某高层钢结构住宅结构设计

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1、某高层钢结构住宅结构设计　　摘要：本文以高层钢结构住宅项目实例，介绍该工程的主要特点和结构分析的有关内容，工程采用钢管混凝土框架-核心筒结构体系，局部采用钢板剪力墙，还包括结构布置、抗震设计等。　　关键词：钢板剪力墙;高层建筑;钢结构住宅;设计分析　　1、工程概况　　本工程由A、B两栋高层住宅和与其连接的地下室组成，总建筑面积为48331.43㎡。A栋塔楼采用混凝土结构，建筑高度89.1m，地上共29层;B栋为混合结构，建筑高度92.1m，地上共3O层。地下室共两层，采用框架结构。本文主要针对对B栋结构进行介绍。　　B栋结构设计使用年限为5O年，结构安全等级二级。抗

2、震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期T一0.45S，抗震设防类别为丙类;取5O年一遇基本风压0.75kN/m，承载力计算时按基本风压的1.1倍采用，地面粗糙度C类。　　2、结构体系及布置　　本工程B栋主楼为高层建筑，结构体系为矩形钢管混凝土框架-核心筒结构，局部设置钢板剪力墙，地下室顶板作为上部结构的嵌固端。根据JGJ3―2010《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，混凝土核心筒及钢管混凝土柱抗震等级按二级设计，根据GB50011―2010《建筑抗震设计规范》的要求钢梁及钢板剪力墙抗震等级按三级没计

3、。　　外围框架柱采用矩形钢管混凝土柱，截面尺寸最大为口60035028，其在地下部分设计为钢骨混凝土柱，以防止刚度突变;钢梁主要采用焊接H型钢梁，外框柱钢梁主要截面为H480150814，其余框架钢梁主要截面为H4803001225;楼面次梁主要截为H48o15068/10;钢板剪力墙采用6mm厚钢板加向加劲肋的形式。核心简墙体厚度为200，250～300mm;核心筒墙体混凝土强度等级为C3O―C60，钢管混凝土柱内灌混凝土强度等级为C45一C6O，钢结构材质Q345B，典住宅楼层平面见图1。　　图1标准层结构平面　　3、超限情况　　参照JGJ3―2010、GB50

4、011―2010及广东省标准DBJ15―92―2013《高层建筑混凝土结构技术规程》，根据结构平面布置及试算结果，工程存在以下超限内容：1)建筑平面凹凸尺寸大于相应投影方向总尺寸的3O%，即9.3m>21.5m30%=6.45m，不符合凹凸规则条件;2)规定水平力作用下，考虑偶然偏心的最大扭转位移比为1.3>1.2，为扭转不规则结构。　　4、结构整体分析　　采用SAT的PUSH模块。根据JGJ3―2010第11.1.5条和第3.7.5条规定，框架-核心筒结构层间弹塑性位移角限值为1/100。分析本工程的弹塑性静力推覆分析的结果，用以确定建筑潜在的薄弱层和

5、建筑的塑性铰形成机制，推覆分析的曲线也用于估算罕遇地震下的弹塑性位移，考察其是否能够满足结构的抗震性能目标。　　分析结果表明，结构能力谱与罕遇地震作用下的需求谱刚好好相交，且能顺利穿越需求谱，在该交点即在性能点时：X向最大层问位移角为1/325，Y向的最大层问位移角为1/253，均满足JGJ3―2010要求。其杆件塑性铰分布见图3。　　6、钢板剪力墙设计　　本工程在初步设计中，两个方向的抗侧刚度均不满足JGJ3―2010要求，由于建筑功能限制无法设置混凝土剪力墙和钢支撑，故采用没置厚度较薄的钢板剪力墙的方式增加结构刚度。　　由于SAFWE无法直接建立钢板剪力墙单元，

6、故采用钢管支撑等刚度模拟的方法计算，具体思路为：首先在模型中不设支撑，不考虑侧向荷载，初步确定梁柱截面，确保其在竖向倚载作用下满足要求;然后在模型中添加支撑，同时考虑风荷载、地震作用，确保结构整体的层间位移角等满足规范要求。　　7、围护结构设计　　楼板采用自承式楼板，该模板系统是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋桁架，再将钢筋桁架与底部模板(包括镀锌钢板、竹胶板、预制混凝土薄板等)连接成一体的立体板材。在建设现场，将模板直铺设在钢梁上，进行简单的附加钢筋工程，便可浇筑混凝土，形成混凝土楼板。　　室外和室内墙体均采用轻质高强灌浆墙。该系统是一种新型、非承重墙体，该墙体以高强

7、防水板作为面板，用轻钢龙骨作为立柱，在其空腔内泵人轻质灌浆材料而形成的实心整体墙体，与传统的黏土砖墙体、钢筋混凝土墙体等相比，具有轻质、防火、抗震、隔热、隔声、易安装等优点。而且此种墙体构造简单、便于施工，且具有多种用途，广泛用于建筑物的外墙及非承重隔墙中。　　8、结语　　综上所述，钢结构住宅作为一种新兴的住宅形式，具有抗震性能好、居住环境优、经济性能合理、具有可持续发展等优点，符合同家绿色环保建筑的标准。