高层钢筋混凝土住宅设计中的结构设计分析

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1、高层钢筋混凝土住宅设计中的结构设计分析　　【摘要】阐述了高层钢筋混凝土住宅设计中的地基与基础结构设计、钢筋混凝土剪力墙结构设计、以及高层钢筋混凝土住宅的抗震设计，并分别对具体设计中容易发生的问题进行了分析，同时提出了一些相应的解决措施。　　【关键词】高层；钢筋混凝土住宅设计；结构设计；分析　　随着我国市场经济的不断发展，工程建筑业也突飞猛进，建筑住宅也在原本安全的基础上提出了适用性强的新要求。鉴于这样的趋势，高层钢筋混凝土住宅便应运而生，它不但满足了土地得以有效利用的基本要求，而且其结构更加具有安全性和适用性。目前

2、，很多早期的多层砌体住宅已经逐步被这种结构所取代，因此有必要对时下流行且适应未来建筑发展潮流的高层钢筋混凝土住宅的结构设计进行分析。　　一、地基与基础设计　　基础方案的建立是在高层住宅所在地的地质资料和其结构形式决定的。工程设计师会根据建筑周围的地质密度以及建筑的角度等情况确定地基深度。天然地基已经不适合作为持力层，设计方一般会采用人工处理地基做为持力层，人工挖孔桩为住宅基础。在施工过程中，施工方应根据持力层出现的不同情况而进行相应的处理。比如出现流砂层时，应适当减少每节的护臂高度，一般采用30厘米混凝土与速凝剂相

3、结合的方式处理。若该层出现大量水，则应及时采用钢护筒措施，并利用附近无流砂的桩孔降低水位，一般在施工前都会将桩孔进行挖深作为备用。　　若基础型式采用钢筋混凝土筏板基础，则应考虑负载确定筏板厚度，同时应将筏板外挑以方便后续的工程施工。同时，基础与挤密桩顶之间应填充均匀适度的灰土垫层，以确保基础的受力均匀。　　二、钢筋混凝土剪力墙结构设计　　1、剪力墙墙元划分　　剪力墙结构有刚度大、变形小、整体性好等诸多优点，但是实际施工和计算中却不尽然。由于在整体计算中必须要对墙体以单元形式划分，所以划分的单元难免出现异性、尖角等不

4、规则形状，根据工程实践，这种划分对墙肢和连梁的计算误差很大，对于出现不规则形状的部位甚至会出现计算失真的情况。　　因此，在墙元划分时应坚持理论与实际相结合，尽量做到单元形状规则，保证其节点的整齐。鉴于此，笔者针对在建模过程中常出现的问题给予了一些建议。　　一般情况下，在墙体开洞处(窗洞口或结构洞等)周边墙肢、连梁的网格容易出现较大计算误差，因此划分网格时应将程序默认的网格边长进行适当调整(如减小到左右)，然后再根据连梁、墙肢的大小和形状进行划分，这样可提高单元网格规则度。　　当然，若出现特殊情况，比如洞边墙垛较小时

5、，这种情况对计算结果有较大影响，甚至出现计算失真的情况，因此应结合理论采取有效实用的处理方法，比如：　　当墙垛净宽度在300毫米左右时，建模时应将墙垛宽度取为300毫米；　　若墙垛远小于或者远大于300毫米时，则应取消墙垛进行计算。工程实践演算已经证明，上述这种处理方法，不但简单而且十分有效，其计算结果是精确度高且相对合理；　　洞口连梁的地位不容忽视，它在建模时的生成方式对整体结构的刚度、周期、位移以及连梁内力均有较大影响。对于剪力墙连梁生成的方式一般表现为两种：①相对简单的形成方式：即直接在剪力墙上布置洞口，使上

6、下洞口之间形成连梁；②相对复杂的形成方式：即在剪力墙端部加设节点之后，在两节点之间按普通梁输入形成连梁。　　当然，这种连梁的生成方式取决于连梁自身的变形条件。若连梁中的剪切位移(变形)不能被忽略，则应以开设洞口方式形成连梁；而当其剪切位移在连梁相对位移中所占的比重较小时，则可忽略不计，即用普通梁方式输入。　　根据连梁剪切变形的特点进行分析发现，它的剪切变形在所有变形中所占比重直接受到连梁的跨高比影响，因此，在实际的设计中应将连梁的跨高比与墙单元进行分析，即当跨高比＜2．5时，连梁应按墙单元输入，选择墙体开设洞口方式

7、形成连梁；当跨高比在和5之间时，连梁应按墙单元输入，选择墙体开设洞口方式形成连梁，但网格应进行适当地细分；当跨高比≥5时，连梁应按普通梁单元输入。　　2、地下室外墙设计　　高层钢筋混凝土住宅设计中的剪力墙结构设计从地下室的外墙设计开始，因此应先对其进行适当的计算。目前在《建筑地基基础设计规范》中暂时无法有针对性的算法，计算模型输入方式也较多，所以结构设计师无法参考统一的标准，但是无外乎是控制好安全性、适应性和经济性三者之间的平衡，并且以安全为主，经济和适用为辅。　　根据高层钢筋混凝土住宅成功案例的不完全统计，目前一

8、般以内墙间距为参考，即当内墙间距小于3倍层高时，其对应的外墙可简化为三角形或梯形荷载下四边支承或三边支承(注意：这应建立在窗井等上端无支承的情况下)的板来计算。同时应注意，钢筋混凝土水池计算中的水池无水状态计算与地下室外墙计算条件相近，且可参考《钢筋混凝土水池设计规范》，所以以此为标准可达到事半功倍的效果，便于统计外墙的荷载和对模型的选取。　　3、上部结构设