住宅楼结构设计范文

导语：如何才能写好一篇住宅楼结构设计，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。

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关键词:住宅楼;楼盖设计;柱的设计

中图分类号:F287.8 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2009)020(c)-0121-01

一、工程概况

某工程,是一幢沿街的带底层商业网点的单元式住宅楼,建筑面积8994M2,建筑层数为9层,首层商业层高4.5m,住宅层高3m,总高度为28.5m,建筑总长度为93m,建筑占地3260m2。工程自然条件:基本风压0.85KN/M2,地基承载力特征值300Kpa,抗震七度设防。

二、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,选取了结构方案.结构为钢筋混凝土框架体系,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。由于工程体型相对简单,满载较均匀,且桩端下不在软弱下卧层,桩型为端承摩擦桩,所以工程只在±0.000以上设两处100mm宽的抗震缝,同时兼作伸缩缝。

三、楼盖设计

工程选用的是主次梁楼盖,主次梁楼盖虽然存在着结构高度较大和模板安装制作比较复杂的问题,但却具有下列优势:①楼盖混凝土折算厚度最小,自重最轻;②开间大,房间布局灵活;③承载力大;④对结构整体刚度的贡献比平板和双向密肋楼盖要大得多。

板的设计:1、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80mm,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4m,考虑到工程为住宅楼,板内有暗埋设备管,因此小于4m的板跨板厚也取100mm,5m板跨板厚取140mm。2、支座负筋直径的取值。对于工程的设计,一般板厚都≥100mm。根据简支板现行混凝土结构设计规范给出的最小构造支座负筋为φ8@200,这与旧规范所给的φ6@200合适,因为φ6@200的筋太软,钢筋架易被踩蹋,致使负筋的有效高度很低而发挥不了构造负筋的作用,现行所规定使用的φ8钢筋虽比φ6钢筋要好些,但如不采取其它措施,也同样易产生构造负筋变位。

四、柱的设计

工程框架柱设计的一个突出问题就是钢筋混凝土柱的轴压比问题,在设计中经常出现,框架柱的断面由轴压比限值确定,这往往使柱子断面很大,一方面,这样大的柱子,很容易使柱的剪跨比大于2而形成短柱;另一方面,由于柱断面很大,占去了许多建筑空间,工程师们不易接受;同时,由于自重增大,引起地震反应增大,造成恶性循环。

(一)工程轴压比限值的实质。规范通过限制轴压比,主要是希望柱发生延性好的大偏心受压破坏,从而保证框架柱有足够的变形能力在高轴压比情况下V-滞回环骨架曲线的下降段比较陡,滞回环的丰满程度差,在循环次数不多的情况下,框架柱丧失的承载力较大,耗能的能力较差,在低轴压比情况下V-滞回环骨架曲线下降段比较平缓,框架柱承受变形能力较大,而承载力降低不明显,对轴压比加以限制,即要求在满足一定层间变形时,在反复荷载作用下滞回曲线在第三个循环抗力下降量不超过前一个循环抗力下降量,保证在大变形下,仍有稳定的承载能力,从而保证框架柱“大震不倒”。

(二)影响工程的因素:(1)选用矩形截面柱的原因。框架柱的断面形状将直接影响着柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应变,应力的分布和混凝土受压边缘的极限应变,从而影响到不同的截面形式的框架柱,反映出的强度变形特性是不一样的,在相同条件下,圆形柱的轴压比限值可提高10%左右。但本工程为住宅建筑,考虑房间布局的因素,只选用矩形截面的柱而不考虑选择圆柱。(2)剪跨比的确定。建立在截面界限破坏基础上的轴压比公式中,未考虑剪应力的影响,没有体现出剪跨比的影响,事实上,剪跨比能够大体反映截面上弯曲正应力与剪切应力的比例关系,因而是框架柱破坏形式的主导因素。通常认为框架柱的剪跨比越大,延性越好。在一般配筋条件下,当入>2时,框架柱在横向水平剪力作用下,一般都会发生延性好的弯曲破坏;当入≤2时,框架柱就变成了短柱,在横向水平剪力作用下,一般发生延性差的剪切破坏.这种情况在工程中出现在与楼梯休息平台相连的框架柱和墙有大开窗处的框架柱。对与短柱工程采取全长加密,取ф8@100。(3)箍筋约束的影响。在利用界限破坏条件推导框架柱的轴压比限值时,并没有考虑箍筋约束的有利影响,箍筋能改善混凝土的受力性能,特别是能提高混凝土受压边缘的最大压应变。(4)混凝土的强度等级的影响。工程不考虑采用高强混凝土,因为高强混凝土虽可以减小轴压比,但是混凝土的强度等级不一样,一般情况下,随着混凝土强度等级的提高,变形能力变差。

总之,柱子设计关键是控制轴压比,根据规范轴压比限值取0.9。另外一个关键问题就是短柱现象,千万不要忽略了。

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关键词：结构体系，框架剪力墙，结构计算

Abstract: This paper briefly introduces the design and calculation process of 28 # building project of No.13 land in Lvshun navy camp by Dalian Ruixin real estate Co. Ltd., and explains the foundation design, structure system, calculation analysis of this project.Keywords: structure system; the frame shear wall; structure calculation

中图分类号:TU973+.19文献标识码：A 文章编号：

一、工程概述

大连瑞鑫房地产旅顺水师营十三号地块28#楼位于大连市旅顺口区水师营街道，建筑面积4640.06 m2,，地下车库和半地下车库各一层，地上八层，该住宅楼总高度26.90m，地下车库层高3.0m，半地下车库2.6m，地上各层层高均为3.0m。标准层建筑平面图见图一：图一

二、结构体系及截面设计

根据建筑功能要求和平面布置特点，本工程结构采用框架-剪力墙结构，建筑结构安全等级二级，设计使用年限50年。抗震等级:框架:三级;剪力墙：二级。 抗震设防烈度为7度,设计基本加速度值为0.1g，所属地震分组为第二组。电梯井道，水暖井为剪力墙，建筑物东西两侧在A~C轴之间布置剪力墙。本工程计算软件为PKPM CAD结构计算软件2010版。

1.荷载的取值：基本雪压： 0.4KN/ m2；

基本风压：0.65KN/ m2；

屋面均布活荷载标准值: 机房：7.0 KN/ m2；楼面：2.0 KN/ m2；楼梯：3.5 KN/ m2；悬挑阳台：2.5KN/ m2；屋面：0.5 KN/ m2。

2.材料选用：

（1）混凝土：C30;基础垫层: C15。:圈梁、过梁及构造柱采用C25混凝土。

（2）钢筋：热轧钢筋HPB300（）,HRB400()。

（3）填充墙：非承重填充墙采用轻集料混凝土空心砌块；其强度等级不低于MU3.5(外墙不

低于MU5.0)，砂浆强度等级不低于Mb5。

3.主要受力构件截面尺寸:

(1) 挡土墙墙厚250mm，剪力墙墙厚200mm。通过PKPM软件中SATWE的计算，底层墙肢底截面的轴压比满足《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中6.4.5条的规定，轴压比不大于0.3，墙肢两端设置构造边缘构件。根据6.1.10规定，抗震墙底部加强部位为地下一层至地上一层的范围。

（2）柱截面尺寸：初步按400X400mm设计。

（3）标准层梁布置见图二：

图二

（4）板：根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第3.6.3条，地下室顶板厚度为160mm。半地下室板厚120mm，地下及半地下室采用双层双向配筋。一~七层板厚100mm，其中图三中标注的楼板①板厚为110mm。八层及机房层板厚均为120mm，双层双向配筋。

三、结构计算

1建立模型：根据建筑图及初步设计的主要构件截面尺寸在PKPM结构软件的PMCAD中建立模型。注意：填充墙上荷载加到梁上时，计算墙荷载应是层高减去梁高。在设计参数的地震信息中，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.17规定，框架-剪力墙结构周期折减系数取0.7~0.8。.

2模型计算

在PKPM结构软件板施工图中，计算参数的选取：楼板负弯矩调幅系数取0.8，裂缝按0.3mm控制，地下室顶板按0.20mm控制。（混凝土结构设计规范GB 50010-2010中表3.4.5结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限制）。在楼板计算中，裂缝和挠度均满足规范要求。

在SATWE分析与设计参数补充定义中：

在计算结构的位移比时，要选“对所有楼层采用刚性板假定”，在计算结构的内力和配筋时，则宜不选。

恒活荷载计算信息：选模拟施工加载3。

地震信息中：考虑偶然偏心，结构位移比大于1.2时，需要考虑双向地震作用。如果偶然偏心和双向地震作用同时选取时，PKPM软件程序两者取大值。

活荷信息：柱 墙设计时活荷载折减。

调整信息：连梁刚度折减系数取0.7。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》8.1.4规定，经软件计算，Vf

在分析结果图形和文本显示中：在边缘构件信息修改中，将边缘构件设置成构造边缘构件。

3.对计算结果的分析及调整

(1)轴压比：柱(墙)轴压比N/(fcA)指柱(墙)轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，为了使柱墙具有很好的延性和耗能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。 查看: 混凝土构件配筋，《建筑抗震设计规范》6.3.6和6.4.2，《高层建筑混凝土结构技术规程》6.4.2和7.2.13对墙肢和柱均有相应限值要求。轴压比不满足时需增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

经SATWE计算，地下室及半地下室部分框架柱轴压比大于0.85，不满足《建筑抗震设计规范》6.3.6的规定，需要加大柱的截面尺寸。

当墙肢的轴压比虽未超过上表中限值，但又数值较大时，可在墙肢边缘应力较大的部位设置边缘构件，以提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙的延性，见《建筑抗震设计规范》6.4.5和《高层建筑混凝土结构技术规程》7.2.14的规定。PKPM程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。

(2)周期比：周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，使结构的抗扭刚度不能太弱。

查看:WZQ.OUT 。

周期、地震力与振型输出文件

(VSS求解器)

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考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数

振型号周 期转 角平动系数 (X+Y) 扭转系数

1 0.9482179.920.99 ( 0.99+0.00 )0.01

2 0.7631 90.041.00 ( 0.00+1.00 )0.00

3 0.5888 26.210.01 ( 0.01+0.01 )0.99

4 0.26220.100.99 ( 0.99+0.00 )0.01

5 0.1935 90.210.96 ( 0.00+0.96 )0.04

调整标准：《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5。周期比不满足要求时，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。调整原则是加强结构墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。 本工程在建筑物东西两侧A~C轴之间布置剪力墙，经计算周期比为0.62，小于0.9，满足规范要求。

结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及以后。见《建筑抗震设计规范》3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”。

剪重比：剪重比即最小地震剪力系数λ，主要是控制各楼层最小地震剪力。《建筑抗震设计规范》5.2.5和《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.12规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力不应小于最小地震剪力系数λ。查看:WZQ.OUT，满足规范要求。

刚度比：刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度比），该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。

查看:WMASS.OUT，刚度比满足《建筑抗震设计规范》3.4.3-2和《高层建筑混凝土结构技术规程》3.5.2的要求。

刚重比：结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比。查看:WMASS.OUT：结构整体稳定验算结果

X向刚重比 EJd/GH**2=8.67

Y向刚重比 EJd/GH**2= 12.68

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

（6）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。查看:WDISP.OUT调整标准:抗规3.4.4，5.5.1，高规 3.4.5,，3.7.3.

对于计算结果的判读，应注意以下几点：a.若位移比（层间位移比）超过1.2，则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用;b.验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心c.验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响d.最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。

四、基础设计

根据地质部门提供的地质报告，工程场地土层依次为耕土，含碎石粉质粘土，全风化板岩，强风化板岩，中风化板岩，本工程基础采用人工挖孔灌注桩，桩端持力层为强风化板岩，桩端极限端阻力标准值为6000Kpa(不考虑桩侧摩阻)。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中8.5.5计算，采用桩径为0.8m，扩大头为1.2m，桩长为6~7米，桩端嵌入岩层均不少于0.5m，桩身混凝土强度等级C30。

以上主要介绍了大连瑞鑫房地产旅顺水师营十三号地块28#楼工程的设计与计算过程，本文不足之处还望批评指正。

参考文献

1.《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001(2006年版) 中国建筑工业出版社，2006

2.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中国建筑工业出版社，2011

3.《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中国建筑工业出版社，2010

4.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中国建筑工业出版社，2002

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关键词:短肢剪力墙；结构设计; 抗震性能；判定；配筋方式

1短肢剪力墙结构的布置原则

①短肢剪力墙主要布置在房间间隔墙的交接处，墙肢的数量要根据具体的抗侧力要求进行确定，不能过多或过少，以免结构过刚或者过柔。

②短肢剪力墙应该尽量均匀布置，以保证建筑物的刚心和质心相一致，避免在地震中发生扭转。

③在结构布置上，短肢剪力墙尽量对齐拉直，使其形成成片的联肢抗侧力结构。

④当水平荷载较大时或者建筑物造型不规则时，应该在平面外各角点及边缘处布置短肢剪力墙来满足结构平面刚度的要求和加强结构的整体性。

⑤为了避免墙肢凸出各间隔墙表面。墙肢一般不宜过厚。

2短肢剪力墙与普通剪力墙和异型柱的界定

短肢剪力墙是指墙肢的高度与厚度的比值(高厚比)为5～8倍的剪力墙;一般剪力墙是指墙肢高厚比大于8的剪力墙。当墙肢高厚比≤4时则是异型柱。

3短肢剪力墙结构与剪力墙结构的界定

短肢剪力墙结构的判别标准是结构工程师比较关心的问题。目前从一些地方规定和各种资料看,采用的判别方法主要有三种:

3.1按抗倾覆力矩来判别

当结构中的短肢剪力墙第一振型底部地震倾覆力矩占底部地震总倾覆力矩的40%～50%时,则可以认为该结构属于短肢剪力墙结构。当占底部地震总倾覆力矩小于40%是可认为是一般剪力墙结构。

3.2按所承受荷载面积来判别

当短肢剪力墙所承担楼面负荷的面积占全部楼面面积的比值,对于多层建筑占60%以上,对于高层建筑占50%以上,则可以确认该结构为短肢剪力墙结构。

3.3按短肢剪力墙截面面积与全部剪力墙截面面积的比值来判别

当短肢剪力墙截面面积占全部剪力墙截面面积的比值大于50%时可确定为短肢剪力墙结构。

4短肢剪力墙的性能特点

目前关于短肢剪力墙研究的文献很多,总体认为在中、小高层建筑结构中,联肢墙的单肢高厚比在5～8之间是一个刚度急剧变化的临界点,当单肢高厚比超过这个限值时,刚度和承载力会缓慢增长；当高厚比小于这个限值时,其承载力会急剧减小。从这一点来看,高规将短肢剪力墙的高厚比定义在5～8之间是合理的。

墙肢的高厚比小于5的小墙肢,难以形成联肢剪力墙,如果连梁刚度大就形成剪切变形为主的壁式框架,连梁刚度小容易形成抗侧刚度差的独立墙,甚至异形柱框架,抗震性能都不好。另一方面,对双肢短肢剪力墙在低周期反复水平荷载作用下,其破坏属弯剪形破坏,具有一定的耗能能力。

另外通过研究也发现作为联肢的短肢剪力墙,其左右墙肢的应力分布近似满足平面假定；有翼墙的墙肢受力明显优于无疑翼墙的墙肢；短肢剪力墙结构承担的总弯矩中局部弯矩所占的比例可以远远大于整体弯矩所占的比例,且随着肢厚比的增加这种趋势更加明显；在均部水平荷载或三角形水平荷载下,短肢剪力墙的侧移曲线是弯剪形的。

总之,短肢剪力墙是介于异型柱及一般剪力墙之间的一种构件形式,在墙肢高度与厚度之比较小时(如接近4),其受力性能更接近于异型柱,反之则更接近于普通剪力墙。由于短肢剪力墙的截面特点,在一般情况下其在地震作用下的破坏形态是弯剪破坏。

5规范对短肢剪力墙的要求:

由于短肢剪力墙抗震性能相对普通剪力墙结构较差,所以《高规》对短肢剪力墙的要求比一般剪力墙要严格,总结归纳详见表1。

表1 规范对短肢剪力墙的要求

项目 规定

结构最大适用高度 比剪力墙结构的使用高度适当降低,7度和8度时分别不应大于100m和60m

筒体或一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩 不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%

抗震等级 应比一般剪力墙结构提高一级

轴压比 抗震等级1、2、3级分别不大于0.5、0.6、0.7,无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙还应减小0.1

上部楼层剪力Q增大系数 除按照一般剪力墙结构的要求调整底部加强区剪力墙的剪力设计值外,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一级、二级分别乘以增大系数1.4和1.2

全部纵向钢筋最小配筋率 底部加强区不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%

最小截面厚度 不应小于200mm

7、8度抗震设计时的布置要求 宜设置翼缘。一字墙平面外不宜布置与之单侧垂直相交的楼面梁

6短肢剪力墙配筋方式分析

短肢剪力墙高厚比位于柱与一般剪力墙之间,在实际工程中,其配筋方式也由于工程设计者的个人习惯不同而有所差别。一般有两种配筋方式:第一种按柱配筋方式,纵筋基本均匀布置在剪力墙周边；第二种按剪力墙配筋方式,在墙端部设置暗柱,纵筋主要配置在暗柱内(见图1、图2)。

图1第一种按柱配筋方式

1- 暗柱；2-剪力墙

图2第二种按剪力墙配筋方式

以上两种配筋方式,无论是第一种还是第二种都有一定的不合理性,分析如下:

5.1按柱配筋方式

与柱配筋相同,纵筋基本均匀配置在周边。而剪力墙的特点是平面内刚度大,承载力大,平面外刚度和承载力均相对较小。短肢剪力墙受力性能与一般剪力墙接近,变形后符合平面假定,受力时平面内两端受力大,因此,纵筋配置应集中在端部才能发挥钢筋强度。

按照柱配筋方式墙肢中部配筋因距中和轴较近,不能充分发挥其强度。同时参照异形柱配筋特点,异形柱配筋要求配置在端部边缘及折角处,腹部考虑受力翘曲影响,仅配置构造钢筋。由此可见按照柱配筋的方式与短肢剪力墙受力特点不符,配筋不合理。

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关键词:小高层住宅楼；结构特点；优化设计；探讨

Abstract: the engineering for a high-rise residential houses, of which the ground and layer, the standard 1 layer structure unit (see figure 1, 3 m tall; 9 layer has a jump layer for 10 layer, local outstanding roofing part is the elevator computer room. The paper, in combination with the characteristics of residential building structure, the optimization design for structure, for peer designers.

Keywords: small high-rise residential houses; Structure characteristics; Optimization design; explore

中图分类号：TU241.8文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

该工程建筑总面积为4337.18m2 ,建筑总高27.600m，工程建筑结构的安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8 度,设计基本地震加速度为0.2g ,设计地震分组为第一组,地面粗糙度为C 类,基本风压值取值0.35kN/ m2 ,场地土类别为Ⅱ类。

图1 标准1层结构单元图

2 结构方案布置

原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。在本住宅结构平面布置中,尽量使结构平面形状和刚度均匀对称。短肢剪力墙双向布置,尽量拉通、对直。竖向布置中,力求规划均匀,避免有过大的外挑、内收,以及楼层刚度沿竖向突变,使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载合力的作用线,以免房屋发生扭转。根据建筑的平面布置,在房间、楼梯间、电梯间的四角,采用Z 形、L 形、T 形或异形的墙肢。在设计过程中还应注意同周期的关系,使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期,以免地基与结构形成共振或类共振,既保证结构在风和地震荷载作用下的变形控制在规范允许的范围内,又要保证建筑物有相对合理的自振周期,做到结构设计经济、合理且实用。

本方案根据上述建议经过多次调试,得到了几种结构方案,结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度均为100mm。剪力墙、梁混凝土强度等级为C30。板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸大都为200mm×400mm。标准层楼板厚度为120mm ,顶层楼板厚度为150mm。有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要a-方案1；b-方案2；c-方案3；d-方案4

图2 结构平面布置

求控制在5～8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是,对肢长肢厚比为4～5范围内的墙肢,目前规范尚无明确条文规定其构件类型,故设计时建议不要采用。由于原方案的剪力墙过多,使底部剪力过大,使结构很不经济,同时布置了少量钢筋混凝土柱子,使结构不是很合理。故方案1在原方案的基础上去掉了构造柱并减少了少量的剪力墙(见图2a)。在方案1 基础上适当的减少一些剪力墙,从而使方案更经济,在调试过程中由于F 轴剪力墙较少,从而使电梯间X 方向的剪力墙承受过大的剪力造成超筋, 故把电梯间X 方向的剪力墙开洞口, 使结构X 向的刚度减少。(见图2b)方案3是在方案2的基础上改善了Y方向的刚度,使两个方向的刚度相接近,使结构更合理且均匀对称(见图2c)。

在方案3的基础上把Y方向的一些T型剪力墙变成一字型,虽然在多高层住宅设计中剪力墙结构应尽量避免一字型,但由于该结构的实际情况,所以采用了部分一字型(见图2d) 。

3 上部结构抗震计算结果分析

3.1 计算结果分析

从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE 可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象,但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置,会产生扭转的影响,为了计算准确,地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5 %偶然偏心的影响,取了27 个振型计算。

1) 自振周期的控制

考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8) 如表1(只列了前6个) 所示。从表1 可得,方案4 结构扭转为主的第一自振周期T3=0.9959s,平动为主的第一自振周期T1 =1.1656s,T3/T1=0.854

2) 结构位移的控制

最大层间位移角(应≤1/ 1 000) 、最大水平位移与层平均位移的比值( 不宜大于1.2 , 不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2 ,不应大于1.5)见表2 。从中可以看出,结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。

3) 剪重比控制

剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。因为短肢剪力墙本身抵抗地震的能力较差,如果短肢剪力墙分配的地震力太大,则很有可能不满足要求。本工程X方向的最小剪重比为4.50% , Y方向的最小剪重比为4.62 % ,根据“抗震规范”(5.2.5)条要求的X、Y向楼层最小剪重比均为3.20%,所以各层均满足要求。

4) 轴压比是体现墙肢抵抗重力荷载代表值作用下的能力“规范”对短肢剪力墙(尤其一字墙肢)要求更高一些。上述工程出现的短肢剪力墙轴压比在0.20～0.45之间,轴压比小于规范规定值。

表1结构自振周期

表2结构位移

表3结构轴压比

3.2 结构经济分析

为了与工程实际情况相符,假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比,钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上,暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。暂定单位材料综合价：混凝土单价为460元/m3 ,钢筋5500 元/T，由表4 可知, 方案4 比原方案在造价上要节约19 %，节约了成本，使材料得到了充分的发挥。

4结束语

篇5

关键词：住宅；结构设计；问题

中图分类号：TB482文献标识码： A

1住宅结构设计存在的问题及其原因分析

1.1防火设计问题比较突出

一些设计人员对防火规范、规定不熟悉,对建筑物分类有错误,导致在设计中对防火标准执行有误,消防处理不当,存在许多安全隐患;一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确,影响安全疏散;有些设计中的防火分区面积过大,防火间距过长,设计存在随意性;有些消防设施设计不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防设施将不能有效发挥作用。

1.2部分结构设计的不合理,安全隐患比较多

如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误，导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都达不到;有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,存在漏算错算现象;有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计存在严重安全隐患。

1.3设计深度没有达到规定要求

一些设计人员制作图纸“偷工减料”，设计粗糙,过于简单,施工图中应有的系统图、大样图、相关剖视图漏缺；一些重要的、应该用图纸反映的内容只标注“见图集”、“由设备厂家确定”等，施工图设计表述不全，细部大样不详,不能反映工程的全貌;一些重要的设计依据、设计参数、工程类别、安全等级、耐火等级、防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交待不全。这些问题的产生,有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果也缺乏判断对与否的经验。

2加强住宅结构设计的措施

2.1依靠结构设计来合理选用建筑的结构形式。

在实际生活中，建筑物的类别和功能上的不同决定了其内部户型的选择，对建筑的整体砌体结构和底部剪力墙等结构都有不同的要求。

首先，要依靠结构设计来对砌体结构进行优化设计。

砌体结构在建筑中作为承重构件和抗侧移构件，不同的建筑物对于砌体结构的平面布置具有不同的要求，例如：对于一般住宅，采用砖砌体结构，虽然平面布置非常灵活，但是不宜作为跃层结构，纵向墙体数量不宜少于三道。

其次，要依靠结构设计来加强建筑物的剪力墙设计。

建筑结构的底部框架剪力墙往往会由于竖向抗侧力构件不连续而出现受力平衡等问题，因此剪力墙对于建筑平面的要求比较严格，并且应当尽量将其承重墙放在框架梁上，这样可以获得相对稳固的受力状态。如果承重墙设计在次梁上，则应该采取相应的措施来进行整体加固，常用方法有：加大该次梁、主梁、框架梁的配筋强度，同时加厚该处的楼板厚度。在剪力墙设计中，连梁的设计也是一项关键内容。连梁主要用来连接各墙体，使其联结而成强度更大的联肢墙体，增加墙肢约束条件，同时也增大了连梁和墙肢所承载的内力，因此必须通过增大构件配筋量来进行优化和改善，在一定程度上造成了施工材料的浪费。为了避免上述现象的产生，有经验的设计师在进行住宅建筑的结构设计时，往往会将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁，而不会采用大刚度的窗下墙作为连梁。同时，在满足建筑结构的刚度与变形要求的前提下，尽量结合经济角度来综合分析其变形、抗力等因素，从而优化抗侧力构件的布置方案。

2.2注重细部优化，加强建筑结构的各个细节部位的优化设计。

结构设计时，在达到整体设计要求的前提下，应该加强和完善住宅建筑的各个局部构件的精细设计。例如，在混凝土现浇板设计中，应该遵循建筑学和力学原理，把异形板划分为矩形板，这样可以获得比较理想的受力状态，同时避免出现拐角裂缝的现象。再如，住宅建筑底部框架的抗震墙的底框梁一般需要设计较大的箍筋配箍量，如果在设计过程中恰当地选用冷轧带肋钢筋作为箍筋材料，则能够有效缩小箍筋直径并减少箍筋的肢数，降低工程造价，降低施工难度。

2.3计算机仿真设计

随着计算机技术的发展，以及计算机技术与建筑结构优化设计理论的结合，基于计算机仿真技术的结构优化设计思路已经在工程结构设计中得到推广与应用。结构工程师们利用计算机仿真模拟分析软件，根据设计方案建立起相应的优化设计分析模型，采用高效的科学计算方法进行数据处理，设置结构设计预期达到的目标要求，实现结构设计的优化。实际上，利用计算机仿真技术进行结构优化设计的过程，是将工程问题转变为相应的数学问题进行求解，再将结果转化为工程结论进行论证。在大型的复杂结构的优化设计中，基于计算机仿真技术的结构设计方法处于无可替代的位置，因此许多企业对结构设计人员的计算机应用能力提出了严格的要求。

2.4加强住宅地基结构设计

为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面体形变化过大；将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。

（1）对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合；当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。

（2）对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不愿意采用长桩的方案。但对软土层覆盖层厚度较大的地区，一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。

结束语

随着我国经济的发展城市化规模的加快，住宅建设也得到了巨大发展。随着人们生活水平的提高，其对住宅质量也提出了更高要求。因为住宅质量的好坏直接关系到居民的生命财产安全，而设计质量和施工质量两个方面则又决定了住宅建筑质量的好坏。因此，这就要求设计人员积极学习，提高自身专业技能，掌握更多的实际操作经验，只有这样才可以尽量避免设计中出现的问题，从而为我国住宅建筑设计做出贡献。

参考文献

[1]丘创宝.浅谈住宅结构设计问题及措施[J].科技资讯.2013.(07)

篇6

关键词：钢筋混凝土现浇板 裂缝 预防

中图分类号： TV543 文献标识码： A

引言

近几年来，在多数大中型城市里，我国人民群众生活水平的日益提高，人们对住宅质量的要求也越来越高。住宅建筑从装配式结构体系转化为现浇钢筋混凝土结构体系，这种新的体系不仅提高了多层房屋的平面刚度和抗震性能，也提高了楼屋面的抗渗漏性能。然而美中不足的是房屋楼屋面的整体现浇仍然杜绝不了裂缝的出现，大多数消费者对楼板裂缝缺乏必要的常识，担心裂缝会引起结构上的破坏甚至倒塌，从而成为近年来社会关注的热点问题。混凝土楼板裂缝的存在，也常引起诸多用户的不满，特别是住宅工程楼面出现裂缝，往往会引起投诉、纠纷以及索赔要求等。混凝土有裂缝是绝对的，无裂缝才是相对的，一般来说，宽度小于0.05mm的裂缝对使用均无危险性，而且是肉眼不可见的。我们这里说的裂缝是指宽度大于0.05mm的裂缝。这里结合本人实践中的经验和教训，仅从设计角度，阐述一下现浇钢筋混凝土楼板裂缝的成因及其防治措施。

一、现浇钢筋混凝土楼板裂缝的成因

1、一般钢筋混凝土现浇楼板裂缝的特点：

裂缝出现时间一般为该楼板浇筑混凝土后六个月至一年；楼板所用混凝土都是商品混凝土；裂缝形式各种各样；裂缝宽度较小，一般为1毫米以内；裂缝一旦存在就不会闭合消失；现浇楼板中的钢筋与混凝土均符合设计要求。裂缝的成因是多种多样的，有温度、收缩、结构、构造以及施工等因素引起的裂缝，其中常见的是温度裂缝和收缩裂缝，其表现形式主要有：

（1）纵横向裂缝：主要表现为纵横向裂缝。常出现在跨中，负弯矩筋端部及电线暗管敷埋处。

（2）斜裂缝：多分布在房屋外墙转角所在房间的楼板上，裂缝一般成45o斜向，有时一只角同时出现两条裂缝，裂缝基本上为上下贯通。

（3）表面龟裂:此类裂缝主要表现在施工过程中产生的裂缝，容易控制与处理。此裂缝出现部位形状无规则，一般在两端单元的顶层容易出现。

2、造成楼板出现温度和收缩裂缝的原因主要有：

（1）地基的不均匀沉降。如在软土地基下采用扩展基础，对于相对较长的条式楼来说，要保证沉降均匀相当困难。由于基础不均匀沉降，引起楼房的拉裂或钢筋混凝土现浇板的开裂。

（2）荷载的作用。设计人员在进行现浇板的配筋计算过程中，通常只是根据其承载能力确定配筋量，往往忽略了对板在正常使用阶段由其承受的荷载而引起的挠度及裂缝宽度的验算，由此而引起裂缝的产生，这些裂缝有时也会超过规范的最大允许值。

（3）房屋长度过长，而又未考虑设置伸缩缝，当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时，就要引起裂缝的产生。

（4）平面布局凹凸较多，即转角也越多，这些转角处由于应力集中形成薄弱部位，一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。如楼板凸角，楼板在相临板跨连接处厚度相差过于悬殊，局部开洞、错层等情况下，都会产生应力集中现象。

（5）端开间及转角单元在山墙与纵墙交角处，因温度变形会导致板角产生较大的主拉应力而产生裂缝。

（6）混凝土收缩和温度变化在现浇板内引起约束拉应力，导致裂缝，此类裂缝较严重。

（7）照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设于现浇板中，有时过于集中，使该处的现浇板厚度大大削弱，从而引起现浇板在该处开裂。

（8）混凝土强度等级高，水泥用量和用水量增加，导致现浇板后期收缩加大，使板产生裂缝。

二、结构设计中对住宅楼板裂缝的控制措施

混凝土结构本身是允许带裂缝工作的结构，其安全工作性是可以保证的。国家的《混凝土结构设计规范》中对结构裂缝作了计算规定，对不同结构的裂缝宽度也作了限制。但对于住宅而言，微小的裂缝也会引起业主的强烈不满，所以房地产开发企业对住宅楼板的裂缝必须杜绝。针对上述裂缝产生的原因，结合各地区住宅质量通病防治导则，在结构设计方面提出控制措施如下：

（1）应在楼板上每隔20m左右处设置一后浇带，但同时对板应采用双层双向配筋及在混凝土中掺微膨胀剂、特别加强养护等措施，避免混凝土的收缩裂缝。并在楼板中间墙体支座处设一条伸缩缝，使其释放内应力。建筑物的长度应适当控制，多层住宅长度不宜过长，应控制在不大于50m内。

（2）住宅的建筑平面应规则，避免平面形状突变。当平面有凹口时，凹口周边楼板配筋应适当加强。当楼板平面形状不规则时，宜设置梁，使之形成较规则的平面。另外，房屋的宽高比、宽长比、长高比，要满足现行设计规范。

（3）宜采用较小直径密度分布的方式进行布筋，为防止温度及收缩引起的应力影响，应适当提高配筋率,这样可提高混凝土体的极限拉伸应变及混凝土抵抗干缩变形的能力，防止因混凝土自身收缩出现大量的应力集中点，使局部出现塑性变形产生裂缝。变形缝两侧的现浇板应配置双层双向钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于100mm，其余部位未配筋表面应设温度收缩钢筋。在外墙阳角处应设置放射形钢筋，钢筋数不小于7Φ10，长度应大于板跨的1/3，且不应小于2m；屋面现浇板宜双层双向配筋。现浇板配筋宜采用热扎带肋钢筋以增加其握裹力，不宜采用光圆钢筋，钢筋间距不宜大于150mm，且配筋率须满足规范最小配筋率要求。现浇板中的线管必须布置在钢筋网片之上，沿线管方向增设 Φ6@150，宽度不小于450mm的钢筋网片。

（4）楼板因四周嵌固于墙体内，应在四角部位按要求配置双向钢筋，伸出长度应小于1/ 3 L（L 为短向边长），且不小于 1.2 m 为宜。

（5）在现浇板板宽急剧变化及大开洞等削弱处的钢筋直径不应小于8mm，间距不应大于100mm，并应在板的上表面增设纵横两个方向的温度收缩钢筋。

（6）现浇板结构设计中除考虑强度要求外，还应进行挠度及裂缝验算，考虑施工不均匀性及混凝土本身的收缩因素，适当增加板厚，增强板的刚度。现浇板厚度不小于跨度的1/35，且设计厚度不宜小于120mm，尤其是板内有管线交叉时，厨房、卫生间、阳台板厚不应小于90mm，加大楼板的厚度能保证混凝土的有效截面高度。严格控制找平层及贴面砖时粘结层厚度超厚，最适宜的做法是浇捣楼板混凝土时，随浇随抹平整。

（7）在抗震非设防地区，也应适当增设混凝土构造柱，提高房屋整体抗震强度。

（8）另外混凝土标号设计强度不宜太高。强度等级不宜大于C30。采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时最好考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护，便于混凝土凝固时水化热的释放。

结束语

综上所述，现浇钢筋混凝土楼板裂缝是住宅建筑工程常见的质量通病，在设计过程中我们应当针对各种影响因素考虑全面、细致，严格遵守现行设计规范及地方关于防治质量通病的标准，弄清裂缝出现的原因，再加以正确的处理措施，裂缝是可以有效地得到控制和预防的。

参考资料：

篇7

关键词：高层建筑，剪力墙 ， 转换层，构件设计

Abstract: in recent years, with the high speed development of high-rise building, building complex, functional diversity in shape of comprehensive development direction, and the corresponding structure form also are diverse and complex. This article mainly through a project example, analyzed the conversion of the high-rise residential structure design, structure calculation and structural components in several main points of design, aims to effectively improve the residential building structural design level and make structure more reasonable.

Keywords: high buildings, shear wall, conversion layers, component design

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

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，抗震设防烈度为7度。

2住宅转换层结构设计

2.1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。

2.2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。

2.3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。

3 住宅结构计算与分析

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。

4住宅结构构件设计

4.1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。

4.2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%。

4.3楼板设计

框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。

（1）在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；

（2）在下部楼层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处荷载分配产生突变。

（3）由于转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务，且转换层楼板自身必须有足够的刚度保证，故转换层楼板采用C40混凝土，厚度200MM，￠12@150钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.41%。

（4）为了协助转换层楼板完成剪力重分配，将该层以上及以下各一层楼板也适当加强，均取厚度150MM。

5结束语

综上所述，在高层建筑转换层的结构设计时，不仅要尽可能地满足建筑的使用功能的要求，而且要使结构体系更加合理，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，不断地提升住宅建筑结构的设计水平，从而满足建筑结构合理的使用要求。

参考文献

[1]覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2010.

篇8

关键词：房屋建筑，楼板强度，楼板刚度，鉴定

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

一、案例工程概况

某住宅楼落成于2006年7月，房屋结构属于砖混类型，总共3层，总建筑面积253.44m3，其中一开间为五进深，而且前后挑出部门长度结尾1.4m，外墙用红色的机砖砌筑，房屋前方为小区路，后方为小巷子，左右均为3层住宅楼，总共投入使用的年限为7年。目前发现该住宅楼的二楼楼板和三楼楼板均出现不同程度的开裂现象，为贯穿型的裂缝。

二、现场勘察和检测

为了鉴定房屋建筑楼板的强度和刚度，进行了现场勘测和检测，具体方法为：

（一）现场勘测

首先是案例房屋周围的勘测，经勘测，发现周围的场地平整正常，而且没有出现地坪沉降、开裂、上翘等问题，初步判定房屋的基础没有存在沉降的情况。其次是房屋的现场测量，经测量，发现房屋墙壁厚度为110mm，属于单砖墙，由于相关规定不允许承重墙为单砖墙，因此在原来结构施工的时候，适当增加了适量的承重构件，譬如梁、柱等，但由于砖混结构在施工的时候，以墙体砌筑为首位工序，因此房屋的承重任务主要由墙体、梁、柱子等共同完成。再次是承重构件在抹灰的时候，附有一定密集程度的钢丝网，其中柱头钢筋6根，规格为16mm；柱子和梁表面都完好，截面规格分别为300mm×300mm、240mm×240mm；屋面板、楼梯平台的走廊板，均存在宽度至少1.5mm的贯穿型裂缝，而且裂缝有明显渗水痕迹。根据《危险房屋鉴定标准》的基本要求，房屋楼板裂缝的最大值为0.4mm，因此初步判断该房屋楼板的强度和刚度不达标。最后是施工情况勘测，发现楼板平面尺寸与原施工图纸存在出入，譬如施工图纸楼梯要求是两跑，实际施工时改成三跑。

（二）现场检测

笔者参照《建筑结构荷载规范》和《混合土结构设计规范》要求，对案例房屋楼板强度和刚度进行检测，检测结果显示：

（1）硂强度C20以上，砌墙混合砂浆强度M5以上，红机砖强度为MU10，混凝土强度等级为C20，钢筋等级为Q235，基本满足施工要求。

（2）荷载方面：现浇钢筋硂板的厚度为100mm，荷载为2.5KN/M2；天棚抹灰厚度为20mm，荷载为0.34KN/M2；水泥砂浆找平厚度为25mm，荷载为0.5KN/M2；瓷砖面层厚度为20mm，荷载为0.5KN/M2。另外整个天花板的静载设计值和活载设计值分别为4.6KN/M2和2.8KN/M2。

（3）几何参数：宽度、长度、板厚分别为4500mm、5000,mm、100mm；荷载为均布荷载，设计值为7.500knm。

（4）计算结果：弯矩值分别为3.774kn·m、3.065kn·m、-8.930kn·m、-8.216kn·m；板底钢筋计算面积为235.71mm2，实配面积为335.10mm2；支座钢筋计算面积为577.10mm2，实配面积为392.70mm2，误差值为31%，配筋数量不足，需要改为面积604.15mm2的钢筋。

（5）通过计算，可以初步判定楼板负筋的配筋数量、配筋面积、板厚度等均不足，满足不了楼板基本的挠度和抗裂度要求，而且楼板局部已经出现明显裂缝，需要采取必要方法进行补强，控制安全隐患的扩展。

（三）危险系数评定

在勘察和检测的基础上，对案例住宅楼的危险系数进行评定

（1）地基基础部分的构件数量为10，不存在危险构件，危险构件百分数为0%。

（2）承重结构柱子数量为36根，危险柱数量为0根；承重结构墙段数量为64面，危险墙段数量为0面；承重结构主梁数量为72根，危险主梁数量为6根；屋架榀、次梁的数量均为0；板数为30面，全部都是危险板。经计算，以上承重结构的危险构件百分数为16%。

（3）维护结构总构件数量为61根，危险构件数量为0，危险构件百分数为%。

三、鉴定结论与处理建议

案例工程住宅楼楼板强度和刚度经过鉴定，以及结合《危险房屋鉴定标准》对楼板刚度和强度的基本要求，将以上的危险系数评定结果进行测算，可以确定房屋楼板的危险级别达到B级，虽然整体性能够满足结构承载需求，但个别结构构件处于危险的状态，需要对其进行修复处理。鉴于住宅楼属于砖混结构，混凝土楼板属于承重的主要部分之一，已经达到50%的危险状态，导致部分承重功能失效，局部存在险情的可能性，可将其视为危房。

楼板裂缝的处理，可以借鉴以下方案：

（1）目前楼板荷载限值可视为150kg/m2，在现有荷载的基础上，不能够再施加其他荷载，即不能够再加层，而且需要结合鉴定得出的相关数值，重新设计楼板修复方案，以恢复楼板的预期使用功能。

（2）在房屋维修的过程中，需要对裂缝位置的修补效果进行定期观察，如果发现裂缝未能恢复到正常状态，或者出现开裂加剧的问题，需要将相关异常情况通知相关部门，以便进行二次检查。

（3）裂缝在修补的过程中，需要针对不同开裂程度的裂缝，采用针对性的补强方法，案例工程的楼板裂缝，其上下补强，都需要采用碳纤维布，并委托专业的施工单位完成。

（4）重新浇筑的混凝土，需要与原楼板使用的混凝土匹配，做好混凝土的配合比工作，以及掌握好浇筑的时机，防止混凝土出现过早凝结或者离析现象的出现。

（5）在浇筑混凝土之前，需要拆除规格为4.5m×5m的大跨度板，然后再重新浇捣，而跨径较小的板仅需补强，材料为双面型的钢丝网，以及利用环氧树脂进行补缝处理。补强后，再进行全面鉴定，检查楼板的强度和刚度是否符合《危险房屋鉴定标准》的基本要求。另外在拆除板的时候，要严格按照相关规范要求，做好安全控制措施，尤其是承重结构构件的稳定性，要防止相互之间干扰，以便将危险系数降到最低。

四、结束语

综上所述，为了鉴定房屋建筑楼板的强度和刚度，本文以某房屋建筑为例，在对该房屋基本情况了解的基础上，通过现场的勘测和检测，了解楼板强度和刚度的影响因素，初步确定楼板开裂的基本原因，以及参照《建筑结构荷载规范》和《混合土结构设计规范》等的基本要求，判断楼板负筋的配筋数量、配筋面积、板厚度等是否符合规范要求。案例工程的楼板强度和刚度，可以确定房屋楼板的危险级别达到B级，虽然整体性能够满足结构承载需求，但个别结构构件处于危险的状态，需要对其进行修复处理。笔者认为需要采用科学的补强和补缝方法，控制楼板的荷载受力，并定期检查裂缝补强和补缝结果，最后再进行二次鉴定，检查楼板刚度和强度是否恢复到预期基本要求状态。

参考文献

[1]熊柱红，肖毅.浅析住宅现浇钢筋混凝土楼板裂缝问题技术鉴定[J].建筑知识：学术刊，2011，（2）：160.

[2]张小云.预制楼板砖混结构住宅结构安全性鉴定及抗震性能评估[J].福建建筑，2005，（2）：3.

[3]王治理.住宅工程楼板及阳台悬挑板裂缝鉴定与处理[J].山西建筑，2011，（26）：110-111.

篇9

【关键词】高层结构；抗震性能目标；搭接柱转换；结构设计

一、工程简介

某工程为位于城市中心的一栋高层商住楼，地下2层，地上23层，其中地上层1～4为商场，楼层5为公寓会所，楼层6～23为住宅楼，总高约为80.2m。建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年，本工程结构抗震设防烈度为6度（第一组），设计基本地震加速度为0.05g；建筑抗震设防分类：建筑为标准设防类建筑；建筑场地类别为Ⅲ类。

二、大楼结构设计分析

1　结构选型设计

建筑塔楼平面接近方形，长宽均为61.2m，每边相接宽度均为10m左右，中部开洞面积接近20%。结构设计时，利用垂直交通系统，在塔楼四角均适当设置刚度较大的钢筋混凝土抗震墙体，并在方字形的每边均设置少量墙体，作为主要抗侧力构件，结构平面竖向构件布置基本规则、对称。图1为塔楼结构平面及剖面布置，其中主框架梁为510×620，主要柱断面为600×1000，主要抗震墙厚度为30～45cm，柱、墙混凝土强度等级为C50～C30，其余为C30。

住宅部分的结构有跃层，且跃层上层开洞较多，具有较多楼板不连续的建筑特点，塔楼层6～23每两层设一层主框架，在每层主框架间设置跃层次结构，即在主框架上设梁上小柱，支承夹层次结构梁板，形成层间主次结构。根据建筑使用净高的要求，

本工程的次结构层采用无梁楼盖的结构布置形式。为满足裙房商业的柱网规整的需要，部分柱在裙房顶层采用搭接柱转换。

2　结构抗震设计的预期性能目标

本工程由于存在部分搭接柱转换，塔楼采用主次楼层的结构形式，部分楼层还存在楼板不连续的情况，属复杂高层建筑。设计时采取了基于性能的抗震设计和比现行规范要求更为严格的抗震措施。经与建设方及相关抗震审查部门商定，本工程抗震设计的预期性能目标如下：1）在小震下，结构满足弹性设计要求，结构构件的抗震承载力和结构层间位移及位移比、周期比均满足规范要求；2）在中震下，结构的主要竖向构件（主要的抗震墙、柱）处于弹性工作状态；3）在大震下，结构重要部位的竖向构件（搭接柱）不屈服，对结构进行非线性分析，允许有些选定部位的构件（次楼层水平构件）达到屈服阶段，但满足变形限制要求，不发生剪切等脆性破坏，各节点满足延性要求。

3　采取的主要抗震措施

采取的主要抗震措施如下：1）提高重要部位结构构件的抗震等级，局部有转换的框架抗震等级提高为一级；2）对搭接柱转换的节点进行应力分析校核，加强构造措施；3）各层主框架的柱、墙构件均按中震弹性进行设计；4）提高底部加强区抗震墙的分布筋配筋率，提高约束边缘构件的体积配箍率；5）加大转换层（层5）的楼板厚度及配筋率，以确保楼盖的整体性。

4　搭接柱转换的设计

工程在层4楼面有9根柱采用搭接柱转换，水平转换距离约为1.5m。若采用转换大梁来完成如图2所示的柱网变化，楼板受力较少，转换梁承受很大的弯矩和剪力，将造成转换梁断面过大，材料浪费，同时转换层的净高降低；另一方面，由于转换梁刚度大，造成结构竖向刚度突变，对抗震不利；而采用搭接柱转换的钢筋混凝土材料用量少、转换层建筑空间可充分利用，上下层沿竖向刚度变化小。

经内力分析，由于搭接柱层错位对竖向力的影响，搭接柱楼面梁内产生拉力，此拉力通过梁、板传到抗侧力构件上，使抗侧力构件产生附加水平力。考虑搭接柱上下楼层相应位置楼板及梁中均承受较复杂的拉压应力，对搭接柱上下层楼面楼板厚度均取15cm，相应跨和相邻跨的上下层的配筋率均不小于0.6%。搭接柱转换节点除采用SATWE，PMSAP进行整体分析外，还采用SATWE的框支剪力墙有限元分析程序FEQ软件进行应力补充分析计算。

5跃层上层的次结构层无梁楼盖设计

本工程上部为跃层叠加式公寓楼，由于建筑使用净高的要求，层8～22间的偶数层设置为次结构层，采用无梁楼盖，仅在方形的内外周布置框架梁，形成了主结构的框架-剪力墙体系，及相间

次结构层的板柱结构，无梁楼盖的楼板厚度均取16cm。

公寓楼的次结构无梁楼盖柱网尺寸变化大、不规则，不能采用直接法及一般等代框架法计算，因此在框架-剪力墙用SATWE及PMSAP整体分析的基础上，对无梁板采用SATWE中的“复杂楼板有限元计算”SLABCAD模块进行楼板的应力计算分析。

三、结论

（1）本工程部分柱采用搭接柱转换，材料用量少、转换层建筑空间可充分应用，上下层沿竖向刚度变化小。

篇10

关键词：高层建筑；梁式转换层；受力分析；结构设计

前言

随着我国经济和科学技术的飞速发展，高层建筑空间使用也趋向多层次、多功能发展。建筑物的这种多元化发展，使得结构在竖向必须具有不同的柱网及墙体布置，以满足其对建筑空间的大型、灵活、自由的需求，而在大小空间衔接处需要设置结构转换层。于是，带转换高层建筑结构体系就此应运而生，并在工程实践中得到了长足的发展。以下笔者就结合自身工作经验，对某高层建筑梁式转换层结构设计做出探讨。

一、工程概况

某综合大楼，总建筑面积为28650，地下室2层，地上28层。其中裙房1～4层为商业楼层，1层层高是5.1m，2～4层层高均是4.2m，5～28层为住宅，层高均为3m。由于该工程为综合性质较的高层建筑，上下建筑功能不同，需要竖向空间具有不同形式的空间组合。由于5层以上为住宅，所需的空间分隔较多，故采用框架-剪力墙结构。关于该工程的结构选型，由于梁式转换相对箱型、厚板更为简单、经济。因此，本工程选择了梁式转换的结构转换方式。最后，该工程结构形式确定为带梁式转换层的部分框支剪力墙结构。4层设置结构转换层兼设备层，转换层以上为住宅楼（纯剪力墙结构），以下为框架―剪力墙结构。

二、结构分析及计算参数

本工程属丙类建筑，结构体系为部分框支剪力墙结构，建筑物高度为89.7m

表1 采用SATWE计算的结构自振周期

自振周期 周期（s） 振型特征 T /T

T

2.59 Y向平动 0.81

T

2.44 X向平动 0.80

T

2.10 扭转 0.80

表2 采用SATWE分析风荷载作用结构主要计算结果

受力方向 X向 Y向

顶点位移 （mm） 16.89 63.32

/H 1/6295 1/1338

层间最大位移 所在楼层 15 20

（mm）

0.71 2.47

/h

1/3818 1/1197

基底剪力 （kN）

2799 7355

倾覆弯矩（kN m） 163 715 458 388

表3 采用SATWE分析地震作用结构主要计算结果

受力方向 X向 Y向

顶点位移 （mm） 35.2 48.94

/H 1/2990 1/1527

层间最大位移 所在楼层 15 20

（mm）

1.43 1.87

/h

1/1810 1/1574

基底剪力 （kN）

6353 7922

倾覆弯矩（kN m） 314 289 339 878

剪重比（%） 1.6 1.83

计算结果分析：①从计算结果可知，部分框支梁的抗剪没有满足规范的要求，我们取其内力，人工复核，通过加腋的方式来满足抗剪要求。②换层结构上下层刚度比达到比较理想的效果。③转换层与其相邻上层的侧向刚度比（X方向0.84；Y方向0.68）大于0.6，计算结果满足规范 的要求。

三、梁式转换层结构的设计要点

3.1结构平面布局。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在对有抗震设防要求的建筑进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成框支墙与落地剪力墙协同工作的受力体系。该工程上部为纯剪力墙结构，底部为体型规则、简单的框架―剪力墙结构。南北向刚度中心与质量中心偏差不超过2米，东西向完全对称，为了增强抗扭效果，除核心筒外的其余剪力墙应尽量沿周边均匀、分散布置。

3.2 结构竖向布置。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，可根据其建筑功能和结构传力的需要，沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置；也可以按照建筑功能需要，在楼层局部布置转换层。该工程的竖向布置设计遵循“强化下部，弱化上部”的原则。尽量减少转换层上部剪力墙数目，控制剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中，核心筒部分的厚度取为400mm，其余部分的厚度取为350mm。

3.3 抗震等级的确定。当剪力墙转换层结构设置在三层以上时，为了保证设计的安全性，框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级。另外，在8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。

按照现行规范，结合该工程的结构特点，该工程各部位的抗震等级设计见表1：

表1 抗震等级的设计