摘要：在進(jìn)行高層住宅的整體建設(shè)工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，建筑結(jié)構(gòu)格局的樣式也層出不窮，無疑給高層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來了新的困難和新的挑戰(zhàn)。進(jìn)行高層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須以荷載影響和內(nèi)部空間組織為基本著眼點(diǎn)。本文從結(jié)構(gòu)承載力和和抗震性能方面為突出重點(diǎn)，從多方面、多角度對高層住宅結(jié)構(gòu)的地基性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型等基本方面進(jìn)行了詳細(xì)分析和探討。

　　關(guān)鍵詞：高層住宅;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)抗震;承載力

　　Abstract: in the high-rise residential whole construction engineering, the structure design is very key link. With the quickening of the process of modernization, the style of the building structure pattern also emerge in endlessly, no doubt, to the design of high-rise residential structure brings new difficulties and new challenges. For high-rise residential structure design must be in effect and the internal space organization load for a basic point of departure. This paper, from the structure and seismic performance bearing capacity and to highlight the importance and from many, many angles to high-level residence the foundations of the structure properties, structure type and so on basic aspects carried on the detailed analysis and discussion.

　　Keywords: high-rise residential; Structure design; Structure seismic; Bearing capacity

　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　引言

　　高層住宅主體結(jié)構(gòu)不僅承擔(dān)自身的垂直荷載，還要承擔(dān)風(fēng)荷載和地震產(chǎn)生的水平荷載，隨著建筑物高度的增加，垂直和水平荷載對結(jié)構(gòu)的作用力就會增強(qiáng)，而增大了水平荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，直接影響到高層住宅結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)。因此，高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是通過仔細(xì)計(jì)算、精心分析各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的，尤其是關(guān)于結(jié)構(gòu)的荷載力和抗震結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)更為復(fù)雜化，以下從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)等諸多方面對整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)研究和分析。

　　一、總體性能指標(biāo)的控制

　　判斷建筑結(jié)構(gòu)抗震的可行性主要是依據(jù)風(fēng)荷載和地震作用下水平位移限值來計(jì)算的，在風(fēng)荷載和地震的作用下，檢測結(jié)構(gòu)的自振周期、振型曲線，以及建筑物底部彎矩和剪力是否處于一個合理的范圍。總體指標(biāo)對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性的意義。比如，若結(jié)構(gòu)剛度較大，周期較短時，會增大地震效應(yīng)，而造成材料的大量耗費(fèi);如果剛度較小，會增大結(jié)構(gòu)變形度，而影響建筑物的正常使用。筆者認(rèn)為剛重比控制在10~15之間較為合理，周期大概是總層數(shù)的0.06~0.08倍之間為宜。另外，合理控制結(jié)構(gòu)布置的扭轉(zhuǎn)程度，應(yīng)在偏心影響地震力的偶然作用下，整體縱向構(gòu)件的水平位移限值和各層間的位移不應(yīng)超過該樓層平均值的1.2倍。筆者認(rèn)為不必考慮頂層構(gòu)件，否則難以達(dá)到以上指標(biāo)。

　　二、地基及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　目前剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅建筑對于埋置深度要求的考慮，一般都構(gòu)建地下室結(jié)構(gòu)，地基基礎(chǔ)通常多采用樁筏基礎(chǔ)。基礎(chǔ)樁的合理選擇，將直接對整個建筑工程的經(jīng)濟(jì)性和安全性產(chǎn)生重要影響。對于筏板厚度的數(shù)值計(jì)算，應(yīng)涉及到墻沖切，樁沖切，及板配筋等諸多因素。另外，筏板的長度也應(yīng)合理進(jìn)行設(shè)置，由于考慮到地下室的有效合理使用，一般我們都采用后澆帶施工來解決底層超長導(dǎo)致的收縮和裂縫，并取得了很好效果。高層住宅建筑的基礎(chǔ)必須確保整體性好，滿足整體的荷載力和建筑物允許變形的基本要求，同時能減少不均勻沉降的發(fā)生。高層住宅建筑應(yīng)設(shè)置地下室，能將地基的沉降量和附加應(yīng)力降低，且能有效保證地基的承載力和上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，要嚴(yán)格依據(jù)地方性規(guī)范的要求，進(jìn)行地基基礎(chǔ)的合理設(shè)計(jì)。

　　三、結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算

　　(一)合理選擇結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算軟件。目前較為常用的計(jì)算軟件主要有有SATWE,TAT,TBSA等，由于不同軟件在進(jìn)行模型計(jì)算時有一定差異性，而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不盡相同。

　　(二)是否將地震力放大，應(yīng)考慮隔墻等設(shè)施對于自振周期的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范中，依據(jù)大量工程實(shí)測的周期值，明確提出了在風(fēng)荷載和地震作用下的高層結(jié)構(gòu)自振周期折減系數(shù)的計(jì)算。

　　(三)是否具有足夠的振型數(shù)目。新規(guī)范中新增加了關(guān)于振型參與系數(shù)的概念，并嚴(yán)格規(guī)定了該參數(shù)的限值范圍。

　　(四)近年來，大底盤、多塔樓的高層住宅建筑不斷涌現(xiàn)，在進(jìn)行此類型高層建筑的計(jì)算時，是將結(jié)構(gòu)作為一個整體在進(jìn)行多塔類型的計(jì)算，或人為分開進(jìn)行計(jì)算，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師必須重視的問題。

　　四、剪力墻承重體系的設(shè)計(jì)

　　剪力墻結(jié)構(gòu)一般是高層住宅多采用的結(jié)構(gòu)體系，能有效減少非承重隔墻的數(shù)量, 比框剪結(jié)構(gòu)用鋼量更節(jié)省，且外部沒有梁柱的外露，很受建筑商和住戶的青睞。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是以大量縱橫交錯，既作為承重墻又作為隔斷墻的剪力墻整體組成結(jié)構(gòu)體系。按構(gòu)成材料分為磚砌和鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式，可采取預(yù)制或者現(xiàn)澆的形式。此種墻體具有較大剛度，由于墻體縱橫交錯設(shè)置，剛度比框架結(jié)構(gòu)形式大很多，能有效地抵抗風(fēng)荷載和地震力的作用。

　　五、連梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　由于剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁跨度較小，在地震的作用下產(chǎn)生很大彎矩和剪力，有時難于進(jìn)行設(shè)計(jì)，若提高連梁的高度，有時配筋值也會很大。在進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時，當(dāng)剛度產(chǎn)生折減后，連梁的正截面或斜截面仍會出現(xiàn)受彎承載力或受剪承載力不足的問題，可通過增加洞口寬度的辦法，以降低連梁的剛度。同時使結(jié)構(gòu)的整體剛度得到降低，也就降低了地震作用力的破壞，保證連梁的承載力不超過限值。若出現(xiàn)局部連梁超限或超筋時，則應(yīng)通過調(diào)整連梁內(nèi)力的方法來解決，調(diào)整幅度應(yīng)小于20%，保證連梁設(shè)計(jì)符合“弱彎強(qiáng)剪”的要求。

　　六、抗震構(gòu)造的設(shè)計(jì)

　　為保證高層住宅結(jié)構(gòu)具有足夠的防抗震性能，滿足“小震不壞、大震不倒”的基本要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮以下諸多方面：選擇場地時要遵循擇優(yōu)避劣的原則，同時采取各種措施確保地基的穩(wěn)固性;選擇抗震性能良好的結(jié)構(gòu)體系;力求住宅平面的簡單和規(guī)則，以避免應(yīng)力集中作用出現(xiàn)凹角、收縮現(xiàn)象;應(yīng)降低扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響;力求結(jié)構(gòu)整體剛度均勻，避免出現(xiàn)建筑物縱向體型復(fù)雜和外挑內(nèi)收的變化過多;增強(qiáng)結(jié)構(gòu)主體的空間整體性，增加超靜定的次數(shù)，實(shí)施多道設(shè)防;提升構(gòu)件的延性，避免產(chǎn)生脆性破壞;降低結(jié)構(gòu)自重，降低地基土的壓力，以達(dá)到抗震目的;合理調(diào)整平面的形狀與尺寸范圍，可采取預(yù)留臨時施工縫的方法，對于防震縫盡量不設(shè)置或少設(shè)置，應(yīng)引起廣大建筑設(shè)計(jì)人員的高度重視。

　　七、結(jié)束語

　　總之，一個完整的高層住宅建筑必須由專業(yè)設(shè)計(jì)人員結(jié)合多方面的系統(tǒng)知識來完成，尤其是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑整體體型和空間的布置。因此，在進(jìn)行高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)做好抗震概念的清晰掌握，采取各種構(gòu)造措施，并通過適宜的分析軟件以取得比較理性化的結(jié)果。只有各種專業(yè)人員通力協(xié)作，發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢，才能擇優(yōu)選擇最佳方案，進(jìn)而設(shè)計(jì)出美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全的高層住宅建筑。

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