高层住宅项目的结构设计要点分析

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规划与设计

732020.12 /2020年第12期高层住宅项目的结构设计要点分析

黄雅清

(厦门佰地建筑设计有限公司,福建厦门 361004 )

摘 要 在城市建设发展过程中,随着城市用地日益紧张,高层建筑越来越多,如何进一步提升高层住宅建筑的整体质

量成为当前建筑行业需要认真探索的问题。本文从常用结构体系的设计要点出发,对设计过程中需要注意事项进行了探

讨,并总结出高层住宅结构设计的注意要点,可为结构设计人员借鉴参考。

关键词 框架结构;剪力墙结构;框架剪力墙结构;结构规则性;高层住宅

Analysis of Structural Design Essentials of High-rise Residential Project

Huang Yaqing

(Xiamen Baidi Architectural Design Co., Ltd., Xiamen 361004 Fujian)

Abstract: With the increasing shortage of urban land, more and more high-rise buildings mushroomed in the process of urban construction and development. Therefore, how to further improve the overall quality of high-rise residential buildings become the current challenge in construction industry. Starting from the design points of common structural system, this paper discusses the matters needing attention in the design process, and summarizes the points needing attention in the structural design of high-rise residential buildings, which can be used for reference by structural designers.Keywords: frame structure, shear wall structure, frame shear wall structure, regularity of structure, high-rise residential building

比如跃层柱应特别注意截面取值;异形柱肢长不宜

小于600mm;(3)注意短柱问题:楼梯间、柱子

两侧均为窗洞等均会出现Hn/h≤4的短柱,短柱应

全长箍筋加密且应满足体积配箍率不小于1.2%;(4)

柱子箍筋形式:为了保证柱子砼的浇筑振捣效果,

一般柱截面≥900mm时,应采用复合凌形箍筋;(5)

重视跃层柱问题:计算时,应检查跃层柱计算高度

是否合适,特别是楼层标高处有纯悬挑梁时,相当

于柱中没有拉结;跃层柱应在柱表中特别注明,并

提醒施工单位跃层柱在楼层处(柱中)钢筋应连续

贯通,且砼应连续浇捣不得留施工缝;高层的跃层

柱应加设芯柱,箍筋全长加密、箍筋直径加大;或

采用型钢柱;高层如果有避难层(2.19m层高的短

柱层),箍筋应特别加强且应加芯柱。4.大跨度结构(≥18m),框架柱及梁的抗震等

级应提高一级;注意柱截面尺寸与大跨度梁截面高一、常用结构体系的设计要点

(一)框架结构1.不宜出现单跨框架结构:如果建筑有特殊

需求,必须设置单跨框架结构时,应加强抗震计算

及构造(抗震等级提高一级)。2.框架梁配筋率的控制:一般框架梁配筋

率宜控制在1.5~1.7%左右比较经济;预应力大

跨度梁,在砼梁计算时,宜控制梁配筋率:梁底1.5~1.7%,梁支座1.7~2.0%,然后提交给预应力设

计公司深化设计。3.框架柱:(1)应注意柱子轴压比的控制,一

般宜比规范限制小0.1;(2)柱截面一般不宜小于400mm;梁上起柱的柱截面可以适当减小,但不得

小于300mm,且应注意复核对应梁的跨度不宜太大,

一般不宜超过5米;框架柱要保证一定的线刚度,规划与设计

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度的相应关系,避免出现强梁弱柱;柱截面高度一

般宜≥梁高*0.8;柱子配筋:上层比下层柱配筋较

大时,上层柱配筋应下插一层,保证柱节点上下弯

矩匹配;大跨度结构,柱配筋应用PK复核配筋;

且建议框架柱配筋,与大跨度梁搭接的那侧柱配筋

宜放大1.25倍,相应柱纵筋应下插一层。5.长悬臂结构:高层悬臂梁≥2米时,应计

算竖向地震力。绘制梁配筋时,建议悬臂梁面负

筋适当加强:跨度≥2~3米时,梁面负筋应放大1.1~1.15倍;悬臂梁跨度≥3~4米时,梁面负筋应

放大1.2~1.25倍。6.框架梁柱交叉节点域问题:(1)多层商业

结构,梁与柱出现偏心布置时,框架柱节点域抗剪

超时,可以在不影响建筑的情况下,通过梁端设置

加腋(加胖)的方式解决;(2)异形柱结构:单

肢柱截面往往比较薄,容易出现节点域超限,在住

宅建筑中,由于柱肢一般同砖墙厚度,不宜加厚柱

肢厚度,可以通过提高砼强度等级加强。

(二)剪力墙结构1.注意剪力墙厚度,标准层尽量为200mm厚;

剪力墙在底部几层加厚时,应特别注意不能突入电

梯间、楼梯间应满足消防疏散净宽要求;剪力墙厚

度在满足计算的前提下尽量做薄,尽量不要采用短

肢墙。2.注意架空层剪力墙的厚度;注意楼中楼的

楼梯开洞处及楼板大开洞处的剪力墙稳定性验算,

应按两楼层高度计算,程序没有办法自动识别,应

自己复核计算。3.剪力墙结构,高层剪力墙的砼标号不宜超

过C50;剪力墙(柱)截面尺寸与砼强度等级不宜

在同一层改变,宜错开1~2层。4.剪力墙结构应仅屋面层需要设置暗梁,其

他楼层均可不设。5.注意墙长/墙厚hw/bw的几个数值:(1)

hw/bw=4~8时,为短肢剪力墙,注意《JGJ 3-2010

高层建筑混凝土结构技术规程 》(以下简称“高规”)7.2.2的规定,设计时尽量避免出现短肢剪力墙结

构。(2)高规7.1.7规定hw/bw≤4墙肢宜按柱的

有关要求进行设计,一般把短墙肢的计算值配到两

侧即可;《GB 50011-2010建筑抗震设计规范》(以

下简称“抗规”)6.4.6规定hw/bw≤3时,箍筋宜

全高加密。6.注意剪力墙的轴压比问题:高规7.2.13,表

7.2.14可不设约束边缘构件的最大轴压比。

7.剪力墙底部加强部位的高度:从顶部起算;

H/10且不少于两层;有裙房时,应为裙房+1层,

框支转换结构时,转换层+2层;H≤24米时,为

底部一层。8. 洞口连梁的判断及建模方式:跨高比≤5时,

均应按连梁构造加强;建模计算时,建议跨高比≤4时,才用洞口连梁的建模方式,否则应用框架

梁输入,并定义为连梁。9.首层架空层或地下室,楼梯间剪力墙或人

防墙,往往为了满足消防或人防要求,增开门洞,

造成上部剪力墙没有洞口,下面局部开洞的情况。

此时,应用FEQ对墙体开洞进行应力分析,并应

加暗柱及暗梁,加强洞口周边暗柱及暗梁配筋。

(三)框架剪力墙结构1.注意高规8.1.3条规定;注意框剪结构,

控制框架倾覆弯矩占比约30%~40%是比较合理

的范围;2.注意计算参数:0.2Q0调整。

3.高规7.2.16-2:剪力墙端柱配筋,应按框架

柱构造设计,箍筋应设加密区;高规8.2.2-5:剪

力墙底部加强区部位的边框柱,应全长加密箍筋。4.框剪结构中的剪力墙在各个楼层处均应设

置暗梁。5.剪力墙的布置原则:布置应均匀分布,剪

力墙的间距不宜过大,应满足高规8.1.8表的要求,

否则应考虑楼盖平面变形的影响;纵向剪力墙不宜

集中布置在两尽端。

(四)注意几个建筑高度的分界点24 米是框架结构抗震等级的分界点;60 米是

风荷载设计时基本风压增加 1.1 系数的分界点,也

是框架剪力墙结构抗震等级的分界点;80 米是剪

力墙结构、框支剪力墙抗震等级的分界点;100米

是建筑防火规范超高层的限定点;是部分框支剪力

墙结构超A高度的分界点;120米是剪力墙结构(框

剪结构)超A高度的分界点;150米是剪力墙结构

超B高度的分界点。抗震等级每提高一级,内力

放大系数,构造措施均提高一级。当建筑物高度超

过且接近分界点时,尽量通过优化层高,标准层面

积、楼层数,使建筑物高度按照高度分界点控制,

节省造价。规划与设计

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二、高层住宅结构的设计要点

(一)建筑结构规则性1.平面规则性判断:(1)扭转不规则:位移

比(含偶然偏心力作用下)>1.2,或上下楼层偏心

率>0.15%;(2)平面尺寸不规则:结构平面凹进

占比>30%;注意高规表3.4.3及其条文说明的规

定;(3)楼板局部不连续:楼板有效宽度小于该层

楼板典型宽度的50%;楼板开洞(或错层,错层

高度大于梁高)面积占比>30%。

结构设计时应注意:现在的高层住宅户型,很

多开发商为了偷面积,大面积开洞造成不利结构,对

此,结构布置应特别注意以上平面规则性的判断。2.竖向规则性判断:(1)侧向刚度有突变:

下一层/上一层(上3层平均)侧向刚度小于70%

(80%);计算时,高层带有大底盘裙房(地下室),

仅可取相关范围的抗侧力构件的刚度。 设计时注

意区别于高规3.5.3的规定:刚度比可以考虑层高

修正;抗规的规定更严格;(2)立面局部收进或外

挑:注意高规3.5.5的规定;(3)竖向抗侧力构件

不连续;(4)楼层承载力突变:楼层受剪承载力,

下层/上层小于80%。

结构设计时应注意:现在的高层住宅户型,

首层一般为架空层,为了提高建筑首层入口门厅的

档次及品质,一般建筑要求建筑首层的层高做高,

一般约5米左右,再加上首层建筑覆土0.8米,这

样首层结构高度约5.8米,相比二层住宅标准楼层

高度3米来说,首层很有可能是薄弱层;同时也要

注意有无竖向转换及楼层承载力突变的问题。对

此,应特别注意以上竖向规则性的判断。

(二)高层住宅结构的设计注意要点1.剪力墙:剪力墙结构一般而言,剪力墙的

长度宜不小于墙宽的 8 倍,尽可能布置成常规剪力

墙, 尽量减少短肢剪力墙的数量。剪力墙应优先布

置在建筑物的两端、周边以及分户墙的位置,建筑

物的内部和中间位置尽量减少布置,同时兼顾底层

门厅入口及行人动线的路线影响。为方便户内空间

的灵活改造,剪力墙宜分隔在不同的功能空间之

间,套内相邻卧室间不宜布置剪力墙。顶层为复式

时,应尽量减少剪力墙的数量或缩短剪力墙的长

度,以方便客户在装修时对空间的改造。剪力墙在

底部加厚时应注意墙厚的变化不应影响楼梯、电梯前室、消防通道、户内走道等最小净宽的要求。当

墙的一侧为净宽限制空间时,剪力 墙应偏向对净

宽没有限制的一侧:当墙的两侧均为净宽限制空间

且无富余时,此段剪力墙不能加厚。2.柱子:住宅建筑中,柱的布置应将对建筑

功能的影响降到最小,柱角应尽量外突,无法外突

时选择偏向次要的房间。18 层及以下的框剪结构,

住宅楼层的框架柱截面不宜大于 600mm×600mm,

并尽量减小柱子截面尺寸。3.梁:主要房间(厅和卧室)不得有梁横穿,

门顶不应见垂直梁。应特别关注顶层、楼中楼的梁

系布置。由于建筑在顶层设置楼中楼时,平面布局