1、小高层建筑工程结构设计实例分析【摘要】随着经济的快速发展以及城市化进程的加快，越来越多的建筑拔地而起，因此为广大的建筑工作者带来了更大的挑战，建筑结构的复杂多样，尤其是结构设计工程师。本文主要结合国内某住宅小区工程实例，对目前普遍采用的几种结构形式进行分析比较. /1/view-12281655.htm【关键词】小高层；建筑工程；结构设计；实例1.工程简介国内某住宅小区建筑工程，共12层，层高为2.9m，建筑物总高34.8m，长34.2.m，宽14.70m，每层面积490m2，总面积5880m2，抗震烈度为度，场地土类型为三类，基本风压：0.60kN/m，采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软
2、件、程序及有关规范对不同的结构设计方案进行计算并分析比较。1.1框架结构此方案的特点是一般用于多层结构以及小高层结构，使用高度范围一般为60m以下（度设防）。框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用较为方便。填充墙可采用轻质隔墙，减轻结构自重。但内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积以及家具布置。1.2异形柱框架结构这种结构体系的框架结构的一个派生结构形式，它除了具有框架结构的特点外，与墙同宽的异形柱很好地解决了建筑平面使用问题。根据行业标准混凝土异形柱结构技术规程JGJ149-2006第3.1.2条抗震设计时，异形柱结构使用的房屋最大高度为24m，本工程建筑总高位34.8m，故不宜采用异
3、形柱框架结构。1.3框架剪力墙结构这种结构体系一般是适用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此方案的特点是利用电梯间做成钢筋混凝土核心筒，用来抵抗大部分水平荷载，而框架柱主要承受竖向荷载。这种结构既具有框架结构布置灵活，使用方便的特点，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。但内凸的框架柱同样影响到户型的实际使用面积以及家具布置。1.4异型柱框架剪力墙结构这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋混凝土核心筒抵抗大部分水平荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙同宽的异型柱又能更好的解决建筑平面使用问题。2.结构抗震性能的比较2.1框架结构一般用于多层
4、及小高层结构，即10层一下或建筑物高度H小于28.0m，对H大于30.0m的框架结构，在抗震设防烈度为度地区，高规第4.8.2条规定，抗震等级为三级.SATWE程序计算结果显示，此结构的水平荷载（风荷载及地震荷载）的作用下，水平位移及层间位移为最大（1/1200）；由于框架柱作为唯一的抗水平力构件，轴压比限制为0.90，故框架柱截面尺寸较大，内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积积及家具布置。而且，最为严重的是，由于建筑的平面使用或立体造型的要求，经常出现框架一端搁置在柱上，另一端搁置在梁上；或几根框架柱并不在一条轴线上，往往出现单跨框架的现象，成为抗震薄弱环节。所以，在考虑抗震设防要求的结
5、构中，由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，特别是采用砌体填充墙时，地震中填充墙损坏严重，修复费用很高。故对高层结构不宜采用。2.2异型柱框架结构异型柱在受剪承载力、节点承载力和延性等受力性能方面比普通矩形柱差，在水平地震作用下，柱内钢筋的粘结锚易遭受破坏，对抗震性能有不利影响。因此，钢筋混凝土异形柱框架及框架抗震墙结构的房屋应在一定的高度及适应范围内应用，而不能等同一般的钢筋混凝土结构。根据混凝土异型柱节后技术规程适用于总高度小于24m的房屋。当建筑的高度较高时，异型柱无法满足轴力和抗侧力的要求。所以，异形柱框架结构相比较而言，抗震性能为最差。2.3框架剪力墙结构一般用于高层结构，在
6、近几年的高层结构设计中应用广泛，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋混凝土核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小，轴压比限值较框架结构放宽，但考虑框架柱的构造要求，及实际计算中若轴压比大于0.90，则柱配筋较大，所以在小柱网的住宅中，与框架结构相比，柱截面尺寸与不可能小很多，同样存在上述建筑使用问题。2.4异形柱框架剪力墙结构这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋混凝土核心筒抵抗大部分水平荷载，异形柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙宽的异形柱又能更好的解决建筑平面使用问题。度地区，框架剪力墙结构总高
7、度不得超过45.0m，柱中距不大于7.20m。抗震等级之所以以异型柱有上述的限制条件，主要是异形柱的肢长较短，当建筑的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。在度设防地区，建筑物高度大于18.0m抗震等级即为三级，这点较框架结构（60.0m）严格。2.5普通剪刀墙结构一般用于高层结构住宅，尤其在30层左右的高层住宅结构设计中用用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋混凝土墙，适当补位开结构洞，以庆祝填充墙代替，以减轻结构自重及工程造价，可使个墙段刚度均匀，抗震性能好，水平位移及层间位移大大减小，尤其在户型的实际使用面积及家居布置中。3.计算结构的比较根据以上计算结构：地震周期。框
8、架结构最大（T1=1.6463s），短肢剪刀墙结构最小，异型柱剪刀墙结构次之，其余结构相差不大。显然，这是与结构的刚度有直接关系。水平地震剪刀。框架结构最小（1347.771），短肢剪刀墙体结构最大，异型柱剪刀墙结构次之，其余结构相差不大。显然，这是与结构的地震周期规划与设计是一致的。最大层间位移。框架结构最大（Dx/h=1/455），短肢剪刀墙体结构次之（1/3591），其余结构相差不大。显然，这是与结构的刚度是一致的。结构自重。框架结构最大，其余结构相差不大（约8300t）。活着载相差不大（约600t）。恒载占总重量的百分比为93%以上，故在高层计算中，一般可不考虑恒活最不利组合，这对计算
9、结果几乎无影响。混凝土用量。短肢剪刀墙结构与异型柱剪刀墙结构较大（约146m3），其余结构相差不大（1333）。相差了1465/13.1=1.1倍。钢筋用量。短肢剪刀墙结构与异型柱剪刀墙结构较大（约18.5f），其余结构相差不大（约16.0t）。相差了18.5/16.0=1.15倍。这是由于前者结构的最小配筋率要求较高。工程造价。短肢剪刀墙结构与异型柱剪刀墙结构较大（约405元/m2），框架结构最小（3498元/m2）。这是由于短肢剪刀墙体结构与异型柱剪刀墙结构在混凝土用量和钢筋用量均较高。4.结论通过对以上各类结构形式进行分析，各种类型均有优缺点，结构工程师在设计中应充分重视概念设计，根据其受力的特点，充分了解其破坏的各种机理，合理、对称、均匀地布置短肢墙，正确掌握计算机分析方法和截面设计，并不断的总结经验，根据建筑物所处的地区、业主的要求以及地质条件，在满足国家规范的要求下选择合适的类型。参考文献1建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.2建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.3高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）.
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