1.1框架結構的框架結構特點是開間大,靈活性好,抗震性能好,造價低。但柱角突出是因為柱截面大於隔墻厚度,影響家具的布局和美觀,而且有時會因為屋內房間分隔不規則而難以布置柱網。
1.2框架-剪力墻結構在框架結構中布置壹定數量的剪力墻,形成框架-剪力墻結構。它是小高層住宅廣泛采用的壹種主要結構形式。其特點是平面靈活,適用性強,結構合理,能使不同變形性能的框架和剪力墻結構很好地協同工作。
1.3大開間剪力墻結構隨著時代的發展和人民生活水平的提高,原有的小開間剪力墻體系住宅在建築功能上的局限性日益明顯。從強度上來說,小開間結構中墻體的作用無法充分發揮,剪力墻過多也會導致地震力更大,增加工程造價。此外,由於結構重量較大,也增加了基礎的投資。因此,大開間剪力墻應運而生。承重墻寬度達到4.5m~7.5m,深度達到7.5m~1lm。房間內壹般沒有承重的橫墻和縱墻,可以根據住戶的不同要求靈活分隔,並隨著家庭的變化重新排列。
1.4短肢剪力墻結構短肢剪力墻(墻肢截面高厚比為5~8的剪力墻)介於異形框架柱和壹般剪力墻之間。由於這種結構體系在建築功能、結構形式、投資效益和節能指標方面效果良好,已成為小高層住宅的主要結構形式。
2小高層住宅鋼筋混凝土結構設計要點
2.1水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結構設計的控制因素。在低層住宅建築中,以重力為代表的豎向荷載往往控制著鋼筋混凝土結構的設計;在小高層住宅中,雖然豎向荷載對鋼筋混凝土結構的設計仍有重要影響,但水平荷載將成為控制因素。對於特定的建築物,垂直荷載壹般是恒定的;風荷載和地震作用作為壹種水平荷載,其動力特性不同,數值相差很大。
2.2軸向變形不可忽視對於框架體系或框架-剪力墻體系的小高層住宅,框架中柱的軸向壓應力往往大於邊柱,使得中柱的軸向壓變形大於邊柱。當建築物很高時,這種軸向差異變形會達到很大值,其後果相當於連續梁中間支座下沈,使連續梁中間支座處的負彎矩減小,跨中的正彎矩和端部支座處的負彎矩增大。
2.3側向位移已成為鋼筋混凝土結構設計的控制指標。與低層住宅不同,結構側移已成為小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的關鍵因素。隨著建築高度的增加,結構在水平荷載作用下的側向變形迅速增加,結構頂部的側向位移壹般與建築高度h的四次方成正比,設計小高層住宅時,要求結構不僅有足夠的強度,而且有足夠的側向剛度,將結構在水平荷載作用下的側向位移控制在壹定範圍內。這是因為:①過大的側向位移會使人不舒服,影響房屋的正常使用。(2)過大的側向位移會使隔墻、擋土墻及其高級裝飾材料產生裂縫或損壞,還會使電梯軌道變形,導致運行不正常。(3)過大的側向位移會因P-△效應引起結構的附加內力,甚至會因側向位移和附加內力的惡性循環而導致建築物的倒塌。
2.4結構延性是鋼筋混凝土結構設計的重要指標。與低層住宅相比,小高層住宅更靈活,地震作用下變形更大。為了使結構在進入塑性階段後仍具有較強的變形能力,避免倒塌,尤其需要在結構中采取適當的措施,保證結構具有足夠的延性。
3小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略
3.1優化設計方法目前,在沒有成熟的優化設計分析軟件的情況下,小高層住宅結構分析軟件主要采用人工分析的方式進行調整,采用概念設計的方法對不同的結構型式和布局進行不斷的分析比較,以獲得理想的結構方案,這是結構設計中最常用、最簡單的優化或最優化方法。用概念設計的方法得到的方案是合理的、經濟的。雖然耗時長,對設計人員素質要求高,但這種基於設計人員經驗的人工優化方法仍是目前廣泛使用的主要方法。對於同壹個小高層住宅方案,有多種不同的結構(包括基礎)布置方案;小高層住宅的結構布局是確定的,即使在相同的荷載下,也有不同的分析方法。在分析過程中,設計參數、材料和載荷的值不是唯壹的。小高層住宅的細節不同,等等。這些問題目前計算機還不能完全解決,需要設計人員自己做出判斷。只能在結構設計壹般規律的指導下,根據工程實踐經驗做出判斷,也就是上面說的概念設計。因此,概念設計存在於設計師選擇各種方案的過程中。3.2性能分析
3.2.1抗震性能分析足夠的承載力和變形能力是結構體系需要同時滿足的兩個條件。結合概念設計的理念,對上述兩種結構體系進行對比分析,計算機程序可采用中國建築科學研究院編制的結構空間有限元分析軟件SATWE。在結構設計中,不僅要求結構有足夠的承載能力,還要求有適當的剛度。高層結構的使用功能和安全性與其側向位移密切相關。過大的側向變形會造成隔墻、維護墻及其裝飾材料的開裂或損壞。按照考慮5%偶然偏心和雙向地震力的不利情況,計算各結構體系的層間位移角。剪力墻結構比框架-剪力墻結構小,但都小於規範要求,冗余度大,說明兩種結構體系滿足剛度要求。
但從性能上講,剪力墻結構墻體太多,結構自重,導致地震作用大,混凝土和鋼材用量高。同時也增加了基礎設施項目的投資,限制了建築物的靈活使用。框架-剪力墻結構具有平面使用靈活、適用性強、結構合理的特點,可以使不同變形性能的框架和剪力墻結構很好地共同工作。在水平荷載作用下,它比純框架和純剪力墻結構具有更有利的水平變形曲線。框架形成自由靈活的使用空間,易於滿足不同建築功能的要求;同時,剪力墻具有相當大的抗側剛度,使得框架-剪力墻結構具有較好的抗震能力,大大減小了結構的側向位移。
3.2.2經濟性比較通過對三種鋼筋混凝土住宅結構的直接費的計算,我們發現三種鋼筋混凝土住宅結構的單位面積直接費相差不大,其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費最大,框剪結構的單位面積直接費最小,短肢剪力墻結構的單位面積直接費比框剪結構高12.5%。比大開間剪力墻結構高7.3%,比框架-剪力墻結構高4.9%。三種鋼筋混凝土住宅結構的二次工程費用基本相同。框架-剪力墻結構的單位面積造價最小,其次是框架-剪力墻結構,短肢剪力墻結構略大。三種結構體系的直接成本之差最大不超過45元/m2。
4結論
隨著我國經濟的發展和人民生活水平的進壹步提高,用戶對房屋的功能提出了更高的要求。人們希望建築在使用過程中有更大的靈活性,能夠適應多功能改造的需要。因此,設計單位在獲得開發單位的設計意圖後,應本著經濟、美觀、安全、適用的原則,為社會設計出更好的產品。
更多工程/服務/采購招標信息,提高中標率,可點擊官網客服底部免費咨詢:/#/?source=bdzd