我国高层建筑领域的技能和水平，都有着重要的意义和作用。总之，高层住宅楼发展前景广阔，对其高宽比超限结构的抗震设计要求也将更加严格。

参考文献：

[1]牛发民. 超限高层建筑结构抗震设计[J]. 中华建设，2012，（10）.

[2]方娇.某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学，2012.

[3]姜文辉，李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑，2008（01）.

[4]罗建秀.高宽比超限高层建筑结构设计[J].甘肃科技，2008（16）.

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关键词：剪力墙；结构设计；建议

Abstract: Through in-depth analysis of the shear walls institutions shortcomings, put forward several suggestions to improve the design of shear wall structure.Key words: shear wall; structural design; recommendations

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

在剪力墙结构设计中,怎样既能让这种体系刚度大,外观简洁等优点发挥出来,又能克服其工程费高等缺点是设计的关键。本文就其优化设计作了一点简单探讨,在以后的设计工作中应不断总结,以期更好地掌握这种结构体系的设计方法。

剪力墙结构有一些缺点:a.剪力墙结构抗侧刚度大,会引起较大的地震反应,使得上部结构和基础费用增加；b.由于混凝土墙体较多,使得建筑物重量增加,这也同样引起较大的地震反应,造成浪费；c.剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低,使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥；d.剪力墙结构中墙体多为构造配筋,配筋率较低,使得结构延性较差。在高层剪力墙结构设计中,怎样既发挥它具有足够的抗侧能力等优点,又改进其工程费用较高的缺点成为一个关键问题。因此,近年来工程界对高层剪力墙结构的优化布置给予了更多的关注,而且也取得了一定的进展。目前,《高规》对高层建筑的结构选型,尤其是合理布置,尚未做出一个明确的具体的规定。因此,结合实际的工程背景,对高层剪力墙结构的优化布置进行研究很有必要。

1 剪力墙结构设计的优化

1.1 剪力墙结构构件的经济含钢量

随着我国建筑结构的高度越来越高,高层建筑结构采用剪力墙形式已经不是新鲜事务。经过我国多年的设计及成功的施工经验累计,对高层建筑剪力墙结构构件适宜的含钢量已经有了一些数据上的统计,该经验值统计如表1所示。依据这些含钢量的指标可以对结构设计的经济性起到一定的指导作用。

对各种不同结构体系的用钢量的经验统计结果如表2所示。

1.2剪力墙结构的适宜方案

剪力墙结构设计的方案有多种选择,选择适宜的结构形式,不仅能保证建筑结构的安全性,而且能大幅度的降低工程造价。在设计方案及初步设计阶段正确地选择建筑的结构体系以及构件的截面及采用的材料,对整个建筑的经济性影响是相当大的。选择较为合适的结构体系,可以在方案阶段总体控制成本。同时由于上部使用功能的差别,构件截面类型也会有差异,从而导致成本差异。因此必须在方案设计阶段确定适宜的结构形式。

层数较小(比如20层以下)的高层住宅,可采用短肢剪力墙结构体系。20层以下的高层住宅采用传统的现浇剪力墙结构,各墙肢轴压比计算值往往较小,墙体配筋为构造配筋,墙体承载能力远远没有发挥出来,工程费用较高,这时若采用短肢剪力墙结构,以上不足之处就可以得到解决。在7度区,20层以下的高层住宅采用短肢剪力墙结构,结构顶点位移、周期、水平地震剪力一般可控制在合理的范围内。采用短肢剪力墙结构,由于合理地将一部分钢筋混凝土墙置换成砖墙或其他砌体,使得结构自重减轻,将偏大的结构刚度降下来,结构地震反应减少,工程费用降低,还增加了结构的延性,使结构的抗震性能提高。

框支剪力墙结构中,上部剪力墙结构可采用短肢剪力墙体系。在框支剪力墙结构中,为了减少上下层的刚度比,不采用加大下层刚度的方法,而采用减少上部剪力墙体系的刚度即改用短肢剪力墙体系,经济效果就十分明显了。层数较多的高层住宅,最好采用传统的全现浇剪力墙体系。在层数较多的高层建筑中,如采用短肢剪力墙体系,就使结构较柔,结构顶点位移和层间位移就不一定能满足规范要求,底部剪力系数也偏低,结构趋于不安全。但是,在有些情况下若采用传统剪力墙体系,结构刚度计算值还稍偏大时,可将较大的墙肢开设结构洞,或将窗台改为砖或其他砌体等措施加以微调。

2 工程实例的分析

本工程位于我国南方某市,住宅小区总建筑面积达10.8万㎡,与本工程类似的住宅楼达10多栋。如果通过对一栋楼进行结构设计分析,找到其中可优化改进的地方,就可使结构设计得到部分的优化、提高建筑产品的性价比、降低单件造价和整个小区的工程造价。进行结构设计分析的住宅楼为地下2层,地上16层,标准层平面布置图如图1所示。总建筑面积约2万㎡。地下2层为车库和物业办公用房,层高均为3.6 m,首层商业层高3.4 m,2层及2层以上层为住宅,层高为2. 8 m。建筑类别为丙类。Ⅱ类场地,土质不均匀。

剪力墙及墙厚根据规范及工程层数、层高情况取值如下:1层及地下层250 mm(地下层外墙厚300 mm),2层及2层以上外墙200 mm,内墙180 mm。结构整体计算中剪重比较大结构整体布置有继续优化的可能。从节省造价角度考虑,暗柱、连梁等处构件根据计算结构按构造要求配筋(包括局部按计算配筋的),其中墙体分布筋基本与规范最小配筋及其他构造要求相吻合。优化结构设计不只是抽钢筋。一栋建筑方案产生后,结构的选型和布置就存在优化与否的问题。但是,任何建筑体型都可能有最规则的和最经济的结构布置方案。所以,真正的优化应是全过程的需要各专业的密切配合。经过优化后的计算指标如表3所示,经济指标如表4所示。

剪力墙结构刚度大,整体性好,用钢量较省,在高层住宅、旅馆等居住性建筑中,居室和客房均为小间,分隔墙较多,采用现浇剪力墙结构,可以将承重墙与分隔墙合二为一,相对来说比较经济。另外,室内较框架结构简洁,没有露梁、露柱现象,外形美观,便于室内布置。因此,在高层住宅、旅馆中常采用现浇剪力墙结构。

探讨了在高层剪力墙结构设计中怎样发挥它具有的足够的抗侧能力等优点,结合工程实例,从建筑整体结构计算、经济含钢量等多方面探讨了高层建筑剪力墙结构优化设计处理方法和措施,以实现建筑结构设计的整体优化,从而达到科学、合理、经济的设计要求。

参考文献：

[1]JGJ 3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

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关键词：高层建筑剪力墙转换层构件设计

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

近年来，根据高层建筑的需要，上部需要较多的堵体来分隔空间以满足住宅户型的需要;而下部则希望有较大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。按照这样的建筑形式进行结构布置时，上部墙体多而密，下部柱网少而稀，即刚度上大下小，这与常规的结构竖向布置的原则正好是相反的。为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层。于是，带转换层的建筑结构孕育而生，并在近年来得到较为广泛的应用。本文主要结合某高层住宅建筑的结构设计实例，着重探讨了建筑转换层结构的设计要点。

1 工程概况

某高层住宅工程，采用框支剪力墙结构，总建筑面积为215300.18，住宅首层架空，转换层以上为25层、27层、28层住宅。有两层人防地下室，总建筑面积：1210.9，建筑类别为一类，建筑抗震设防类别:裙房为乙类，主楼为丙类抗震设防烈度为7度。场地类别为II类。

2 转换层型式的选择

各种形式转换层的优缺点详见表 l

结合工程实际建筑布局情况，并考虑经济指标及施工难易程度，经过技术经济比较后，决定采用梁式转换层结构型式，也可称为梁式框支剪力墙结构。

3 转换层结构设计

3.1确定抗震等级

本工程转换层以下为框架―剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多层结构高层建筑，从而不能以单纯的框架结构或者剪力墙结构形式来确定抗震等级，而应该严格按照现行规范的不同章节，分别针对性地确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。该工程属“框支剪力墙”结构，地上高度79.8m，转换层设在三层楼面(属高位转换)，其框支框架抗震等级为一级，加强部位剪力墙抗震等级为一级，非底部加强部位剪力墙抗震等级为二级。

3.2调整上部与下部结构

建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变，然而带转换层的结构显然有悖于此，因此《高规》对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于高位转换，转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部，弱化上部，尽量避免出现薄弱层。可采用以下几点方法进行调整：

（1）应与建筑工程师协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙(不伸上去)。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还通过与建筑专业协商，让两侧各有一片剪力墙落地，并且北部还有一大片L型剪力墙也落地。这些措施大大增强了底部刚度。

（2）底部剪力墙厚度应加大，而减小上部剪力墙厚度，转换层以下剪力墙厚度取为300~500mm，上部厚度取为200mm。

（3）底部剪力墙应不开洞，以造成刚度削弱太多。

（4）采用C55混凝土，以提高墙混凝土强度等级。

3.3合理布置平面结构

本工程转换层下部为框架-剪力墙结构，体形复杂，不规则；转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置经过多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余部位剪力墙布置分散、均匀，且尽量沿周边布置，以增强整体抗扭效果。通过有关的计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.81，各楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值的比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。

4 结构计算与分析

本工程主要运用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SATWE进行分析计算。计算结果如表1所示。

表1：住宅楼(24层)前五个结构计算周期

X方向的地震作用最小剪力系数为1.77%，Y方向的地震作用最小剪力系数为1.91%。最大层间位移见2表：

表2：住宅楼(24层)最大层间位移

转换层位于三层，转换层上下刚度比为：X方向:0.9839，Y方向:1.1982

结论：2栋1座楼周期、位移均正常。

5 结构构件设计

5.1框支柱设计

框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。

（1）该工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0.6，对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，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，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。

（2）在工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率(C55混凝土)即为1.82%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。

（3）为了加强转换层上下连接，框支柱其上部有墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层；其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层梁板内，满足锚固要求。抗震设计时，规范规定了剪力墙底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体纵横向钢筋等抗震加强措施，避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。

5.2框支梁设计

框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其墙上厚度的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1/6。

（1）本工程框支梁宽度为500~1000mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储备。

（2）一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.5%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因此应配置足够数量的腰筋，腰筋采用φ18，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪力很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”原则，在纵筋已有一定富余的情况下，箍筋更应加强，譬如某根700宽框支梁箍筋采用φ16@100六肢箍全长加密，配箍率达到1.18%。

6 结束语

综上所述，在高层建筑转换层的结构设计时，应根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式，正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点，结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级，构件设计应注重抗震延性设计的概念，对主要构件进行加强是设计的重点。

参考文献

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关键词：高层；钢结构；住宅；经济效益

钢结构建筑被誉为21世纪的“绿色建筑”，其具有工业化程度高、建设周期短、增加有效使用面积、基础费用省、易于保证工程质量、绿色环保、抗震性能强等综合优势[1-3]。本文通过对高层钢结构住宅和钢筋混凝土结构住宅的对比，从经济效益和综合效益的角度分析和研究了钢结构住宅的特点。

一 工程概况

（一）沈阳某小区高层钢结构住宅

本工程为沈阳市铁西区高层住宅楼，建筑面积为6795.12 m2，层数18层，采用钢管混凝土框架+混凝土剪力墙的混合结构形式，楼板为压型钢板组合板，基础为人工挖孔桩。外墙采用200厚粉煤灰空心砌块外贴100厚阻燃型聚苯乙烯板。住宅平米造价（不含水、电及配套）1236元/m2，工期约256天。

（二）沈阳某小区钢筋混凝土结构住宅

本工程为沈阳市大东区高层住宅楼，建筑面积7128平方米，层数18层，采用现浇混凝土剪力墙结构，楼板为现浇钢筋混凝土板，基础为人工挖孔桩。外墙为240厚现浇混凝土墙外贴80厚挤塑保温板。住宅平米造价（不含水、电及配套）1189元/m2，工期约338天。

二 经济效益分析

钢结构与钢筋混凝土结构高层住宅的经济效益对比分析如表1所示。

由表1可看出，由于钢材的轻质高强，以及钢结构住宅所采用的钢管混凝土结构形式，钢结构的自重比混凝土结构自重可减轻30%-50%左右，使得钢结构的基础费用明显下降，钢结构的基础费用在总造价中所占比例由混凝土结构的9.7%下降到6.3%，下降了3.4%。钢结构的平米造价高于钢筋混凝土结构平米造价约4%，主要是外维护结构和主体结构费用增加所致。

三 综合效益分析

（一）住宅面积利用率提高带来的效益

钢结构与钢筋混凝土结构高层住宅相比可以增加使用面积，本文中两个工程对比钢结构住宅可增加使用面积6%左右。若按钢结构比混凝土结构住宅使用率提高6%计算，假设购买一套100m的住宅，用户将获得的潜在资金为100 m×6%×8000元/ m=48000元（按沈阳地区平均房价8000元/ m计算）。

（二）施工工期短带来的效益

钢结构构件工厂制造，工地拼装，施工便捷，而且不受天气及季节的影响，由此极大地提高了劳动生产率，缩短施工工期以加快资金流动。假设贷款2500万元，按照年利息率8%计算，则可节省利息44.93万元。

（三）其它效益

除以上效益之外，钢结构环保节能方面也较钢筋混凝土结构有明显优势。钢结构建筑环保理念贯穿全周期，现阶段能达到65%的节能要求，建造过程中的二氧化碳排放量较钢筋混凝土住宅降低30%左右，主体结构可100%循环利用且施工现场湿作业少，减少粉尘、噪声污染，节约水资源。

四 结束语

综上所述，钢结构具有增加有效使用面积、施工速度快、基础费用低、布置灵活、环保等优势综合经济效益优于传统的建筑模式。

参考文献

[1] 陈绍蕃.房屋建筑钢结构设计[ M] . 北京：中国建筑工业出版社，2003.

篇6

关键词：短肢剪力墙结构设计高层住宅应用

中图分类号：S611文献标识码： A

一、短肢剪力墙结构的简述

（一）短肢剪力墙结构的基本定义

一般短肢剪力墙结构所指的就是墙肢的长度则是厚度的5至8倍的剪力墙结构， 其形状多样。 由于短肢剪力墙结构体系主要是结合在建筑的平面当中， 并且应用间隔墙的位置进行布置竖向的构件， 但不会影响建筑的主要使用功能。 由于墙的数量没有一定的标准， 肢也是可长可短， 一般是根据抗侧力的需要进行确定，同时也可以通过不同布置以及不同尺寸从而调整在刚度中心的具置， 灵活布置， 有较多的选择方案。 由于在连接各墙的梁， 它会随着墙肢的位置设置在间隔墙的竖平面内， 所以是可以隐蔽的， 与此同时， 在建筑平面的以及对于抗侧力的具体需要， 可以把中心竖向的交通区做相应的处理， 形成简体， 从而可以承受水平力，以达到强度与刚度的要求。

（二）短肢剪力墙结构体系的特点

(1) 结合建筑平面面利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能产生冲突，底部能与商场等服务用房相结合；(2)剪力墙的间距大，构件受力明确，传递路线简捷；(3)短肢墙的数量、位置和墙肢长度，可以丰要依据结构抗侧力的大小而定；(4)由于减少剪力墙的数量且局部以轻质墙体替代，建筑物的自重减轻，这样可以减小地震反应和降低工程造价；(5)短肢高宽比增大，延性较好，其破坏以弯曲破坏类型为主。

二、对于结构设计的重点

（1）短肢剪力墙结构其抗震的薄弱位置就在于建筑平面的外边缘它角部处的墙肢， 如果发生扭转效应时， 则会加强翘曲变形， 促使墙肢出现开裂的问题，因此，必须要加强提高它的抗震构造。

(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。

(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能，短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢。

(4)高层结构中的连粱是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙胶问的梁已类似普通框架粱，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息巾将连粱的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架粱要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70％～80％来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。

三、高层住宅建筑中短肢剪力墙结构案例分析

（一）工程概况

某小区6#楼，总建筑面积约9881万m2，房屋总高度46.5m，主楼共1,3层，平面尺寸为57m×13m，底层层高4.1m，二层层高3.4m，作商业网点使用，三～十二层为住宅层层高3.0m，以上十三层为阁楼层及机房，裙房OA一I／OA轴为一层自行车库，22～26轴为二层楼商店。

本工程的平面体型较为复杂，呈弧形布置，住宅层结构平面凹进的尺寸为6.1m，为Y向总尺寸的33％，接近《高层混凝土设计规程》JGJ3―2002限值，加上主、裙楼高差较大，故本工程设置了三道防震缝，将上部结构划分为三个较规则的抗侧力结构单元，即主楼为一个结构单元，裙楼为二个结构单元。由于主楼结构长度较长，甲方要求不设缝处理，故采取约28m处设置后浇带一道，并采取一定结构措施，成为一个刚度较好的抗侧力体系，一层车库部分及二层商店部分，采取挑出式基础，与主楼完全脱开，单独形成结构体系，单独设计；由于业主要求承重构件不能突出墙面，考虑到建筑功能需要，主楼部分采用短肢剪力墙结构，主楼十二层，属高层建筑，剪力墙抗震等级按《高层混凝土设计规程》JGJ3-2002，按四级考虑，对于肢长小于1．6m的剪力墙按短肢剪力墙考虑，单独计算。

（二）结构设计的主要技术措施

短肢剪力墙设计为了保证结构有足够的抗侧刚度，设计中将电梯井道与楼梯间的剪力墙形成本结构的核心筒，其余剪力墙采用短肢剪力墙通过连梁连接，形成了具有一定抗侧力的短肢剪力墙结构体系，根据短肢剪力墙结构的特点：地震作用下的抗扭能力较弱，因此本工程设计中将一般剪力墙布置在建筑四角处，短墙肢尽量均匀对称布置，以减小水平力作用下的扭转效应，且短墙肢两个方向都有连接，即截面型式多采用L、T型。少量短墙肢由于建筑需要采用了一字型，为了减少剪力墙平面外弯矩，设计时尽量不布置与之垂直相交的大跨度单侧楼面梁，避免不了的墙肢，尽量设端柱，短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，并且保证每一段墙肢长度不小于1．2m，另外，对短肢剪力墙的轴压比均控制在0．7以内，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率均大于1．2‰由于短肢剪力墙的肢长较短，故截面配筋型式参照异形柱，纵向钢筋间距不大干200mm，箍筋肢距不大干300mm，箍筋间距100mm。

连梁设计本工程中，由于剪力墙数量较多，且比较分散，布置均匀，墙肢较短，各片剪

力墙之间抗侧刚度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墙受力较均匀，因此，构成剪力墙壁的主要构件连梁无超筋现象，跨高比>5的连梁按框架梁进行设计(顶层处按连梁的构造要求配筋)，其余连梁按《高层混凝土没许规程》JGJ3―2002规定设计，为保证楼层处的梁连成一个整体，框架梁、连梁及暗梁设有一定数量的纵向钢筋拉通。

结论

随着高层建筑进一步的发展，满足高层建筑的结构形式将日趋复杂多元化，在对其设计的过程当中必须要根据它的受力特点，全面充分的了解对其损害的不同机理，从而选择合理的应用结构。

参考文献：

篇7

关键词：高层住宅；结构体系；抗震性能

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：

随着人口的增多，人们对房地产行业的要求也愈来愈高，而人类日益增长的刚需与目前城市土地资源稀缺现状相矛盾，所以现在的居住房屋以高层住宅为主。对于高层住宅该如何进行结构设计，到底什么样的结构体系在适用性、抗震性方面最好，是摆在每个结构设计师面前的急需解决的问题，也是目前社会发展的需要解决的问题。基于对以上问题的考虑，本文将对某小区的某栋住宅型建筑物的结构型式具体展开分析和研究，以目前业内普遍存在的在进行高层房屋建筑时所使用的几种建筑结构进行了解和解析，希望通过这些数据和材料能得出解决以上问题的方式，而该论点将为工程行业的建筑师们和房子业主们在进行房屋结构设计时针对其方案和对住房结构的确定提供一些比较有实际意义的参考。

1、结构方案概述

楼层的基本概况是：住宅楼层为12层，机构模式为一梯为两户两单元，采用的对称结构。土地类别为3类，基本风压为0.60kn/m,。抗震系数为6度。每楼层高为2.9m，整栋楼的高度为34.8m，长为34.20m,宽14.7m,每层的面积是490m2，总面积5880m2。对于他的分析比较采用的是SATWF软件，即“多层及高层建筑机构三维分析与设计软件”还有有关的规范。

1.1框架结构

框架结构在多层及小高层的运用广泛，使用这种结构，虽然存在建筑物的高度不能超过60.0m的缺点,但它也有自己显著的优势，采用框架结构，室内空间较大，方便使用，在填充墙的选择上可以使用轻质隔墙，这样能够减轻机构本身产生的重量。但它的缺点是会有内凸的框架柱，这种柱子会直接影响到户型的实际使用面积，以及业主以后家具的摆放。

1.2异型柱框架结构

异型柱框架结构是在框架结构的基础上改进而成的，除了有框架结构的优点外，因为采用了与墙同宽的异形柱，很好的解决了建筑平面的使用问题。行业标准规定，当抗震设计要达到6度的时候，这种结构可以使用在高度为24M以下的房屋建筑上，因为这栋大楼高度达到了34.8m,因此异性框架结构没有使用在这栋大楼中。

1.3框架剪力墙结构

框架剪力墙结构在现在的高层建筑中使用的比较的多，其优势表现在框架柱主要承受的是竖向荷载，它是利用电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，具有较大的刚度和抗震能力。但他和框架式机构一样，内凸的框架柱影响到了实际的使用面积和业主对家具的布置。因此，这种结构会造成业主的使用面积的减少，对于业主室内的家具摆放等都会造成一定的影响，并且有可能影响室内的美观度。

1.4异型柱框架剪力墙结构

异型柱框架剪力墙结构是在框架剪力墙结构上改进而来的，除了具备框架剪力墙结构的优点，还更好的解决建筑平面使用的问题。

1.5普通剪力墙结构

普通剪力墙结构在设计30层高度的住宅中比较常见，它是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，与墙同宽的剪力墙解决了建筑平面使用问题，但是在设计上只采用剪力墙结构，造价很高。因此在这栋建筑中，不应该将这种结构作为首选。

1.7短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是为了剪力墙能更好的适应建筑要求而形成的，在建筑物的凹凸转角处，需要布置各种形式的短墙肢，数量和如何布置，就要根据建筑的要求。

2、结构抗震性能的比较

2.1框架结构

框架结构一般用于10层以下的建筑物，它的抗震性能不高，“多层及高层建筑机构三维分析与设计软件”程序计算结果表明，框架结构在水平荷载、风荷载及地震荷载的作用下，水平位移和层间位移最大。在实际的住宅建造时，对建筑的平面使用和立体面造型的有具体的要求，经常会出现单跨框架等现象，使得抗震效果很差。如果建筑采用的是砌体填充墙，要是在地震中出现损害，维修费用相当的高。因此只建议使用在多层和小高层中，超过10层的建筑不建议使用。以避免因为框架不在同一条轴线上造成的抗震效果减弱的现象出现，危及建筑物的安全。

2.2异型柱框架结构

异型柱框架结构相比其它的结构来说，抗震的性能是最差的，当建筑物高度较高的情况下，异形柱无法满足建筑物的轴力和抗侧力的要求，同时应为它的各种受力性能比普通矩形柱差，水平地震作用时，柱内钢筋的粘结锚易遭受破坏，根据以上的表述，证明这种结构只适应24m以下的住宅建筑。

2.3框架剪力墙结构

框架剪力墙结构其刚性和抗震能力比其他的结构有很大的改善，在近几年的住宅高层建筑中比使用的比较多，因为主要承受的竖向的荷载，水平位移和层间位移的问题是大大减少了，但是在把这种结构使用在住宅建筑时，还要考虑到使用面积和业主使用的感受。所以在使用这种结构的时候，要充分考虑到业主的意愿，否则可能造成房屋的出售不理想，或者业主与之发生纠纷。

2.4异型柱框架剪力墙结构

异型柱框架剪力墙结构相比框架剪力墙结构，因为采用了同宽的异形柱，很好的解决了建筑面积和家具布置的问题，但是在抗震等级达到6度的地区，最好在框架剪力墙结构总高度不得超过45．0m，柱中距不大于7．20m的住宅建筑中使用这种结构。

2.5普通剪力墙结构

在30层上下的高层住宅结构设计中被广泛的应用到，它的抗震性能好，而且水平位移和层间位移不大，但是因为造价高，结构自重比较重，因此在设置钢筋砼墙时要在适当部位开结构洞，并且以轻质填充墙代替。

2.6短肢剪力墙结构

目前短肢剪力墙结构应用的还是比较的少，因为它的抗震性能差，在地震地区的使用经验也不多，这种结构在使用范围，最大高度等等有非常严格的限制。就目前而言，使用的范围不是太广泛。

3、结构设计应注意的问题

3.1结构的平面布置刚度应该适宜均匀，尽量减少扭转

结构简单直接的平面布置规则和方式应该是设计师在设计多高层建筑方案时应该遵守的。简单性并不是指技法或者构思，而是说在进行结构平面的布置设计时，要尽量的降低出现一些类似凹进和突出的比较复杂的平面设计方式，而一系列的复杂设计最好也不要出现，结构的平面布局对整个建筑的稳定性有重要影响，这不是做艺术，所以一定要注意到要严格遵守简单和直接的原则。另外还有一个需要严格遵守的就是，在进行结构平面的布置时和设计时，刚度均匀也是设计师和建筑队需要注意到的重点问题，一般来说这个表现为结构的质心和刚心一定要尽量的充分靠近，虽然不能完全的重合，但是尽量的靠近可以减少结构在受到地震力作用时所出现的扭转损害，因为地震而出现的扭转对结构的破坏力很大。对于降低结构的扭转，可以从两个角度出发，一种是尽量去降低因为地震而出现的扭转，一种是通过对结构的加强来增加可以对抗扭转的能量。而布置相对完美而均匀的平面刚度，对大大的减少因为地震而引发的结构扭转。剪力墙的布置在此就非常的重要，因为它对平面刚度能否被均匀布置有着很重要的作用和影响。不要在结构平面的一侧或者一端来进行剪力墙的集中布置，这不利于结构均匀分布。在地震的作用下大刚度抗侧力的单元偏置结构会出现大扭转，而井筒和剪力墙的对称布置可以做到降低扭转。在周边进行剪力墙的布置，或在周边进行刚度相对较大的框筒布置等措施，可以对结构的抗扭刚度起到很大作用，也对抵抗扭转产生很大帮助。在平面上进行质量均匀分布可以降低因为地震作用而产生的扭转，另外，因为质量的偏心将会诱发扭转，而质量一旦在周边集中对扭转则具有增强的效果。

3.2结构竖向刚度宜均匀，避免薄弱层，减少鞭梢效应

结构的体型可以做成由下向上再向心逐渐降低的或者上下等宽的，沿着结构高度进行均匀的抗侧刚度分布是非常具有必要性的，沿结构高度而向心慢慢变小也可以。结构竖向刚度能否均匀是以各层的剪力墙布置为重要依据的。竖向刚度去突变结构是框支剪力墙典型的结构，因为框支层是薄弱层，它的变形比较大，更容易产生地震的震灾。因此在进行结构设计之前，不能将大部分或全部的剪力墙做出框支式，要有一定数量剪力墙落地设计，这样就可以把框支剪力墙的转换层之上的剪力可以比较稳妥的传递到落地剪力墙上，软弱层产生的震害就可以避免了。

结论

通过具体的住宅建筑对各类型结构进行优缺点的分析，每种类型在住宅建筑中需要考虑到高度和抗震级别，因此设计人员应该根据当地的实际情况、业主的要求和国家规范性和强制性文件进行设计。

参考文献：

[1]李新，马俊凯，任少华.高层住宅中错层剪力墙结构的设计[J].陕西建筑．2011(5)

[2李娥,李志斌,袁陵,刘莹.不规则错层剪力墙刚度的研究分析[J]甘肃科学学报．2011(6)

[3]陈晓丰,赵声瑜.一种剪力墙结构设计[J].中国高新技术企业.2009(15)．

[4]姚启明.对蚌埠市高层建筑发展的几点思考[J].当代建设，2006(2).

篇8

【关键词】高层住宅剪力墙结构 含钢量的控制构造措施

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

一、基础形式的选取

高层住宅的基础类型，应根据地基性质、结构类型、荷载特点、施工条件等因素慎重选择。主要有箱型基础、桩基、钢筋混凝土筏形基础等。

1.1箱型基础由于本身具有很大的刚度和整体性，可将上部结构荷载有效地扩散传至地基，同时又能调整与抵抗地基的不均匀沉降，从而减少不均匀沉降对上部结构的不利影响。因此箱型基础适合上部结构荷载大而地基土又比较软弱的情况采用。

1.2桩基具有承载力可靠、沉降小的优点，适合软弱地基土及可能液化地基土。目前，高层住宅的桩基大多选用钻孔灌注桩。它具有适应性强，不受桩径、桩深的限制，基本上适用各类土层。在施工时不会引起土体隆起和水平挤力，不会损坏建筑物场地内外的土质结构和的构筑物。

1.3虽然箱型基础和桩基在高层住宅中应用很广泛，但施工过程中可能会受到许多不确定因素的影响，在满足安全、经济和适用的前提下可以采用筏形基础，并且筏形基础在高层建筑中属于比较经济的基础形式。筏形基础的基础费用（包括基坑支护和开挖施工）约占建筑总造价的10％～20％，施工工期约占建筑总工期的20％～25％，而桩基则其所占比例分别为20％～30％和30％～40％，从以上数据可以看出，筏形基础的经济效益比较明显。

筏形基础可以是梁板式筏基或平板式筏基。梁板式筏基的梁可以正放也可以反放，正放筏板的表面较平整，使用方便也便于排水，但施工复杂，由于基础梁截面高度大必然增大基础埋深，增加基础挖土量和护坡量。反放施工方便，但往往需要设置架空地坪以满足使用、排水和防潮的要求。平板式筏基具有模板简单，施工方便，防水卷材容易施工的特点。

当建筑物层数较多，剪力墙的布置比较稀疏时，宜优先采用平板式筏基。基础底板的厚度，首先是由内力确定的。一般情况下，板厚由冲切承载力确定，冲切承载力满足后，其它如弯矩一般都能满足要求。并可根据剪力墙的布置情况和荷载分布情况，取用不同的厚度，没有必要为了和大跨统一整体加大筏板厚度，造成不必要的基础土方量和混凝土用量。

二、剪力墙的合理布置

剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式以使其有较好的空间工作性能，并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近。剪力墙的布置要均匀，数量要适当，过多过少都不利。剪力墙布置过少，结构的抗侧刚度不够；剪力墙布置过多，墙体得不到充分利用，结构抗侧刚度过大，会使地震力增大，结构重量也增加，不一定有利。

剪力墙墙肢截面宜简单、规则。门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。抗震设计时，一、二、三级抗震等级的剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙；一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。另外剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。

三、上部部分结构构造措施

3.1关于转角窗的加强措施

很多建筑师为了满足甲方要求，设计出大量立面造型新颖独特的高层建筑。其中转角窗以它室内可视角度开阔，室外立面造型丰富在建筑设计中被广泛采用。但对于结构来说，这却是一个相对薄弱的位置，需要对这一部分的结构构件采取加强措施。通常采用以下几个办法：

a.适当加厚转角窗处的楼板，一般根据跨度的大小，有转角窗位置的板厚宜控制在140～150mm，且应采取双排双向通长配筋，并宜直通伸入相邻房间板内适当长度，板的配筋率不宜小于0.25～0.30％；

b.设置斜向暗梁或斜向配筋，暗梁也需要有一定的宽度，至少取400宽，没有条件设暗梁时应在板下配置斜向配筋，且要锚入角窗两端的边缘构件内；

c.角窗洞边的暗柱宜按约束边缘构件设计，适当增大边缘构件的截面及配筋。

3.2高连梁的腰筋

高连梁的腰筋不满足要求是设计人员经常忽略的问题。《高层建筑混凝

土结构技术规程》（以下简称为《高规》）第7.2.26-4规定：“墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连梁的高度大于700mm时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的直径不应小于10mm，间距不应大于200mm；对跨高比不大于2.5的连梁，梁两侧的纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于0.3％”。这一条在本规范为强文（黑体字）。一般情况洞口大于1米400mm高的连梁不存在问题，但对于我们平常所说的高连梁，就很容易不满足要求，在抗震设防烈度为7度时200厚剪力墙的构造配筋为8@200，如果不单加注明连梁的腰筋，仅凭剪力墙的水平钢筋通过就不满足要求，应按照规范要求调整连梁腰筋直径不小于10，间距不大于200mm。

3.3结构平面开大洞造成楼板弱连接

很多工程由于建筑要求需要楼板有较大的凹入或开洞口，使结构楼板在此处有较大削弱，形成细腰、弱连接。在结构设计时应考虑结构楼板削弱产生的不利影响。《高规》第4.3.8条针对楼板开大洞口从构造上提出了加强措施：

a.加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率，并采用双排双向配筋，或加配斜向钢筋；

b.在洞口边缘设置边梁、暗梁，在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋;

c.适当加大洞口处边梁两侧的腰筋以提高梁的抗扭能力和弱连接楼板平面内的承载能力。

3.4墙体配筋不满足要求

《高规》第7.2.20条规定“房屋顶层剪力墙以及长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间的纵向剪力墙、端山墙的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率不应小于0.25％，钢筋间距不应大于200mm”。在高层住宅的剪力墙计算中，一般剪力墙都为构造配筋，尤其是在抗震设防烈度为6，7度区。为了减少工程造价，控制含钢量，在结构设计时经常将上部几层的墙体配筋设计成双层双向8@250的构造配筋，这样在上述几个位置的墙体配筋即不满足最小配筋率的要求，也不满足钢筋间距要求。但如果设计为8@200则不存在任何问题。虽然《高规》第7.2.20条不是强文，但因为这些部位是温度应力较大的部位，应当适当增大其分布钢筋的配筋量，以抵抗温度应力的不利影响。

3.5控制剪力墙平面外弯距

很多临街的高层住宅都有一层或几层商业裙房，即为商用，要求的开间进深都比较大，就会出现楼面梁一侧搭在框架柱，一侧搭在剪力墙上，或者一侧搭在框架梁一侧搭在剪力墙上，这就形成了楼面梁与剪力墙的垂直单面相交，即对剪力墙产生平面外弯距。这种情况应当根据《高规》第7.1.7条采取加强措施，如沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，但这一条一般很难实现，很可能从使用上不能满足建筑要求，只能退而求其次，采取加扶壁柱或加暗柱甚至在剪力墙内设置型钢的方法。有时还会出现楼面梁上皮配筋较大，墙厚不满足框架梁纵向钢筋的水平锚固长度（梁主筋伸入混凝土墙内长度大于等于0.4L aE）的问题，解决这一问题，除了尽量采用较小钢筋直径外，还可以将梁设计为铰接或半铰接，绞接或半绞接可以通过弯距调幅来实现，此时应相应增大梁跨中的配筋。

3.6地下室顶板问题

地下室顶板作为重要的，荷载较大且受力复杂的楼板，应比一般楼板有更高的要求。首先，避免在地下室顶板开设大洞口；其次，地下室顶板都应采用现浇梁板结构，普通地下室顶板厚度不宜小于160mm，宜采用双排双向配筋；作为上部结构的嵌固部位的地下室顶板厚度不宜小于180mm，混凝土的强度等级不宜小于C30，应采用双排双向配筋，且每个方向的配筋率不应小于0.25%。地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室层数不宜小于二层，应能将上部结构的地震力传递到全部地下室结构。另外，考虑到施工荷载，地下室顶板的活荷载不宜小于5.0kN/m2。

3.7剪力墙开结构洞问题

《高规》第7.1.5规定“较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成较为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m”。其目的是使墙段成为以弯曲破坏在先，剪切破坏在后的高墙，避免矮墙。在以前的结构设计中，经常为了减小刚度开结构洞设置填充墙，认为这样不但能减少建筑自重还会降低含钢量，其实不然，虽然节省了这一部分的墙体钢筋，但却增加了边缘构件和连梁的配筋。笔者曾经对同一墙体开结构洞和不开洞做过比较，结果显示开设结构洞反而不经济。因为一般的剪力墙结构墙体配筋都为构造配筋，钢筋直径较细，间距一般为150或200mm，而增加的边缘构件和连梁的配筋却为较大直径的钢筋，至少为12，再加上梁柱箍筋，所以反而会增加含钢量。

3.8厨房、卫生间轻质隔墙的荷载计算

在现在设计的住宅、公寓等工程中，为了寻求大开间，也为了将来业主能更好按着自己的意愿装饰，厨房，卫生间一般不降板，边缘也不设楼层梁，这样一些轻质隔墙就直接作用在楼板上，这一部分荷载如何考虑呢？在《建筑结构荷载规范》附录B中对这种情况有解释，但是计算起来比较麻烦。一般设计院在进行结构设计时，通常将这部分轻质隔墙的荷载加到恒载当中，即将恒载加大1 ～1.2kN/m2，当分隔墙数量较多或重量较大时也可加大到1.5kN/m2，这可以灵活掌握。

3.9屋面上重新生根墙或柱

现在很多的高层住宅楼不再是以前的“火柴盒”，也要求美观大方，有造型。于是建筑便常在屋面上做些文章，比如起个花架等，但这些后起的墙或柱有时不完全甚至完全不在剪力墙上，需要重新生根。这时为了安全起见，重新生根的剪力墙或柱要有双向的拉接，即要在屋面板上设置纵横两个方向的上返梁（梁下返一般会影响楼下住户的使用），上返梁最好也做宽，以便墙或柱的主筋好生根；生根墙或柱的楼板也需要人为加厚，可以做到150mm，甚至大跨可以做到180mm，钢筋也需要双排双向全部拉通。

总之，剪力墙高层住宅越来越多，甲方对含钢量的控制也越来越严格，各个审查机构对设计图纸的要求也越来越严格，设计时如何把握好合理性，经济性至关重要。以上仅为作者对近几年所作的高层剪力墙住宅的几点总结，希望对结构设计人员有所帮助，也希望得到专家同仁的指教。

参考文献

【1】高层建筑混凝土结构设计规程 JGJ3-2002

【2】混凝土结构设计规范 GB 50010-2002

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关键词：高层预制钢筋混凝土；剪力墙；住宅结构；设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

剪力墙结构是建筑结构中常见的形式，对于高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构的设计具有多种形式。目前，较为常见的设计形式包括两种，通过对这两种形式的简化，应用计算机软件对其进行有效的分析、计算，实现了对高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构的设计的优化。下面就通过具体的工程对其进行详细的分析。

1.工程概况

钢筋混凝土剪力墙结构在我国高层住宅建筑工程中应用较为广泛。通过PC技术实施的钢筋混凝土剪力墙结构被称为预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构，现阶段由于没有完善的设计规范以及配套的设计标准，所以PC结构设计在建筑住宅规范化、产业化发展的过程中具有重要的作用。

某工程为两栋18层的住宅楼，建筑面积为2.36万平方米。其中第一层为架空绿化空间；2~15层为标准层；16~18层具有局部退层。该项工程中，PC技术主要应用范围是3~15层。两栋楼房中一共有26层标准层。应用PCF构件，即在建筑外山墙中利用预制钢筋混凝土剪力墙模板；采用PC+PCF混合构件，即在建筑前后外墙结构中采用预制钢筋混凝土模板。

该工程中，PCF模板在工厂中事先制作好，形成模板与外饰面，并在施工现场进行安装，将其当做现浇钢筋混凝土剪力墙外墙模板结构，然后在结构内侧设置相应数量的钢筋。然后支设内膜结构，并安装预制钢筋混凝土模板，形成叠合剪力墙结构。具体情况如下图所示：

预制外墙PC是通过将剪力墙结构外墙的填充墙部分，通过预制形成外模，在内侧可填充轻质材料：外模使用钢筋与现浇筑的墙以及梁连接起来。

2.高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计

该工程建筑抗裂度为Ⅵ度，剪力墙的抗震等级为4级。根据两栋楼房建筑结构，建筑平面较为规则，建筑竖向结构较为连续。因此本工程能够使用钢筋混凝土剪力墙结构。在该工程建筑中设置地下结构一层，其基础为预应力管桩结构，并以筏板作为辅助结构。PC结构设计与传统的建筑结构设计存在较大的去呗，在内容上得到了更新与完善。实际设计中，主要采用以下两种设计方式：

方式一：建筑项目中竖向抗侧力构建全部采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构或柱结构。这种设计忽略了PC构建以及PCF构件刚度要求以及其对建筑相关结构的影响，将PC构件以及PCF构件当做建筑荷载设计在建筑整体结构体系中。设计过程中使用现行的软件与设计规范对该结构设计方式进行计算与分析。

方式二：建筑结构中添加了PC与PCF构件结构，会增加剪力墙结构的刚度。根据可靠实践证明，预制钢筋混凝土叠合剪力墙弹性变形范围内，现浇墙体结构能够与预制模板结构协同作业。该设计形式就是根据实际的情况，合理设计预制钢筋混凝土叠合剪力墙的厚度，控制建筑结构的刚度以及位移。叠合剪力墙墙体的厚度等于现浇剪力墙墙体厚度与预制钢筋混凝土模板厚度之和。通过相应的建筑结构计算与分析，以建筑周期、结构位移、刚度等计算结果作为设计的主要依据。

3.建筑主体结构设计

通过相应的计算与分析，该工程所采用的设计方式，能够通过PC结构进行简化，并通过现行的设计规范与软件形成相应的设计模型。在实际设计过程中，需要考虑到PC、PCF构件结构对建筑其他结构的影响，包括刚度的影响，并根据相关的计算对计算模型相关参数进行适当的调整。有关的设计参数必须符合设计规范要求，同时也应该与高工程设计方案相适应。

通过相应的计算，并对上述两种设计形式计算结果比较中可知，PC与PCF构件对建筑结构刚度的影响程度。PC、PCF结构对结构周期、位移等都具有微小的影响，但是不会对建筑整体结构计算造成影响。在预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构设计过程中，不仅需要考虑PC、PCF结构刚度，还需要综合考虑其对建筑结构刚度的影响，对建筑结构位移、周期进行有效的控制。

4.建筑结构设计中常见的问题

在高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计过程中，不仅需要对PC结构主体进行合理设计，还需要对相关构件结构进行合理设计，形成完整的设计模型、体系。在具体的设计过程中，常见的设计问题体现在以下几个方面：（1）应该重视现浇混凝土结构域叠合剪力墙结构的协同工作，重视PCF构件对建筑结构中的优化作用；（2）在PC、PCF构件的脱模、运输存放以及安装就位和现场浇筑混凝土等施工状况下的刚度以及强度计算应根据实际工程项目的设计以及施工开展；（3）Pc构件与主体建筑具有多种连接方案，柔性方案与刚性方案的特点不同，各有优势以及缺陷，本工程所使用的是柔性方案；（4）在建筑结构体系当中，有其他部位预制构件的使用例如阳台、楼梯和叠合楼板的预制件，能在一定程度上对建筑结构的导荷方式以及建筑模型的假定存在一定的影响，在实际的计算过程中应考虑全面；（5）在设计的设计过程中，应该加强对各个结构连接部位的设计，设置合理的连接构件，确保整体结构的稳定性。

5.总结

本文通过实际建筑工程，并以工程预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构设计的计算分析为基础，对高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计方式进行分析探讨，为相关人员在这一方面的工作提供能参考。我国建筑行业发展具有悠久的历史，但是PC技术起步较晚，应用到实际工程中也相对较少，同时也没有形成完善的设计规范以及施工标准与验收标准。这就需要相关的工作者加强对该领域的研究，对PC结构设计进行不断的完善，形成完善的设计模型与体系，为我国高层建筑发展提供技术支持，促进我国建筑行业的发展，为城市化建设作出更大的贡献。

参考文献：

[1]潘剑锋.高层预制混凝土叠合剪力墙住宅结构设计经验谈[J].建材与装饰.2013,26(8):124-125.

[2]李宁，汪杰，吴敦军.高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计[J].全国高层建筑结构学术会议论文.2012,26(3):57-58.

篇10

关键词：短肢剪力墙；结构布置；抗震设计

中图分类号：U452.2+8 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

这些年来，随着经济的快速发展和物质生活水平的不断提高，人们对居住的场所，特别是高层住宅平面的功能布置与空间的要求也越来越高。若采用框架结构，往往因为隔墙突出柱角，有碍美观，同时影响空间的使用效果。若采用一般剪力墙结构，虽然没有柱体外凸的缺点，可是跟底部有停车场等公共设施产生矛盾，满足不了建筑的使用功能。同时对于房屋高度不是很大的住宅建筑，采用剪力墙结构会造成刚度过大，重量增加，导致地震力过大，同时会使得上部结构和基础造价提高，造成浪费。所以说，对于小高层建筑，一般的剪力墙结构体系并不是一种很理想的设计方案。因此为了避免上述缺陷，在一般剪力墙结构的基础上，借鉴框架结构的长处，使结构刚度调到适中，于是形成了一种新的结构体系—“短肢”剪力墙结构体系。

2 短肢剪力墙和短肢剪力墙结构的判定

2.1短肢剪力墙的定义。a《高层建筑混凝土结构技术规程》规定短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，墙肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙，同时《混凝土结构设计规范》规定当构件截面的长边(长度)大于其短边(厚度)的4倍时，宜按墙的要求进行设计；b.高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；c.短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。

2.2 短肢剪力墙的规定要求。规程相关规定：《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.8 条规定了由于短肢剪力墙抗震性能较差，在高层住宅结构中短肢剪力墙布置不宜过多，不应采用全部为短肢剪力墙的结构。同时规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。

2.3 短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指，在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%的剪力墙结构。

显然,上面第一个定义都是欠妥的,因为它只是给出了墙肢的截面尺寸,实际上定义的是短肢剪力墙墙肢,而没有考虑连梁和洞口对短肢剪力墙性能的影响,所以第一个定义是没有意义的,并且会得出错误的结果。通过文献可以知道用力学参数而不是几何尺寸来定义短肢剪力更为准确，设计剪力墙时只需使得洞口宽度B与墙肢截面高度h的比值β值在上限值[β]u 和下限值[β] l 之间,再调整连梁的高度使得整体性系数满足α < 10,则此剪力墙就是短肢剪力墙，所以在做短肢剪力墙值得注意。

3 短肢剪力墙结构体系的特点布置原则

短肢剪力墙体系主要是依据高层住宅的平面特点，利用竖向交通中心区的分隔墙设置钢筋混凝土墙，组成一个基本完整的核心筒体，用来作为承受竖向荷载和抵抗水平力。建筑四周的短肢剪力墙，通过结构的受力和建筑的平面布置，在各个房间的结点处设置适量的钢筋混凝土短肢墙。在各个短肢剪力墙之间布置连系梁，把短肢墙及核心筒体连成个整体，就构成了整个建筑的结构体系。布置形式通长采用L形，T形，也有少量十形，Z形，尽量避免一字形截面。

结构的建筑平面，在主要受力的短肢墙布置方面根据隔墙的位置来确定，基本上不与住宅使用功能发生矛盾。短肢墙截面较薄，很少突出隔墙表面，极大的改善框架结构中矩形柱占用的使用面积，同时短肢墙在功能不变的情况下，墙的数量可多可少，墙肢可长可短，根据结构的受力情况而定。通过上述可以知道短肢剪力墙布置灵活，可供选择的布置方案较多，所以较容易处理支承楼盖的要求。短肢剪力墙除满足一般框架—剪力墙结构中剪力墙要求外，还应遵循以下原则。

3.1 剪力墙的数量应当适中，能够满足竖向荷载和水平抗侧力即可。短肢剪力墙应该尽量均匀布置，让结构轴向力相差不大，同时也便于支撑楼盖。当有抗震要求或风力较大或者平面凹凸较多时，在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分，应布置必要的短肢剪力墙以加强其整体性，让结构满足受力及平面刚度和抗扭转的要求。墙厚不宜过厚，尽量不凸出间隔墙墙面，以采用200mm，250mm，300mm为宜。连接各墙肢的连系梁，梁宽一般与墙肢厚度相等，也可视实际情况略大于肢厚。

3.2 高层建筑建筑不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并应符合下列规定：a.最大适用高度应比高层规范 表3.3.1- 1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7 度、8 度抗震设计时分别不宜大于100m和60m。b.抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高层规范表3.9.3 规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。c.抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三级时分别不宜大于0.45，0.50，0.55；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。

4 设计改进建议

短肢剪力墙结构是介于异形柱结构和一般剪力墙结构之间的一种结构形式，其抗震薄弱环节是结构平面外边缘及相交点处的墙肢、“一字形”短肢剪力墙及连梁。当有扭转效应时，结构平面外边缘及相交点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，短肢剪力墙因截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一字形”小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，连接短肢剪力墙间的连梁已类似普通框架梁，其受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，必要时可用一般剪力墙来调整刚度中心，使刚度中心尽量接近建筑物质心，以减小扭转效应；短肢剪力墙的最小截面厚度要满足规范的要求，适当增加建筑平面外边缘及相交点处的墙肢厚度及长度，严格控制短肢剪力墙截面的轴压比不超过规范要求，并加强短肢剪力墙（尤其是底部）的配筋，以提高墙肢的抗扭刚度、承载力和延性。

结束语

短肢剪力墙结构是一般剪力墙结构体系随着时展的新型产物，由于其在结构平面布置方面的灵活多变和易调整性，同时它的经济指标比一般剪力墙结构明显，所以在小高层住宅楼结构设计中广泛采用。在短肢剪力墙结构设计时，应区别于一般剪力墙结构和异性柱结构，结合住宅的需要，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经济、适用。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3- 2010.

[2]建筑抗震设计规范GB50011- 2010.