探析基于概念设计高层建筑结构设计

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1、探析基于概念设计高层建筑结构设计　　摘要：根据规范结合工程实际对在PKPM中如何实现两种结构体系的控制点的应用并对计算结果进行分析。进一步认识这两种结构体系设计时相关的控制点:刚度比、位移比、周期比、刚重比等参数以及其调整过程。探讨得出框剪结构剪力墙设置过多，会导致结构刚度过大，从而使地震效应加大的结论。关键词：框架剪力墙；短肢剪力墙；结构选型；抗震性能；SATWE中图分类号：TU323.5文献标识码：A文章编号：引言结构工程在建设项目是非常重要的,因为一般建筑工程成本中结构部分所占比重占总造价的主要部分，而结构工

2、程中结构选型是主要影响因素,一旦选择不当,将很难实现精确的计算,甚至对结构耐久性及安全性带来无法弥补的缺陷.建筑物进行良好的选型设计即进行抗震设计对于抵抗和防止地震危害具有重要的现实意义。1工程简介6某幢办公写字楼，27层，层高为3.m，建筑物总高78m，长44m，宽17m，平面较规则，每层面积748m2，总面积20196m2，抗震设防烈度为6级，地震加速度为0.05g，50年一遇基本风压为0.4KN/m2，结构重要性系数为1.0，场地类别为Ⅱ类，地基土为三类土。设计中采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件程序S

3、ATWE，对以下拟采用的结构方案进行了计算和比较。2拟采用结构形式及其设计基本原则2.1.框架剪力墙结构框剪结构体系结合了剪力墙结构稳固以及框架结构布局灵活的优点。这种结构体系主要由柱子来承受竖向荷载，通常在结构边角处以及楼梯间处布置一定数量的剪力墙并主要由这些剪力墙来提供结构的刚度和抵抗水平荷载的能力。2.2短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是适用建筑要求形成的特殊的剪力墙结构，根据建筑平面布置，在建筑物凹凸转角处布置各种形式的短墙肢，主要形式有：T型、十字型、L型、Z型、一字型、Y型等（这样可增加短肢墙抗扭和出平面外

4、稳定）。因采用这种结构体系时，将中部的电梯间、楼梯间和管道井四周的剪力墙组成筒体结构，四周布置短肢剪力墙，也可根据需要布置一些长肢墙，所以结构布置极为灵活。2.3普通剪力墙结构6本方案的特点是依据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀，由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。但若房屋高度不大，反而会造成因刚度过大而招致较大的地震作用，而且造价也会增大，并非是理想的方案。3计算结果的比较分析本工程用SATWE建模计算。框架剪力墙结构结构柱尺

5、寸为1100×1100mm，两端剪力墙厚度约250mm；短肢剪力墙结构中介设置约肢长1000mm长厚度约220厚短肢剪力墙，两端剪力墙厚度约180mm，标准层平面分别如下：框架剪力墙结构短肢剪力墙结构计算所得数据如下表：4计算结果分析从地震基地下剪力及地震倾覆力矩两项指标来看，框剪结构均大于短肢剪力墙结构。说明短肢剪力墙结构引起的地震作用较小，较有利于抗震，分析可能是由于框剪方案中剪力墙较厚较多从而招致了较大地震作用。6周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、

6、更合理，使结构不致于出现过大(相对于侧移)的扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，见新《高规》第3.4.5条及相应的条文说明。两方案均满足规定：“结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85”的要求，且短肢剪力墙结构周期比略小于框架剪力墙结构，说明本方案短肢剪力墙结构的扭转效应较小，结构抗侧力构件布置较合理。最大层间位移角是用来控制结构的侧向刚度的，从上表可以看出本工程中两方案均满足规范规定，框架剪力墙位移

7、角小于1/800,短肢剪力墙结构小于1/1000，且短肢剪力墙结构的最大层间位移角较小，说明其侧向刚度较大！位移比主要为限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，见《抗规》第3.4.2条，《高规》JGJ3-2010第3.5.3条、3.4.5条及相应的条文说明。从上表可以看出两方案位移比都满足规范规定：“楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复

8、杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍”，且相差不大，结构平面布置规则性差不多。6最小楼层抗剪承载力之比主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变，形成薄弱层，见《抗规》第3.4.2条和《高规》JGJ3-2010第3.5.3条及相应的条文说明；对于形成的薄弱层应按《高规》第5.1.14条予以加强。从上表可以看出本方案中两