高层钢筋混凝土结构设计范文

时间:2023-09-11 09:19:05

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高层钢筋混凝土结构设计

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中图分类号:TU37文献标识码: A

在现代高层建筑工程施工中,钢筋混凝土结构的应用日益广泛,在提高建筑结构的安全性、稳定性与耐久性等方面发挥着非常重要的作用。做好钢筋混凝土结构设计是高层建筑工程质量的重要保证。在具体的高层建筑钢筋混凝土结构设计中,应该突出设计的内涵,体现高层建筑钢筋混凝土结构的重要功能,对高层建筑设计中钢筋混凝土结构方面的关键问题进行全面思考,从短支剪力墙、结构体系、高度控制等关键环节展开对高层建筑钢筋混凝土结构的设计控制和管理,进而为高层建筑钢筋混凝土结构设计目标的达成起到重点方面和体系方面的支撑作用。

1做好高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要意义

做好高层建筑钢筋混凝土结构设计工作必须要体现设计的重要功能,我们可以将高层建筑钢筋混凝土结构的基本要求总结为如下几点:

1.1高层建筑钢筋混凝土结构的安全性

高层建筑设计钢筋混凝土结构的强度和功能时要以突出安全性为第一要务,要确保在设计年限内高层建筑钢筋混凝土结构在各种负荷和影响下的稳定性和安全性,同时要确保突发事件和偶然事件中高层建筑钢筋混凝土必须的稳定性和结构延性。

1.2高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性

高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑,要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续,形成有益于实现设计目标的耐久性基础。

1.3高层建筑钢筋混凝土结构的适用性

通过高层建筑设计工作的突出,要实现钢筋混凝土结构具有在一定时间内功能的实现,这样就可以保证高层建筑整体的使用要求,也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。

2高层建筑钢筋混凝土结构设计中关键问题

2.1短肢剪力墙的设计

高层建筑设计短肢剪力墙具有强烈的功能性,但是,短肢剪力墙的设置需要遵照一定的规范,切不可在设计中频繁采用,也不能布设过多,应该在确保高层建筑抗震目标达到的范围内,尽量降低短肢剪力墙的设计数量,这样的设计可以降低后续高层建筑钢筋混凝土结构施工和处理过程中的难度。

2.2结构体系的选择

高层建筑钢筋混凝土的结构体系是整个设计工作的选择重点,通常的设计方式是:要在尽量减少高层建筑钢筋混凝土结构刚度的前提下,优化高层建筑的外观和内部结构,保障结构对形变和强度的范围上的满足。

2.3结构高度的控制

在高层建筑钢筋混凝土结构设计中常会出现超高的问题,这不利于高层建筑物抗震性能的实现,由于不同高度会出现不同级别的设计规范形式,因此,当结构高度出现变化时,特别是出现超高问题时,要重新进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计工作。

2.4建筑结构平面的设计

若对高层建筑钢筋混凝土结构设计无特殊要求,则要尽量选用形状规则而简单的平面布置结构,以此合理分布承载力和刚度,并弱化风力影响。如对于A级高层建筑而言,不适宜将其设计为细腰形或角部重叠式的平面图形,而且出于对扭转的考虑,必须将竖向构件水平和层间最大位移控制在该楼层平均位移值的1.2倍和1.5倍之内;对于必须设计的框架结构防震缝,其缝宽、高度通常分别大于100mm和小于15m;若防震缝两侧具有不同的房屋高度,则要根据低高度房屋确定缝宽;虽然不提倡采用短肢剪力墙,但若不得不采用,则必须使其截面厚度低于30cm,且每个肢截面的高厚最大比值必须处于4-8之间。

3高层建筑钢筋混凝土结构设计的要点

3.1加强抗震功能

高层建筑抗震功能主要由钢筋混凝土结构来实现,因此,需要重视抗震这一环节,要在设计工作中将抗震设计作为高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要因素和关键影响。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话,其振型数则应该多取,例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等,其振型数应尽量取≥12的数,但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍,除了含有弹性的楼板,而且在进行总刚性的分析时,它的振型数才可以取得更大些。在对建筑物的框架柱进行设计的过程中,要对其面积进行全面的控制,保证其在一定的范围之内,这样才能够有效的提高建筑的质量。在对配筋进行设计的过程中,不但要对建筑的配筋进行不断的加强,而对于支座的部分要按照相应的规定进行相应的调整,这样才能够有效的增强建筑结构的承载能力。

3.2高强混凝土合理运用

在高层建筑混凝土结构设计中关键的步骤之一是合理地使用高强混凝土,为了有效地降低建筑的用钢量,可以在建筑设计的时候使用高强混凝土,这样可以大幅度地节约建筑的成本。这样的做法可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价,用来取得较好的经济效果。

3.3增强地基承载能力

对于建筑结构的设计而言,地基的设计是整个设计的重要部分,建筑地基的设计好坏能够直接影响到整个建筑结构的质量和使用性能。因此,对于建筑地基的设计就显得的至关重要。在对建筑地基进行设计的过程中,进行宏观的把握,要严格的把握地基的承载能力,并且还要对建筑地基的变形和沉降等问题进行充分的考虑。对于层数较高的建筑物而言,其进行地基的设计时通常都会将其设置在地下室,这样就能够有效的对地基的沉降程度降到最小,从而有效的保证了上层结构的牢固性,提高了整个高层建筑的承载能力。除此之外,在进行建筑地基设计的过程中,还要按照相关的规定对其进行相应的规范。对于层数较多的建筑而言,通常都会对地基进行相应的处理来对高层建筑的沉降进行有效的控制。

3.4提高耐久性

必须加强高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性设计,在原来的混凝土结构设计方案中,没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响,从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时,主要都集中在造价、材料上,所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高,对工程的质量要求也相应地得到提高,所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时,就要果断地放弃经济这个指标。

3.5扭转问题分析和几何中心的确定

为了避免由于水平荷载和扭转作用的建筑物破坏,结构和布局应在结构设计合理的前提下,尽可能使建筑达到三心合一的目的。在水平荷载作用下,高层建筑扭转功能取决于质量分布。为了减少结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用正方形、矩形、圆形、多边形等简单形式。在某些情况下,街道景观的要求和限制,城市规划的高层建筑,不使用简单的平面结构,不规则的平面形成L形、T形、十字形等复杂形状,在突出部分的宽度和厚度比的控制范围规范允许的布局结构。同时,我们应尽可能使结构在一个对称的状态。建筑结构振动周期包括两个方面:结构的固有周期的合理控制和振动控制周期可以使周期误差的开放性降低。

4、结束语

简而言之,钢筋混凝土结构是高层建筑出现的基础,如何科学地进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计已经成为行业的重点,应该突出钢筋混凝土结构的特性,结合高层建筑的特点,把握高层建筑钢筋混凝土结构设计的关键环节和难点,充分发挥钢筋混凝土结构在整体性和机械性能上的优势,设计出高层建筑钢筋混凝土结构的精品,在实现高层建筑稳定和安全的同时,实现高层建筑舒适度和功能性的保证。

参考文献

[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16)

[2]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01)

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随着我国经济的发展,城市化进程的加快,建筑功能与类型越来越多样化、综合化,建筑高度也在不断增加,目前钢筋混凝土高层建筑已然成为城市建设中的主角,在城市规划中占相当大的比重。对于建筑来说,钢筋混凝土的结构设计的好坏直接影响到建筑的质量、安全和使用,高层建筑的结构设计更是工程中的重点和难点,只有将设计中存在的问题深入分析并加以妥善解决,才能尽可能完善结构设计工作,为今后的建筑施工打下良好的基础。

1.概念设计

概念设计是结构设计的一个新理念,是设计人员通过长期的理论研究和实践,逐渐积累起来的经验总结,它不以力学分析和条文规范为依据,是设计人员的一种设计思路,根据建筑周围的环境、建筑功能等因素选取合适的建筑结构,站在宏观的角度整体构思,将各部分有机的联合起来,形成结构的总体系。在设计时主要考虑建筑的整体性、抗震性、抗风性等性能,以承载力、刚度、延性为主要控制目标,特别是对理论无法明确的部分,有一个定性认识。概念设计不仅是设计人员先进设计思想的一种体现,它之所以重要,还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,为了弥补这些缺陷,就需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的,更加客观、准确的理解结构的工作性能。

2.结构选型

2.1结构体系的选择

根据抗侧力构件的不同,钢筋混凝土结构体系主要有框架、剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒这几种形式,应根据工程的实际情况来选择合适的结构体系。

1)框架结构主要适用于层数不多的住宅、办公楼、学校及厂房等对位移要求不是很严格的建筑物。

2)剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒结构适用于高层,这里需要注意的是框架-剪力墙结构。在基本振型地震作用下,如果框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50%,则框架部分的抗震等级应按框架确定。框架承担的地震剪力应大于结构底部总剪力的20%,以确保第二道防线的安全。墙不宜过多,满足位移限值即可。短肢剪力墙结构应避免全部为短肢墙,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%。短肢剪力墙的抗震等级应使用比实际更高一级的等级,有的设计者没有注意这个问题,导致抗震等级的错误确定,从而造成设计工作中不必要的大量修改。

无论采用哪种结构体系,都应使结构具有合理的刚度和承载能力,保证结构的稳定和抗倾覆能力,避免产生软弱层或薄弱层,使结构具有多道防线,提高结构和构件的延性,增强其抗震能力。

2.2结构的规则性问题

《高层建筑混凝土结构技术规程》(2010)中规定:高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,并应符合下列要求:①应具有必要的承载能力、刚度和变形能力;②应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力;③对可能出现的薄弱部位,应采取有效的加强措施。新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,因此设计人员在设计过程中要特别注意新规的规定,以确保后期施工图设计阶段工作的顺利进行。

2.3结构的超高问题

在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制。尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑其或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中曾出现过由于结构类型的变更而导致的结构超高问题,致使施工图未能审查通过,进行修改或从新设计,对工程进度等整体工程规划造成不良的影响。

2.4控制柱的轴压比问题

在钢筋混凝土高层建筑结构中,轴压比越大,柱的延性就越差,限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态,防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小,则结构延性就差,当遭遇地震时,耗散和吸收地震能量少,结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计,且梁具有良好延性,则柱子进入屈服的可能性就大大减少,此时可放松轴压比限值。

2.5嵌固端的设置问题

由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此.在这个问题上设计人员往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致安全隐患或后期设计工作的大量修改。

2.6短肢剪力墙的设置问题

短肢剪力墙是指截面厚度不大于 300mm、各肢截面高度与厚度之比均大于 4 但不大于 8 的剪力墙。在新规范规定抗震设计时,高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验对高层建筑中短肢剪力墙的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中设计人员应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3.地基与基础设计

地基与基础设计是整个工程造价的决定性因素,对后期设计工作能否顺利进行也有很大的影响,所以这方面的设计也是设计人员较为重视的一点,如果出现问题则会给工程带来巨大的损失。我国占地面积较广,地质条件复杂,仅一本《地基基础设计规范》并不能完全涵盖全国各地的情况,这就需要将地方性的标准利用起来,深入学习其中关于地方性地基基础类型和设计处理方法的成熟经验和规定,因地制宜,制定出符合当地实际情况的设计方案。

4.结构计算与分析

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Abstract: the reinforced concrete has good entirety, stiffness, the advantages of small displacement, high-rise buildings of the reinforced concrete structure design, can say is the modern architectural design of the key and difficult. This paper will combine the writer's many years experience in architecture design, of a high-rise building reinforced concrete structure design key is discussed in this paper.

Key words: high building; Reinforced concrete; Structure design

中图分类号:TU375 文献标识码:A文章编号:

随着高层建筑的兴起,建筑工程在结构设计和技术应用上也趋于多样化。高层建筑在平面布置和体型构造上也越来越复杂化,这对现代高层建筑设计和结构分析来说,无疑是一种挑战。而在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时,其中有许多的重点和细节需要加以注意,本文将结合笔者多年的建筑设计经验,对高层建筑钢筋混凝土结构设计的重点和难点问题进行具体探讨。

1高层建筑钢筋混凝土结构优化设计

1.1钢筋混凝土结构优化设计原则

高层建筑钢筋混凝土结构进行设计过程中,不但需要符合相关的规范和标准,还应该遵循结构优化设计的原则。在进行优化设计时首先必须保证结构的安全性和使用性能;还要尽量简化结构,有效的减少结构构件;另外,结构需要具备足够的刚度,设计时尤其要注意特殊部分的刚度问题。

1.2钢筋混凝土结构设计特点

高层建筑钢筋混凝土框架结构进行优化设计时,首先需要对结构整体的内力进行分析,然后根据梁柱各构件的控制内力来对截面进行优化设计,再对满足荷载效应水平要求的各结构构件的配筋量进行计算分析,最终确定设计结果。设计过程中可能会使原结构的荷载特征与几何特征发生变化,在现荷载的作用下,结构内力分布特征会有所改变,而各控制截面的控制内力也会随之发生变化,优化设计需要依据这种变化进行下一步的设计,因此可以说钢筋混凝土结构设计是一个循序渐进的过程。

1.3框架——剪力墙结构设计方法

结构延性与刚度的最佳选择便是剪力墙结构设计,在承载力不变的前提下结构延性对结构影响最大的是变形能力,结构刚度对结构影响最大的是侧向位移和自振周期。因此,可以利用结构的整体侧向位移量。来对结构延性和结构刚度进行调整。结构延性和结构刚度要依据规范按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值来进行设计。依据结构优化设计的原则对钢筋混凝土框架结构进行逐步优化设计,不但能够满足结构受力要求,也可以节约成本。

2钢筋混凝土结构设计问题

2.1结构平面设计问题

通常情况下,除了特殊设计需要,高层建筑不适合选择特别不规则的平面布置。高层建筑的外型应该尽量简单、规则,以便保证其刚度和承载力的均匀分布。根据抗震等级不同的建筑,设计时要考虑到其平面尺寸和突出部位尺寸的比值都在合理范围内,另外,尽量不考虑采用角部重叠的平面图形。

2.1.1在对结构平面进行布置时,要尽量减少扭转的产生,尤其要考虑到水平地震作用力下的偶然偏心影响问题。对楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移设计时,应该考虑以下原则;对于A级高度的高层建筑,其最大水平位移和层间位移应该小于该楼层平均值的1.2倍,不能超过该楼层平均值的1.5倍;对于B级高度的高层建筑或者超过A级高度混合结构以及复杂高层建筑,应该小于该楼层平均值的1.2倍,不能超过该楼层平均值的1.5倍;

2.1.2在对高层钢筋混凝土建筑进行抗震设计时,应该尽量调整好高层建筑的平面形状和结构布置,尽量避免设置防震缝。如果必须设置防震缝,那么当框架结构高度不超过15m时,缝宽应该大于100mm,如果高度超过15m时,应该根据烈度和高度的不同,来适当进行加宽。在对防震缝宽度进行确定时,如果缝两侧的建筑高度不同,防震缝的宽度则应该依据较低一侧的高度来确定;

2.1.3《高规》中,截面厚度小于300m,各肢截面高度与厚度比的最大值在4~8之间的剪力墙为短肢剪力墙。在实际的高层建筑中短肢剪力墙设置会增加许多限制。所以,工程师在进行高层建筑钢筋混凝土结构设计时,应该尽量减少或者不采用短肢剪力墙。

2.2竖向结构设计问题

高层建筑的竖向结构设计非常重要,它对建筑的整体质量影响极大。高层建筑的竖向结构应该尽量规则、均匀,避免有较大的外挑和内收。高层建筑的竖向结构应该以重心稳定为前提,保持上小下大的形状,并且其变化也应该是循序渐进的。如果竖向结构不垂直或者不均匀,就需要外加单独的构造设计来满足高层建筑的整个平衡和稳定。从抗震的角度来看,竖向内收型楼层的侧向刚度不应该小于相邻上一层的70%,也不应该小于其相邻上三个楼层侧向刚度平均值的80%。A级高度的高层建筑,其楼层抗侧力结构的层间受剪承载力应该大于相邻上一层受剪承载力的80%,一定不能低于相邻上一层受剪承载力的65%;对于B级高度的高层建筑,其楼层抗侧力结构的层间受剪承载力应该大于相邻上一层受剪承载力的75%。楼层的质量沿着高度应该均匀分布,不能出现楼层间质量相差大太的问题。

2.3梁柱受力主筋设计问题

当框架梁的截面宽度与框架柱的边长相等,或者框架梁的一边与框架柱重合时,框架柱受力主筋和框架梁的受力主筋位置便会产生矛盾。设计时应该遵循强剪弱弯与强柱弱梁的原则,应该首先对框架柱受力主筋的位置加以保证。可以考虑将框架梁主筋从框架柱内侧通过,考虑在框架梁靠近柱一侧的四角增加4根钢筋来作为架立钢筋的方法,来保证框架梁截面的尺寸。这样的设计方法不但可以保证框架结构受力构件的受力主筋位置,也方便了工程施工。

2.4墙梁节点钢筋设计问题

在框架——剪力墙结构中,框架梁或者次梁如果直接设置在核心筒墙体暗梁或者过梁上,当框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相同时,框架梁主筋和核心筒暗梁或者过梁主筋的位置就会产生矛盾。此时的节点设计应该尽量保证暗梁或者过梁箍筋的完整性。设计时,过梁下铁设置分两排布置,框架梁下铁可布置在过梁下铁第一与第二排钢筋之间,框架梁接头位置应该设置在支座附近,并安一定比例错开。框架梁上铁可直接搁置在过梁上铁上,同时框架梁主筋锚固的长度必须符合规范。另外,在框架剪力墙结构设计中,主梁与次梁的节点设计非常重要,所以,主次梁钢筋位置的设计也就成为重点。通常情况下,次梁上铁钢筋应该在主梁钢筋之上,次梁主筋在板筋之下,如果主次梁节点的钢筋设计不好,就会使板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小,对于结构的抗震能力会有一定影响。

2.5抗震等级设计问题

高层建筑钢筋混凝土设计必须注意其抗震等级设计的问题,在对高层建筑进行抗震设计时,其结构构件应该根据抗震设防分类、烈度、结构类型以及建筑高度等不同需要来设计不同的抗震等级,设计时应该符合相应计算和构造要求。

3结论

钢筋混凝土结构与钢结构相比,具有整体性强、刚度大、位移小和舒适度好的优点。在我国的高层建筑中大多采用了钢筋混凝土结构,所以钢筋混凝土的结构设计问题也就非常重要。高层建筑的钢筋混凝土结构设计是一个比较复杂的过程,每个小失误都有可能导致建筑出现各种质量问题。建筑设计师在设计过程中,应该严格按照国家相关规定,认真分析、科学计算,确保高层建筑的整体质量和结构安全。

参考文献:

[1]张浩.浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的事项[J] .河南建材.2012年第1期.80~81

篇4

中图分类号:TU241.8 文献标识码:A

1 小高层钢筋混凝土结构的住宅基本结构形式

1.1 框架结构

框架结构的优点主要有空间比较大、灵活性强、具有抗震能力、工程造价低,但是,如果柱截面的厚度大于墙厚就会造成墙柱脚向外凸出,这样不仅影响购房者家具布置还影响室内美观,有时,住宅中间的房间分隔处呈现不规则现象,使住宅难以进行布置。

1.2 框架整体结构中的剪力墙

框架整体结构中的剪力墙是在整体框架结构中布置一定数量的剪力墙目前为止,它是我国在小高层住宅中应用最为广泛的一种主要结构形式。剪力墙主要特点是平面中灵活性较强,实用性、合理的结构,这样能有效地将框架、剪力墙的不同性能中抗侧力很好的展示出来,使它们发挥不同的作用。

1.3 大开间剪力墙结构

随着我国经济的发展,人们日益增长的物质水平不断提高,最先建造的小开间剪力墙体系住宅在整体建筑中的功能性和局限性变得越来越突出。从建筑强度方面来讲,小开间结构中墙体的应有作用不能得到更好的发挥,如果添加较多的剪力墙还会增加更大的地震力,而且工程费用也会随之增加,另外,小开间剪力墙的结构自我承重能力较大,相对应也增加了基础资金,所以,就诞生了大开间剪力墙结构,剪力墙的间距应该在大于4.5m且小于7.5m,进深在大于7.5m且小于11m,室内一般不会布置纵横的剪力墙,根据具体情况可按照住户的需求进行灵活分隔,如需室内有新变化还可以进行重新布置。

1.4 短肢剪力墙结构

墙肢截面的高度与厚度比在5至8的剪力墙就称之为短肢剪力墙,它是介于异性框架柱与普通剪力墙之间的一种剪力墙,这种剪力墙结构体系无论是在建筑功能与结构形式上还是在投资效益与节能指标都具有着良好的效果,目前,这已经成为小高层住宅的主要剪力墙结构形式。

2 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的主要特点

2.1 钢筋混凝土结构设计的控制因素

在小高层住宅钢筋混凝土结构设计中水平荷载逐渐成为其主要控制因素,处在低层的住宅中,一般都是以重力为依据进行竖向的荷载,利用它来对钢筋混凝土结构设计进行控制,而且在小高层住宅中,虽然竖向荷载能对钢筋混凝土结构设计产生较大影响,但也会成为主要控制因素。对于某项特定的建筑来说,竖向荷载大体上是定值,水平荷载中的风荷载与抗震作用中的数值都是伴随着不同的动力特性而产生较大幅度变化。

2.2 轴向变形

对于采用框架体系的小高层住宅或者是采用剪刀墙体系的小高层住宅,框架中柱的轴距与压力基本上都是大于边柱的轴距与压力,这样就会使中柱的轴向因为压缩导致变形大于边柱的轴向压缩导致的变形。屋内举架较高时,因为差异轴向的变形能达到较大的数值,产生的后果不亚于连续梁中间的支座发生沉陷。

2.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标

小高层与多层住宅不同,小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素逐渐变成结构侧移,多层住宅已经不能满足人民日益增长的需要,房屋建筑的高度正在逐渐增加,水平荷载的结构体系因为侧移发生的变形不断增大,结构的顶点侧移应与棚顶成正比。因此,在最初设计小高层住宅时,对结构的强度要求很高,还要具备足够的抗侧移刚度,使水平荷载结构控制在标准范围内。其中有三方面的原因,包括:因为侧移会使居住者不舒服,从而影响正常的居住;因为侧移室内的隔墙、围护墙包括室内的材料都会出现裂痕或是不同程度的损坏,甚至电梯也有可能因此不能正常工作。

2.4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标

相较于多层住宅,小高层住宅的结构会更加“柔”,其抗震作用下的变形就会无形加大。为了使结构能具有较强的变形能力,避免建筑物坍塌,应对建筑构造方面采取更加恰当的相应措施,以确保结构延性。

3 小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计策略

3.1 优化设计的方法

现阶段,设计分析软件在优化过程中并没有完全成熟,主要是对小高层住宅结构的分析软件应用,利用人工分析进行调整,通过概念设计方法,针对不同的结构选型以及布置,对正在进行的方案不断的做比较分析,比较之后选择最为理想的结构方案,这是在结构设计中应用最为广泛同时也是最简单的优化方法。利用概念设计的方法选择的方案是为合理经济的,虽然耗费人力、物力、财力以及时间,但是对设计人员的素质要求就相对较高,利用设计人员的经验进行人工优化方法依旧是建筑单位所普遍采用的主要方法之一。即便是同一小高层住宅的方案,所选择的结构也是不尽相同的,也可以有不同的布置方案,在确定小高层住宅的结构布置时,同一种荷载情况也会有不同的分析方法,在整个分析的过程中设计参数、设计材料、荷载的取值范围也是多选择的,就连对小高层住宅内的细微部分处理也是不同的,上述问题,即便是利用计算机技术也是无法全部解决的,这就需要设计人员通过自己的努力做出判断。然而判断的内容只能在结构设计中采用普遍的规律下进行指导,这是通过具体实践经验得出的结论。因此,概念设计是由设计人员通过诸多备选方案进行选择。

3.2 性能分析

3.2.1 抗震性能分析

对于整体结构来讲,足够的承载能力以及变形能力是能同时满足条件的两方面需求。结合概念设计的最新理念,分别对两种不同的结构体系进行细致的研究分析。在结构设计中,对于结构的要求必须具有一定的承载能力以及适当的刚度。小高层的结构及其使用功能和安全性与侧移大小有着密切的关系,侧移过大会使隔墙和保护墙以及材料出现裂痕以及损害。其结构必须按照规定内的百分点对于不利情况计算出结构体系的层间位移角,框剪结构要大于剪力墙的结构,这两种姐都都要小于规范要求,且有较大的充裕量,这说明两种结构都要满足刚度的要求。只是针对使用性能来讲,剪力墙的墙体过多,结构自我承重力大,导致较大地震作用,混凝土和钢材的使用量也高,与此同时还增加了基础工程的投资建设,限制了建筑方面的灵活运用。因为框架结构能够形成自由且灵活性强的利用空间,更容易满足不同建筑的功能性,剪力墙具有比较大的抗侧移刚度,这样就会增加抗震力,从而减少了结构侧移。

结论

综上所述,随着我国经济的不断发展,人民生活水平在不断提高,相对地对小高层住宅产生极大的兴趣和购买意愿,对于住宅的功能提出较高的标准要求,购房者希望住房在居住过程中能满足较大的灵活性、实用性、变换性、多功能性的需求,所以,住房设计人员应在拿到开发商的设计图纸后,为消费者着想,力图经济、适用、美观的原则为社会做出更大的贡献。

参考文献

[1]叶献国.建筑结构弹塑性地震反应中的能量表达及应用[J].合肥工业大学学报,1998,10(5):51-53.

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