建筑框剪结构优化设计措施

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1、建筑框剪结构优化设计措施　　摘要：框架—剪力墙结构凭借着整体性好、抗震性能好等优点而被广泛应用于建筑结构中。但在实际设计工作中会出现各种难题，在满足功能和观感条件下，如何做到安全经济合理是我们必须要考虑的问题。本文笔者结合某建筑实例，主要就建筑框剪结构优化设计措施进行了分析与探讨，该设计结果能使结构整体内力分布更均匀、更合理。关键词：框剪结构；优化设计；措施；内力分析　　框剪结构是由框架结构和剪力墙结构体系组成的一种结构体系，是由延性较好的框架、抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和耗能性能良好的连梁共同组成的一种结构体系。在高层建筑的结构设计中，框剪结构由于其能为建筑使用提供

2、较大的平面空间，又具有整体性好、抗震性能好及较大的抗侧力刚度等优点而得到广泛应用，特别是用于结构平面和功能复杂的高层办公楼、医院病房及酒店等高层建筑。但在实际设计中仍然存在着一些问题有待进一步的解决。本文将对建筑框剪结构优化设计措施进行了探讨和思考。　　　　1工程概况　　某高层建筑工程，主楼地下1层，地面19层，裙楼高3层，主楼总建筑面积18844m2，裙楼总建筑面积8556m2，建筑平面如图1所示。　　结构承重体系设计　　根据国家抗震区划图，待设计建筑地区的基本烈度为7度，相应地主楼结构部分的抗震等级为二级，裙楼部分的抗震等级为三级。结构设计中裙房部分主要考虑由恒载及使用

3、活荷载等竖向荷载引起的荷载效应，主楼部分结构设计不仅考虑竖向荷载效应，还要考虑水平地震作用及风荷载作用下产生的荷载效应的组合。综合考虑裙楼部分大空间的设计使用要求以及主楼部分的抗侧移设计要求，裙房结构承重体系采用钢筋砼框架结构形式，主楼采用框架—剪力墙承重结构体系。　　本建筑结构在主楼抗侧力构件设计中，剪力墙主要承担水平作用，框架承担少部分水平荷载作用和大部分竖向荷载作用。主楼平面形状基本上为正方形，楼梯均设置在角部位置，为提高主楼结构的抗扭能力，剪力墙结合楼电梯间设在主楼结构的两个对角位置，具体厚度根据高层建筑结构设计的变形限值，由刚度、承载力和延性三者间的最佳匹配决定。

4、　　建筑缝的处理设计　　本建筑由主楼和裙房两部分组成，在二者的连接部位需设置建筑缝。考虑到主楼部分高度较大、结构有效重量大，裙房部分高度较低，因此二者间需设置防震缝和沉降缝。对于防震缝，为避免主楼和裙房间连接部位留出较大的宽缝，给裙房屋顶防水处理带来困难，本建筑采用“抗”的方法，在结构分析时，将主楼和裙房视为一个整体进行抗侧力设计计算；对于沉降缝，结合主楼需设一层地下室的建筑要求，设计中将主楼基础设计成桩基础，而将裙房基础设计成柱下条形基础，通过两类基础的沉降变形计算，相应调整和消除主楼和裙房两部分的不均匀沉降差。施工时，在主楼和裙房连接部位预留宽后浇带，通过施工手段局部调

5、整高低两部分间的沉降差。　　基础设计　　根据《工程地质勘察报告》提供的场地工程地质条件，并考虑主楼和裙房间荷载分布的不均匀性特点，主楼部分结合地下室的设计采用深桩筏板基础，以提高主楼结构的整体稳定性，降低主楼部分的沉降变形。　　裙房部分采用柱下条形基础，通过修正条形基础的宽度来调整基底反力，进一步控制裙房部分的基础沉降变形，使主楼结构和裙房结构在各自使用荷载作用下，能产生基本上一致的基础沉降变形量。　　　　2结构优化设计策略　　钢筋砼框架—剪力墙结构是高层建筑结构中最常采用的承载体系之一，它同时具有框架结构建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面易于处理，以及剪力墙结构抗侧

6、移刚度大、整体性好、抗震能力强的优点。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。但钢筋砼框—剪结构是一个具有双重承载体系的非常复杂的空间受力体系，力学分析难度较大，其优化设计就更为复杂和难以实现。所以，尽管国内外学者对此做过许多有益的尝试，但框）剪结构的优化设计还存在很多具有重大工程意义和科学意义的课题。　　框架结构的分部优化设计技术　　钢筋砼框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构，其荷载效应不仅与外荷载大小有关，还与结构构件的材料特征、几何构造特征有关。钢筋砼框架结构的分部优化设计，即是在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面

7、优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化，据此再进行新一轮的优化设计。因此框架结构的分部优化设计实际上是一个迭代、渐进的寻优过程，计算结果虽不总能等价于整体优化设计结果，但通常能给出工程实用的满意结果。　　钢筋砼框架结构的分部优化设计方法的具体步骤为：　　初始选型：根据结构平面、立面布置及建筑物设计使用功能，分析结构所受的竖向荷载和水平荷载及其传力路线，