小高層住宅設(shè)計(jì)指標(biāo)及優(yōu)化分析

張彩鳳

【摘要】本文選取三棟七十到八十米左右的常見小高層住宅，在三個(gè)不同抗震設(shè)防烈度下的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，并分析其經(jīng)濟(jì)性及影響因素，對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化提出建議。

【關(guān)鍵詞】小高層;設(shè)抗震設(shè)防烈度;設(shè)計(jì)指標(biāo);設(shè)計(jì)優(yōu)化

今年來，城市化進(jìn)程加快，大量人口向城市聚集，人口密度猛增，造成城市生產(chǎn)、生活用房緊張，地價(jià)猛漲，迫使高層建筑向更高空間發(fā)展。本文選取平時(shí)所做工程中的三棟七十到八十米左右的高層住宅展開分析，三個(gè)工程分別位于抗震設(shè)防烈度的6度區(qū)，7度區(qū)和8度區(qū)。工程概況及結(jié)構(gòu)平面布置如下：

任何建筑都要同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載作用，在高層建筑中盡管豎向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生著重要影響，水平作用力（水平荷載和地震作用）卻起著決定的作用，且水平作用的影響隨著高度的增加而不斷加加大，并由水平荷載與豎向荷載共同控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸向水平作用力成為主要控制因素過渡，同時(shí)豎向荷載的影響相對(duì)減小，而側(cè)向位移迅速增大。本文選取的三個(gè)項(xiàng)目豎向荷載相同，對(duì)于風(fēng)荷載，地面粗糙類別均為B類，選取的風(fēng)荷載體型系數(shù)均為1.4，基本風(fēng)壓值分別為0.4、0.35和0.35KN/㎡，基本風(fēng)向值分別程度均為水平地震作用不相同如下表所示：

根據(jù)上述設(shè)計(jì)條件，三個(gè)小高層的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下表：

從表中可以看出，抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)的是軸壓比，風(fēng)荷載和地震作用下的底部剪力，Y向風(fēng)荷載要大于地震作用，X向基本相等;最大層間位移角也是風(fēng)荷載作用下的最為不利，但都遠(yuǎn)小于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010的限制1/1000要求。抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，軸壓比起主要控制指標(biāo)，最大層間位移角是地震作用控制，此時(shí)已經(jīng)比較接近規(guī)范限值。抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)，地震作用下的結(jié)構(gòu)底部剪力和最大層間位移角都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)荷載作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候主要在于增加抗側(cè)力構(gòu)件的剛度來滿足規(guī)范的最大層間位移角限值，為滿足經(jīng)濟(jì)性，此值已與規(guī)范限制1/1000極為接近，而軸壓比此時(shí)較容易滿足規(guī)范限值0.6的要求。由此看出，抗震設(shè)防烈度每提高一度，底部剪力7度較6度增加50%，8度較7度增加150%，這使得高烈度區(qū)結(jié)構(gòu)造價(jià)急劇增加，8度區(qū)教7度區(qū)增加約15%。

了解小高層住宅的設(shè)計(jì)指標(biāo)，現(xiàn)在不管是開發(fā)商還是設(shè)計(jì)院都在越來越關(guān)注其經(jīng)濟(jì)性問題。

首先要從結(jié)構(gòu)選型入手。建筑體型與結(jié)構(gòu)體系形式對(duì)結(jié)構(gòu)綜合性能的影響往往大于恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)布置，精確的力學(xué)分析和精心的構(gòu)造措施。盡可能選擇規(guī)則，對(duì)稱，均勻的體型，對(duì)風(fēng)荷載和地震作用都極為有利。不規(guī)則結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生附加應(yīng)力，加大了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的內(nèi)力效應(yīng)等同于多施加了荷載。

其次，優(yōu)化荷載的選取。隔墻采用輕質(zhì)材料，活荷載進(jìn)行適合理折減，風(fēng)荷載體型系數(shù)和底面粗糙度合理選取。

再次，結(jié)構(gòu)要有適宜的剛度。即通過結(jié)構(gòu)剛度值的權(quán)衡和調(diào)整，不能因結(jié)構(gòu)剛度過大致使地震作用增加而消耗過多的資源來抵抗地震，同時(shí)，剛度也不能過小，要有滿足抗風(fēng)抗震設(shè)計(jì)的一定的抗側(cè)剛度。這也是地震作用優(yōu)化重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵。布置剪力墻時(shí)應(yīng)強(qiáng)周邊，弱內(nèi)部，避免使用短肢墻及異形剪力墻。

以上幾點(diǎn)建議，可供設(shè)計(jì)參考，在設(shè)計(jì)過程中，不斷優(yōu)化小高層住宅結(jié)構(gòu)，使其滿足“安全、適用、經(jīng)濟(jì)”的要求。

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