案例某高层建筑结构体系的选择

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1、案例：某高层建筑结构体系的选择某综合性办公大楼，主楼36层，地下两层，屋顶标高139.7m，首层5.5m，2－5层4.8m，1-5层为商业及餐饮服务，21层为避难及设备层，层高5m，其余为办公用，层高3.6m。抗震设计按基本烈度8度考虑，H类场地土。根据国家对不同体系钢筋混凝土结构的适宜高度的规定，该项目应选用筒中简结构，但是原设计者采用的方案为钢筋混凝土外框内筒结构，平面为圆形（外直径44m），钢筋混凝土核心筒具有很大的抗侧刚度和强度，承担大部分水平荷载。在纵横两方向的外圈，设置8根巨型型钢混凝土柱，可承受部分剪力，另外在角部布置8根圆柱，以承受竖向荷载为主

2、。为加强整个结构的抗侧刚度，减少层间及屋顶侧向位移，在21层和35层，设置了两道刚性层。原设计方案的主要构件尺寸为：核心筒外围混凝土墙厚度从600mm逐渐减小为400mm；巨型柱断面尺寸从2500×1300mm变化为2000×1300mm；角部8根圆柱断面从1500mm变化为1300mm；主要框架梁尺寸450×650mm，400×700mm。计算结果：结构自振周期最大为3.145，顶点层间最大位移如下表所示。为了考察其功能水平，将规范中框筒结构的限值要求同时列于表中，便于对比。从表可看出，本项目由抗震控制，风荷载作用下位移很小，说明结构刚度很大，与规范要求相比

3、还是比较保守和安全的。该方案为典型的框架一简体结构，受力明确，传力清晰。框架柱部分的结构面积，底层柱为40.13m2；顶层柱为31.41m2。结构占用的面积较大。根据钢筋混凝土结构的适宜高度的规定，该方案采用筒中筒可能更经济。为此提出接近于筒中筒结构的改进方案如下图所示，即钢筋混凝土核心筒体不变，外框架柱改为30根1000×1000mm的普通钢筋混凝土柱，框架梁尺寸不变。经过计算，结果如下：顶点最大位移和层间最大位移如下表所示。套用简中筒结构的规范限值，也同时列于表中，便于对比。可见，计算结果也满足规范要求，而且从抗侧移角度看仍有潜力可挖。功能分析：改进方案类

4、似于筒中简结构（开洞率为66%、柱间距为4.6m），能较好地满足抗侧移的功能要求。无论根据何种结构的规定限值，方案都满足要求。改进方案外框架柱的结构面积：底层柱:1m×lm×30=30m2，比原方案减小10.13m2；顶层柱：0.8×0.8×30＝19.2m2，比原方案减小12.21m2。假定内核心筒和楼屋盖系统保持不变，仅考虑结构体系改变而引起的外框柱子的变化，方案改进前后的对比如下。柱子截面面积减小，结构面积减少：若每层平均减小11m2，则36层总计可以减小结构面积约400m2，即增加净使用面积400m2。柱子截面的减小，也同时意味着钢筋混凝土材料消耗减少

5、，每层平均按11m2计算，结构总高度139.7m，总计可以减少混凝土用量1540m3。由于混凝土用量减少，使得结构重量减轻，荷载降低，共计减少荷载：1540m3×25kN／m3＝38500kN。因此可减少桩的数量和底板厚度等基础造价。此案例表明，用改进后的结构体系能更有效地实现功能，降低造价，增加使用面积，改进方案的价值得到提高。返回