结合工程实例分析某小高层住宅结构设计
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某高层住宅结构设计分析【摘要】当前,随着城市经济的快速增长、土地资源短缺,高层建筑逐渐增多,城市高层住宅已成为最常见的商业住宅形式,对于此类建筑的结构设计中要根据其特点力求做到安全、经济、实用。
其中有些高层住宅与地下车库相连,控制住宅楼的绝对沉降是设计的关键。
【关键词】高层住宅;结构设计;剪力墙;沉降控制近年来,随着城市化进程的加快、城市人口基数的逐渐加大,住宅的需求亦随之大量增加,高层住宅建筑越来越多地被采用。
本文结合某商业住宅小区,对该结构形式的设计经验进行总结,以期参考交流。
某商业小区住宅由12幢13~22层高层住宅建筑及辅房组成,其中1、4、5、7、8号楼与地下车库相连。
1 上部结构合理配置剪力墙是控制此类建筑侧向刚度的关键高层建筑一般利用窗间墙和纵横墙布置钢筋混凝土小墙肢,这样可以不占用室内空间,小墙肢间通过连梁和现浇混凝土楼屋面板相连,形成小墙肢-连梁承重体系。
小墙肢剪力墙布置应按照抗震设计要求,结合各建筑房型的窗间﹑楼梯间﹑电梯间及房间四周的内外墙等情况,小墙肢剪一般有一字形﹑l形﹑t 形﹑十字形等墙段,在平面中各个主轴方向均匀对称布置,尽量做到刚心与质心重合,以减小结构的扭转。
各墙肢肢长不宜相差太大,使各个墙肢刚度接近,保证在地震作用下,水平力均匀地分配给各墙肢,避免因个别墙肢过长,刚度过大产生很大的地震水平力而出现超筋。
在竖向墙肢上下对齐﹑连续,根据建筑底的层高及上部的变化通过墙肢的厚度和混凝土强度的变化,使竖向刚度从下至上逐渐变小,并使任何上下层刚度变化不大于70%。
墙肢间净距不大与5米,连梁高度宜小与400,并尽可能地布置与两房间之间,使住宅空间得以充分利用。
墙肢的多少决定了结构的抗侧向刚度。
墙肢的过多,则结构的抗侧向刚度偏大,地震反应大,构件内力大,配筋也增大甚至超筋,造成浪费;墙肢的过少,则结构的抗侧向刚度偏小,水平地震作用下位移过大,不能满足正常使用。
调整墙肢的数量及大小,使结构的抗侧向刚度能满足水平位移要求,又不引起过大的内力。
小高层住宅建筑结构设计案例探讨作者:赖国荣来源:《城市建设理论研究》2012年第33期摘要:剪力墙结构由于其具有间距大、通风好、采光条件优越等特点,在小高层住宅建筑设计中得到广泛的应用。
文章主要结合某高层程实例,论述了小高层住宅剪力墙结构设计中应注意的问题,为大家提供参考。
关键词:高层住宅剪力墙概念设计基础设计中图分类号:[F287.8]文献标识码: A 文章编号:1工程概况某高层住宅小区,一共七栋塔楼,总建筑面积为 42688.21m2,地上 12层,地下室1层。
住宅设计使用年限为50年,建筑耐火等级为二级。
抗震设防烈度为七度,主体为剪力墙结构,地下室为框架结构。
地基基础设计等级为乙级,12层塔楼及地下室为筏板基础,七层塔楼为柱下独立基础,本文着重论述了小高层及地下室的设计中应注意要点。
2 概念结构布置与设计概念设计在建筑剪力墙结构平面设计中应尽量使 x向和 y向抗侧刚度接近,剪力墙不宜过多以免刚度过大,在梁系布置上也应力求受力明确,传力路径简捷,避免梁系为多重搭接传力,造成安全隐患。
在竖向布置上也要力求均匀,避免少数楼层出现敏感薄弱部位,使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系,在此基础上,结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。
在本工程住宅楼主体剪力墙时,x向剪力墙墙肢较短,y向剪力墙墙肢较长,墙肢尽量多做成带翼缘的L形、T形等,不做“一”字形短墙;高厚比多在8以上,通过这些措施使结构总体指标控制在规范允许范围内。
总体指标对建筑物的总体判别十分有用。
譬如说若刚度太大,周期太短,导致地震效应增大,造成不必要的材料浪费;但刚度太小,结构变形太大,影响建筑物的使用。
3 基础设计目前,小高层建筑剪力墙结构设计由于考虑埋置深度的要求,一般均设置地下室。
基础多采用筏板基础。
合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。
该工程上部 12层带 1层地下室,根据勘察报告,取筏板厚为1000mm,经细算后筏板可减至800mm。
实例分析高层建筑剪力墙结构设计随着城市化建设进程的加快,促进了高层建筑的发展,使得高层建筑剪力墙结构设计作用更加突出。
以下就高层建筑的剪力墙结构设计及其应用进行简要分析,以供借鉴参考。
一.高层建筑剪力墙的设计原则剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙,因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。
1、剪力墙在布置设计上不能太密集,要使整个结构具有合适的侧向的刚度,如果侧向刚度比较大的话,不仅会加大墙体本身的重量,还会使其在地震中所受的地震力变大,容易发生倒塌事件。
2、如果剪力墙的长度比较大的时候,可以通过开设洞口的方式来把墙分成几个均匀的独立的墙体,每一段墙体的长度不能大于8m。
3、在设计剪力墙的时候,最好沿主轴的方向多向或者双向布置,在不同方向的剪力墙最好联结在一起,要注意尽量避免对直或者拉通;在进行抗震设计的时候,要使两个方向的侧向刚度相接近,而剪力墙的墙肢的截面要规则并且简单。
剪力墙在分布上要均匀,数量要适当。
4、剪力墙在竖直方向要从下到上做连续的布置,避免发生刚度的突变情况。
在高层建筑中,剪力墙的墙肢的截面要规则并且简单,剪力墙在竖直方向的刚度要均匀,剪力墙的门窗或者洞口要形成明确的墙肢和连接梁。
要避免墙肢出现刚度相差悬殊的洞孔设计,在进行抗震设计的时候,一级、二级和三级抗震等级的剪力墙都不能采用叠合的错洞墙。
5、剪力墙的洞口或者门窗要上下对齐,不能错位,成列布置。
要避免使用叠合的错洞墙或者错洞墙,这样都会影响剪力墙的承重能力,容易发生应力变形。
6、在剪力墙和平面以外的方向的梁体连结的地方,要加强剪力墙平面之外的抗弯的刚度以及承载力,可以采取在墙内设置一些暗柱、扶壁柱或者和梁相互连接的型钢等措施,也可以用减小梁端的弯矩的措施来达到加强承载力和抗弯能力的目的。
例如:可以设计成铰接或者是半刚接的形式。
二、高层建筑剪力墙结构设计的应用以下就某工程为例,对高层建筑剪力墙结构设计的应用进行分析,旨在为同类工程提高借鉴参考。
结合某工程实例谈建筑结构设计作者:李望华来源:《建材发展导向》2013年第02期摘要:根据某工程实例,主要针对了建筑结构设计的相关问题进行了简要分析,希望能给同行参考价值。
关键词:建筑结构;设计;工程实例伴随着我国现代建筑科技快速的发展,建筑结构设计的要求与标准更为严格了,好的结构设计方案不但要兼具经济性、可行性和合理性等特征而且要具有相当的规范标准与技术准绳的要求,最近几年以来,伴随着我国高层和超高层建筑工程不断增多的数量,一系列的弊端与问题在结构设计中不断地涌现了,专业的设计人员必须在实践中不断积累经验和总结经验,必须加强理论知识的研究与专业知识的学习,这样才能全面提升和有效促进建筑结构设计的质量。
1 现代建筑结构设计的要点分析(1)起决定性因素的水平荷载是绝对不允许被忽视的,现代的建筑结构设计的过程中:楼面使用荷载和建筑物的自重等因素将在竖构件中通常引起与建筑物高度的一次方成正比例而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及其在竖构件中引起的轴力,则是与建筑物高度的二次方成正比的一定的轴力与弯矩数值,所以,竖向荷载基本是定值,而地震作用、风荷载等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同,而会出现很大幅度的变化,在建筑结构设计过程中,这种情况经常出现,这是必须在设计工作中进行详细计算与周密分析的原因所在。
(2)在高层建筑结构设计过程中,轴向变形也是必须考虑进去的,可能会由于数值较大的竖向荷载,轴向变形可能在柱中引起一定程度的发生,引起连续梁中间支座处的明显减小的负弯矩值越来越明显,也会产生影响预制构件下料的长度,设计人员要依据轴向变形的实际计算值,合理调整下料长度,而达到影响连续梁弯矩的目的。
(3)设计工作还有一项重要的控制指标——侧移,必须将水平荷载作用下的建筑结构侧移控制在一定的限度之内,原因是:侧移在高层建筑结构设计中已经成为重要的控制指标,特别是伴随着建筑物高度不断增加,建筑结构的侧移变形在相同水平荷载下增大显著,这是与与多层建筑完全不同的。
高层住宅建筑设计实例分析发表时间:2019-06-10T11:18:16.297Z 来源:《防护工程》2019年第5期作者:杨洋[导读] 望相关工作者继续深入讨论,提出更多创造性建议和意见,共同推动英伦风高层住宅小区发展进步。
广州市住宅建筑设计院有限公司广东广州 510000 摘要:科技的进步发展以及城市化建设的不断推进,使得高层建筑不断增加,英伦风建筑成为人性化、舒适化、合理化等要求的一大建筑亮点,本文结合工程实例,阐述了英伦风高层住宅建筑设计要点,旨在保障现代高层住宅建筑工程建设的有效性。
关键词:高层住宅建筑;建筑设计;英伦风;绿色建筑设计前言城市化建设的不断推进,使得高层建筑不断增加,并且现代高层住宅建筑设计必须从整体户型设计方面做到人性化、舒适化、合理化等要求,以满足业主对高层建筑的需求。
在此背景下,坚持以人为本的设计理念,体现个性,展现按文化内涵的英伦风建筑愈发受到大众的喜爱与追捧。
本文以英伦风建筑风格为例,探讨其设计要点。
1工程概况南沙·富力唐宁项目位于广州市南沙区南沙街虎门联络道南侧、南沙街金业小学西侧的范围内。
项目南临自然山体,北面为虎门联络道进港大道,有30米的绿化隔离带,紧邻高速公路南沙出口。
地块中间有一40米的南北向规划路,规划路以西地块为本项目A区,以东地块为B区。
周边交通便捷,环境优雅。
设计上力求最大限度利用周边的景观及环境条件,使各栋住宅均有良好的视线、景观及自然通风采光条件。
建筑采用英伦风的建筑设计风格。
外墙运用文化石、红砖、仿石漆、蓝灰色坡屋顶等手法,通过坡屋顶与红褐色外墙的对比穿插,展现英伦红墙灰瓦的古典风。
2高层住宅小区建筑设计要点本项目周边交通便捷,环境优雅。
设计上力求最大限度利用周边的景观及环境条件,使各栋住宅均有良好的视线、景观及自然通风采光条件。
针对用地特点,住宅单体呈行列式布局,力求户户朝南,合理的利用了用地南北方向的进深,最大程度保证了住宅拥有良好的朝向和通风,规划旨在充分利用自然地形,营造内部环境,建设高档住宅小区。
浅谈小高层住宅结构设计的几点体会摘要:本文根据现代建筑结构设计发展趋势,并结合工程实例,提出了小高层住宅的几种结构形式,详细阐述了工程实例中结构基础设计与上部结构设计,最后探讨了结构超限问题,对以后的结构设计工作,具有一定的参考意义。
关键词:结构设计;概念设计;基础设计;结构形式;超限问题;abstract: in this paper, according to the modern architectural structure design development tendency, and combined with engineering examples, the paper brings forward the residential building of some of the structure, expounds the structure of engineering examples based design and the upper structure design, and finally discusses the off-gauge problems structure, the design of the structure of after work, have certain reference significance.keywords: structure design; the conceptual design; the foundation design; structure form; off-gauge problems;中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:1小高层住宅的几种结构形式近几年来,随着房地产行业的火爆,人们对住宅平面与空间的要求也越来越高,小高层建筑形式不断涌现。
由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置,先假定好构件尺寸,通过电算对个别超限的指标进行调整。
沈阳市新华壹品住宅31号楼主体结构设计【摘要】本文介绍了小高层错层结构如何确定其结构形式及结构布置,如何应用pkpm计算模型建模,以及错层结构设计分析中应注意的问题。
【关键词】错层结构;抗震构造措施1.工程概况本工程为11层,建筑面积为6860.7㎡,由a、b、c三个单元组成,见图一,建筑主体高度a、b单元为33.3m,c单元为34.5m。
a、b、c三个单元一层均为商业网点,层高a、b单元3.3m,c单元3.9m;a、b单元二层~十一层为住宅,层高3.0m;c单元二层为商业网点,层高3.6m,三层~十一层为住宅,层高3.0m。
由于a、b单元与c单元同层楼板不在同一高度,且高差大于500mm,导致本工程形成错层结构。
图一结构平面布置图2.确定结构形式及结构布置2.1确定结构形式本工程属于小高层结构,其结构形式可为框架结构或框架剪力墙结构形式。
框架结构受力特点是:框架既承担垂直荷载,又承担水平荷载。
其优点是布置灵活,可获得较大空间;缺点是地震时,框架结构抵抗水平荷载能力较差,抗震性能不好,整体侧向刚度较小,侧向位移大,易引起非结构性构件破坏,而影响使用要求。
并且本工程在b、c单元相交处是错层结构,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2002)规定:错层处框架柱的截面高度不应小于600mm,较大的框架柱截面尺寸影响建筑的使用功能要求,且错层结构属于抗震不利的结构形式。
框架剪力墙结构受力特点是:框架主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平荷载。
其优点是在地震作用下,侧向刚度大,层间变形小,对延性要求较低,是减小震害主要原因。
地震作用时,框架剪力墙结构具有多道抗震防线;缺点是用钢量及混凝土量大,成本高。
我认为结构方案的选择不应只局限于直接投资多少,还应考虑:(1)选择有利的结构形式,以保证住户在地震作用下的生命与财产安全;(2)震后的维修费用。
综合考虑,决定本工程采用框架剪力墙结构。
2.2确定结构布置合理的结构布置是本工程设计的关键。
结合工程实例分析某小高层住宅结构设计
发表时间:2018-12-01T17:54:10.803Z 来源:《防护工程》2018年第22期作者:曾孟
[导读] 本文结合某一小高层住宅结构设计项目,详细分析了该住宅的基础、上部结构设计以及设计计算、结构超限问题等,希望对以后类似工程有借鉴作用。
广州市建筑科学研究院新技术开发中心有限公司广东广州 510440
摘要:本文结合某一小高层住宅结构设计项目,详细分析了该住宅的基础、上部结构设计以及设计计算、结构超限问题等,希望对以后类似工程有借鉴作用。
关键词:小高层住宅;结构形式;结构设计
引言:随着国民经济的快速发展,居民生活质量水平在逐年提高,对建筑设计的要求越来越高,已经由原来的“低起点、低标准”逐渐转变成现在的高起点、高标准”。
为了更好的满足人们的需求,设计者只有大力发展先进、科学的设计理念,并采用先进的施工技术,尽量使用到轻质、环保建材,这样才能在设计建筑结构时,更加合理、安全、可靠,符合现下我国建筑结构设计的发展方向。
1.工程概括
本工程为某一小高层住宅建筑,该住宅设计的使用年限为50年,二级的建筑结构安全等级,丙类抗震设防类别,Ⅶ度的抗震设防烈度,地震分组则为第一组,设计0.10g的基本地震加速度值,Ⅱ类的建筑场地类别,0.35s的场地特征周期,0.55kN/m2基本风压以及B类的粗糙度。
2.小高层住宅的几种结构形式
小高层住宅的结构形式主要包括框架结构、异形柱框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构以及短肢剪力墙结构等五种。
(1)框架结构:其主要优点为结构布置简单灵活,室内空间比较大,特别是底层的空间很大,这样方便于使用。
其缺点则为不仅框架柱截面比较大,而且突出墙体,会对户型的实际使用面积以及家具的布置造成直接的影响。
另外建筑平面越规则,就越有利于进行布置。
(2)异形柱框架结构:其优点和框架结构差不多,加上柱宽跟墙的厚度一致,这样有利于室内空间使用问题的解决。
其缺点则是由于该结构形式太柔,这样会降低抗震能力,另外这种结构形式的房屋适用高度比较低。
(3)框架剪力墙结构:在高层结构中,一般会采用到框架剪力墙结构。
其外部框架结构主要用来承受竖向力,框架布置比较灵活、方便。
剪力墙应用在电梯井时,可以承受大部分的水平荷载。
那些商业和商住等有大空间需求的建筑都是比较适合采用剪力墙结构。
其缺点则是外露的框架柱会对使用造成影响。
(4)剪力墙结构:钢筋混凝土剪力墙是需要按照建筑平面布置进行设置的,没有外露的柱子能够很好的满足建筑平面的使用要求。
其缺点则是结构的刚度和自重都比较大,在发生地震时,反应比较大。
建筑和结构如果没有进行合理布置,也会让钢筋的用量大大增加。
(5)短肢剪力墙结构:该结构是属于一种剪力墙墙肢比较短的特殊剪力墙结构,框架布置灵活,且该结构特点和剪力墙结构比较相似。
在非地震区和地震烈度比较低的地方,采用短肢剪力墙结构的经济效益更高。
3.施工前的设计
3.1基础设计
根据基础埋深不少于1/18建筑物高度的要求,在一般高层、小高层建筑进行设置地下室时通常会采用到桩筏基础。
综合考虑本次工程房屋各方面原因后,决定不设置地下室,基础则采用桩接触,并在承台之间设置可以相互联通的基础梁。
按照常规进行桩基础的设计,在桩的混凝土总量接近的情况下,尽可能选用高承载力的桩型,以便让桩能够完全处在剪力墙的下部,从而让地基梁的钢筋用量得到降低。
3.2上部结构设计
3.2.1结构选型
本次工程属于一般的小高层住宅建筑,且局部有两层小商业。
现浇剪力墙结构伸缩缝按照规范要求,其最大间距为45米,在上部结构上设置一条抗震缝,把结构分为两部分。
综合考虑到本次工程建筑平面的实用性以及建筑商业部分无大空间要求,将采用到剪力墙结构形式。
该工程房屋的小商业部分是有三层错层结构,所以在建筑的长方向开洞比较多,为了达到建筑物整体刚度,本次工程将采用的是普通剪力墙结构。
3.2.2结构的设计与计算
剪力墙是根据建筑平面布置进行设计的,所以在布置平面时,尽量做到均匀、对称,减少结构扭转;为了防止出现结构刚度突变,在布置竖向时要确保连续性。
不过结构在设计时,由于建筑平面的限制而出现一些不利地方,具体包括:(1)本次工程的1~3层局部有错层,导致结构在错层处出现一定偏心,从而出现一定的扭转。
(2)在端部进行开窗,并在端部形成一字墙,整栋楼一字墙往往有好几处,这种墙体平面的外受力相对比较差。
(3)在布置平面中,形成凹口,若凹进的尺寸大于结构宽度的30%,会让平面出现不规则,降低了抗震能力。
本次工程在设计结构时,需要考虑到以下几点:(1)在布置剪力墙时,确保布置的长宽不小于一般剪力墙,墙体可以布置成T形、槽型、L形,为了剪力墙双向都能够均匀受力,尽可能不出现单方向墙体。
本次工程剪力墙厚度为200毫米,错层处则为250毫米。
(2)把拉梁设置在凹口处,大的凹口可以用拉板来消除。
(3)错层处的楼板,可以适当的增加其厚度,并且进行双层双向配筋。
(4)角部开洞处的墙体配筋及构造需要进行加强,适当的增加转角处楼板的厚度并进行双层双向配筋。
本次工程结构在进行计算时采用的是SATWE软件,并且采用TAT软件进行再次复核,荷载在计算时包括结构构件自重、风荷载、活荷载及地震作用荷载。
4.结构超限问题
在设计结构时,主要是强调概念设计。
包括选用适合的结构类型。
抗震构件的合理布置,对关键部位和次要部位的把握,以及掌握好构造要求。
其中起到至关重要作用的是结构的安全性、经济性、合理性。
不过在本次工程中,由于其有部分涉及到超限问题,从而影响到
结构的经济性。
超限高层主要分为两种类型:建筑物高度超限与建筑物规则性超限。
而本次工程主要涉及到以下两点:(1)结构平面凹进或者凸出的一侧尺寸超过相应投影方向总尺寸的30%。
(2)该工程建筑的结构体系是属于复杂高层建筑结构。
其结构凹进尺寸超过投影宽度的30%以及地域投影宽度的40%。
不过该工程只有两项小超限情况,可以判定为建筑物规则不超限,只需采取措施处理这两项即可。
5.各项指标控制总结
(1)根据地震作用下结构水平位移限值及风荷载,来作为计算判断结构抗震可行性的指标,若结构刚度太大和周期太短都会增大地震作用的效应,会降低材料的使用率及增加了造价成本;若刚度太小的话,则会导致结构变形过大,没法满足结构安全要求,对建筑物的使用造成影响。
(2)控制结构布置扭转,楼层竖向构件的最大水平位移以及层间的位移,需要控制在该楼层平均值的1.2倍~1.5倍之间。
(3)因为高层地震效应和建筑物质量是成正比关系的,因此在设计时需遵循以下原则:结构构件采用的是高强度材料,而非结构构件及维护墙体采用的是轻质材料。
建筑物自重的减轻不仅可以让建筑构件竖向作用下的内力得到降低,而且减少了结构构件地震作用下的建立及倾覆力矩。
另外高强轻质材料的使用及结构构件截面尺寸的降低有利于材料的节省,造价的降低,并让使用空间得到增加。
(4)合理布置高层建筑中的剪力墙,可以让整个建筑物的刚心和质心更为一致,以及X向隅Y向的刚重比接近相同。
在布置剪力墙时尽可能不出现一字型墙,如果避免不了的话,可以按照h/w设置成普通墙。
(5)为了确保高层建筑结构的安全和工程造价,必须要控制好剪力墙的配筋。
通常剪力墙的配筋能够达到计算及规范规定的最小配筋率就行了。
(6)按照施工规范要求,剪力墙连梁在设置时需要设置边缘约束构件,一般情况,剪力墙中的连梁跨度越小,其截面高度就越大,而弯矩剪力在地震作用下都是比较大的,假如连梁的高度只是简单的进行加大,这样不但不会减少反而会增大配筋值。
所以在楼层位置进行设置暗梁,是一种必要且可行的措施。
6.结语
综上所述,随着城市化进程的加快,土地资源的紧缺,目前很多住宅基本上是商品房,因此在设计过程中,有必要提高建筑结构经济性与合理化。
在设计结构方案时,需要强调概念设计,以便让结构更加合理化;设计施工图尽量做到精确细致,构造准确,确保整个结构设计的安全、经济与合理。
参考文献:
[1]郑旺.浅谈小高层住宅剪力墙结构设计[J].江西建材,2015(09):46+53.
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