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所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:169

副标题#e#
　　浅析某高层建筑结构设计
　　韦金玉
　　(广东省清远市粤星工程建设咨询服务有限公司广东清远511515)
　　摘要：根据项目的建筑布置，选用合理的结构体系、基础方案，通过计算软件录入，分析数据、调整模型，从而做出安全合理、经济适用的结构设计。
　　关键词：高层建筑结构框支剪力墙转换层多塔
　　1工程概况
　　该项目用地地块比较规则，位于广东省清远市新城区，其东面、西面及南面均为市政规划路，北面是住宅规划用地。地理环境优越，交通便利，是居住开发良好用地。该项目建筑层数为地上28层，地下一层，建筑高度87.1m，属一类高层建筑；建筑平面布局规则，底部一、二层裙楼为商场，局部有大空间的使用要求，地下室一层，用途为车库，人防工程部分易地建设，负一层、一层、二层整体相联，上为2栋26层高层住宅组成。
　　本工程为一类高层民用建筑，其建筑构件的耐火等级为一级，各构件的耐火极限均按《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）表3.0.2执行。
　　设计抗浮水位标高为-5m，本项目地下室底板标高-4.2m，设计时可不考虑抗浮。
　　2上部结构设计
　　2.1结构选型
　　从建筑使用与经济合理等几方面的要求综合考虑，塔楼部分采用剪力墙结构，裙楼及地下室部分，因为商场因使用上的要求，局部需要大跨度空间，故在相应部分设框支框架，其余不影响建筑功能的部分则剪力墙落地，综上所述，本项目结构形式定为现浇框支剪力墙，三层为结构转换层，属多塔结构。
　　2.2计算软件
　　采用《建筑结构通用分析和设计软件》（GSSAP）进行计算分析；并使用PKPM结构计算软件进行验算，通过对比、分析，确定结构安全性。
　　2.3计算参数的设定
　　常规设置的不多赘述，主要挑以下几处容易疏忽的地方来谈。
　　（1）抗震等级
　　根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50233-2004），本工程属丙类建筑。建筑场地类别为Ⅱ类。本场地地震基本烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g，设计地震特征周期为0.35S。
　　本工程采用框支剪力墙结构体系，建筑高度为87.1米，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.8.2条强制性条文，结构构件抗震等级如下：
　　非底部加强部位剪力墙：三级
　　底部加强部位剪力墙：二级
　　框支框架：二级
　　在此需要注意的是：本项目转换层设置在3层，而根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.5条（以下简称《高规》），对于部分框支剪力墙结构，当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按该规程表4.8.2及4.8.3的规定提高一级采用。故，本工程为满足此条文，结构构件抗震等级最后设置如下：
　　非底部加强部位剪力墙：三级
　　底部加强部位剪力墙：一级
　　框支框架梁：二级
　　框支柱：一级
　　（2）风荷载的取值
　　根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）与广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定（DBJ/T15-46-2005），清远地区建筑高度超过60m的高层建筑结构风荷载取100年一遇、在佛冈地区与广州地区之间取插值，基本风压值定为不小于0.39kN/㎡，风荷载体型系数取1.4kN/m2。
　　（3）混凝土重度
　　一般情况下，不少设计人员取混凝土重度取25.0kN/m³，没有考虑构件表面粉刷抹灰的重量，从而导致结构重力荷载偏小，地震作用偏小，结构安全度降低。可取27.0~30.0kN/m³，具体由工程师根据所做工程实际来考虑确定。
　　（4）墙元细分最大控制长度
　　对于一般工程取2.0m，对于框支剪力墙结构，则取1.5m或1.0m，本工程属框支剪力墙结构体系，取1.5m。
　　2.4荷载取值
　　1.材料容重：
　　内、外墙砌体按轻质砖砌块考虑，容重9kN/m3；钢材重度78.5kN/m3。
　　2、恒荷载：
　　楼板、屋#p#副标题#e#面板等恒荷载通过计算确定。
　　3.活荷载标准值：
　　电梯机房7.0kN/m2
　　商业裙楼3.5kN/m2
　　住宅2.0kN/m2
　　洗手间2.0kN/m2
　　上人屋面2.0kN/m2
　　阳台2.5kN/m2
　　种植屋面3kN/m2
　　设备用房按实际设备重计算
　　2.5计算数据的分析判断
　　设置参数、建立模型、输入荷载后，进行计算从而得到计算数据，结构工程师应依据规范、以力学概念及工程经验入手，对计算数据进行分析判断。以下挑选几个主要控制参数来分析。
　　2.5.1周期
　　周期的大小与结构在地震中的反应有密切关系，通过分析周期的大小是否在经验公式的范围内，从而可判断出结构的刚度是否合适。如有异常则应检查结构布置、截面尺寸等是否合适。尤其应注意的是结构自振周期应与场地卓越周期错开，避免共振破坏。
　　同时，结构扭转为主的第一自振自周Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，应满足《高规》（JGJ3-2002）第4.3.5条要求，A度高度高层建筑不应大于0.9。
　　2.5.2剪重比
　　剪重比是对与结构安全考虑而增设的对各楼层水平地震剪力最小值的要求，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）（以下简称为《抗规》）5.2.5条和《高规》3.3.13条均规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5（或表3.3.13）给出的最小地震剪力系数。对于6度设防区楼层最小剪重比可以取7度区的1/2。
　　2.5.3稳定性
　　控制刚重比可以控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，应符合《高规》5.4.4条强制性条文要求：
　　EJd≥1.4H2∑Gi
　　2.5.4层间位移角
　　层间位移角为层间位移与层高之比，《高规》中采用其作为刚度控制指标，应依据《高规》4.6.3条及广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定（DBJ/T15-46-2005）3.3.1条要求来分析计算数据是否满足要求。
　　2.5.5转换层上、下结构侧向刚度规定
　　据《高规》附录E.0.2条，底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向风度比γe可采用式E.0.2计算：
　　γe=Δ1H2/Δ2H1
　　γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3。本项目属带转换层高层建筑，应按此条复核转换层上、下结构侧向刚度比。
　　3基础部分设计
　　3.1地质情况
　　据本项目岩土工程勘察报告反映，拟建工程场地属于北江冲积平原I级－II级阶地，原为地势较低，经人工整平，现地面基本平坦。根据地质报告显示本场地主要分布于泥盆系泥质粉砂岩、泥岩以及下石灰系石灰岩，本场地不良地质作用主要表现为局部发育的土洞和溶洞，对基桩施工有一定影响；建设场地构造地震稳定性良好，但是由于场地内夹有软弱土层发育及局部溶洞、土洞发育，所以该场地划分为对建筑抗震不利地段；但本场地主要基岩为微风化灰岩，分布较稳定，抗压强度高，厚度大，可作为较佳的桩端持力层。
　　综上所述，该场地因拟建建筑物属高层建筑，建筑安全等级为二级，荷载较大，因此需要采用桩基础。
　　3.2基础设计
　　根据地质勘察报告及本项目墙柱底部轴力大小，综合考虑，本工程基础采用冲孔灌注桩，微风化灰岩层作桩端持力层，钻孔灌注桩桩径为φ1000、φ1200，桩长为23.0~31.0m。根据《建筑地基基础设计规范》，本工程建筑桩基安全等级为二级。对于局部溶洞，对有充填的溶洞，充填物较好时，一般不需要特殊处理，可直接钻进；对于无填充物的溶洞，凿穿溶洞顶板前，用低冲程、轻锤钻进，选用前端突出的钻头，凿穿溶洞后，灌浆填充。
　　4施工图的整理与调整
　　裙楼及地下室部分超长，且裙楼与塔楼层数荷载差异较大，有可能产生较大沉降差，造成连接处开裂，考虑到以上因素，采用将塔楼周边设置沉降后浇带的做法，在施工期间与裙楼部分脱开，可有效预防构件开裂。同时在地下室部分，在#p#副标题#e#结构底板、侧壁、顶板中掺入适量微膨胀剂，钢筋间距不宜大于150mm，由此来加强整个地下室的整体抗裂能力。
　　满足施工图审查要点中要求的内容，如对于转角窗部分，宜按双悬臂构件来配筋；除此之外，还应满足《清远市建筑工程质量通病防治措施》（2004年版）的要求，如建筑外转角处的室内角部板块其板厚不宜小于120mm，板面筋宜在传力方向拉通，配筋率不小于0.3%；超长度建筑在超长度方向梁腰筋配筋率宜适当增大，每侧腰筋配筋率As＞bhw/500，且直径不小于14mm，间距不大于200mm；悬挑板挑出长度L≥1.0m时，其根部板厚不宜小于L/10且不小于120mm，受力钢筋直径不宜小于12mm；屋面板宜设置直径不小于8mm、间距不大于300mm的通长面筋等等。
　　5结语
　　建筑结构设计的原则就是适用、安全、经济、美观，同时要便于施工，上述五点各有所重又相互矛盾。所谓优秀的建筑结构设计，就是这几者的协调结合。使建筑设计得以实现的同时，又能够充分考虑这几个因素，是作为一个建筑结构工程师的追求与使命。
　　参考文献
　　[1].高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）
　　[2].建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（2008年版）
　　[3].建筑荷载规范（GB50009-2001（2006年版)）
　　[4].广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定（DBJ/T15-46-2005）
　　[5].《清远市建筑工程质量通病防治措施》（2004年版）