一、結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置

1 .1結(jié)構(gòu)體系

1.1.1高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)優(yōu)先選用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

1.1.2短肢剪力墻受力性能不好,且內(nèi)力調(diào)整、軸壓比限值及構(gòu)造要求均高于普通剪力墻,經(jīng)濟性較差,應(yīng)盡量減少或避免使用。

1.1.3局部因建筑功能及結(jié)構(gòu)受力需要時,可采用設(shè)少量框架柱的剪力墻結(jié)構(gòu),其受力性能和經(jīng)濟性能均優(yōu)于短肢剪力墻。

1.1.4住宅組合平面長度超過50m時,應(yīng)優(yōu)先在中部設(shè)置變形縫,盡量形成長度較小、平面規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元,否則應(yīng)采取有效措施加強薄弱部位及解決平面超長帶來的不利影響,帶來的造價增加往往大于設(shè)縫費用。

1.1.5當裙樓連接多個主樓時,宜在主樓之間裙樓部分設(shè)置抗震縫,避免形成超長大底盤多塔結(jié)構(gòu)。

1.1.6高層住宅的結(jié)構(gòu)體系及布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度,宜使計算的最大樓層層間位移角接近國家規(guī)范的限值。

1.1.7地下面積較大時,應(yīng)根據(jù)地下平面的形狀、尺寸及工程所在地的經(jīng)驗確定是否需要設(shè)置伸縮縫。當?shù)叵率移矫娌淮嬖谔貏e不規(guī)則及狹長的薄弱部位時,地下室可不設(shè)縫,但應(yīng)有可靠措施控制樓板及側(cè)墻的裂縫,減小溫度作用對混凝土構(gòu)件的不利影響。

1.2結(jié)構(gòu)布置

1.2.1建筑方案配合。建筑方案是所有設(shè)計工作的基礎(chǔ),此階段的不合理需要在后期用大量的復雜處理來解決,對于結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性往往具有絕定性因素。在方案設(shè)計階段,即應(yīng)配合建筑師,盡量減少因建筑體形與功能對結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。建筑方案中的以下幾方面對經(jīng)濟性影響較大,應(yīng)盡量避免,當不可避免時,應(yīng)視其程度和數(shù)量適當調(diào)高經(jīng)濟指標:

(1)高寬比過大、無縫單元平面長度超45m。

(2)樓層平面凹凸過大、出現(xiàn)細腰型、開大洞口、出現(xiàn)大于梁高的錯層。

(2)主樓在裙樓范圍內(nèi)嚴重偏置、部分樓層大尺度收進。

(4)躍層剪力墻、下層層高遠大于上層層高、局部夾層、剪力墻不落地。

(5)轉(zhuǎn)角窗等不利因素過多、外縱墻數(shù)量過少、內(nèi)橫墻不對齊。

1.2.2住宅建筑的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)充分結(jié)合建筑平面布置,結(jié)構(gòu)布置除滿足結(jié)構(gòu)承載力要求外,應(yīng)盡量使建筑室內(nèi)空間達到“無梁無柱”的效果,提高空間及平面的利用效率,降低使用及裝修成本。

1.2.3剪力墻平面布置

(1)剪力墻布置應(yīng)盡量使兩個方向剛度接近,兩個主軸方向第一平動周期差異不宜超過20%。當位移為風荷載控制時,應(yīng)使受風面較大的方向剛度偏大,以降低結(jié)構(gòu)造價,避免浪費。

(2)優(yōu)先采用長墻,減少墻肢數(shù)量。盡量避免采用短肢剪力墻及“一字型”剪力墻。20層以下剪力墻可采用較短墻體分散布置,以減小結(jié)構(gòu)剛度;20層及以上剪力墻盡量采用長墻大開間集中布置,避免分散布置,以提高剪力墻抗側(cè)效率,增大結(jié)構(gòu)剛度、減小墻體軸壓比。

(3)墻地比和柱墻比是前期控制用鋼量的重要的兩個量化參數(shù)。建議常規(guī)戶型18-22層住宅6、7度區(qū)墻地比控制在4.6%以下,柱墻比控制在55%以下;28-33層住宅6度區(qū)墻地比控制在6.0%以下,柱墻比控制在55%以下;28-33層住宅7度區(qū)墻地比控制在6.5%以下,柱墻比控制在50%以下。

(4)剪力墻布置在滿足結(jié)構(gòu)剛度的前提下,以盡量減少邊緣構(gòu)件數(shù)量為原則。

(5)縱橫雙向墻體布置均衡。不應(yīng)采用無內(nèi)縱墻的方案,外縱墻窗間可不全部做成剪力墻,但不應(yīng)使外墻全部為框架梁。

(6)剪力墻的豎向受荷應(yīng)以平面內(nèi)為主,較大跨度的主梁(跨度超4m)不宜垂直搭在剪力墻平面外,不應(yīng)垂直搭設(shè)于一字型剪力墻端頭。

(7)盡量不要在墻端做較大的端柱。

(8)剪力墻上開大洞口或者不開洞,避免采用小洞口。根據(jù)測算,當洞口尺寸≤1.2m時,洞口附件鋼筋用量要高于相同范圍內(nèi)剪力墻的配筋量,因此開洞尺寸不宜少于1.5m左右。

1.2.4剪力墻厚度取值

根據(jù)《高規(guī)》7.2.1在滿足墻體穩(wěn)定的前提下,一、二級剪力墻:底部加強部位不應(yīng)小于200mm,其他部位不應(yīng)小于160mm;一字形獨立剪力墻底部加強部位不應(yīng)小于220mm,其他部位不應(yīng)小于180mm;三、四級剪力墻:不應(yīng)小于160mm,一字形獨立剪力墻的底部加強部位尚不應(yīng)小于180mm。

建議做法:

A、20層以下住宅:

地上部分:

無特殊情況采用180厚,帶轉(zhuǎn)角窗住宅的轉(zhuǎn)角窗處墻厚,采用200厚。

地下部分:

內(nèi)墻,在滿足軸壓比及穩(wěn)定的前提下,上部墻體直接落下來,延續(xù)上部墻厚,筏板或樁筏基礎(chǔ)時,接基礎(chǔ)那一層內(nèi)墻改為200厚; 外墻,均采用250厚。外墻為擋土墻時根據(jù)計算確定,一般層高不超過3米時,采用250厚即可。

B、28-34層住宅:

地上部分:

無特殊情況采用200厚,帶轉(zhuǎn)角窗住宅的轉(zhuǎn)角窗處墻厚,采用250厚, 6度區(qū)時上面約1/3樓層可以根據(jù)計算將墻厚減為180。

地下部分:

內(nèi)墻,在滿足軸壓比及穩(wěn)定的前提下,上部墻體直接落下來,延續(xù)上部墻厚; 外墻,均采用250厚。外墻為擋土墻時根據(jù)計算確定,一般層高不超過3米時,采用250厚即可。

1.2.5剪力墻配筋率。剪力墻、邊緣構(gòu)件配筋率應(yīng)嚴格執(zhí)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定,計算不需要時,不得隨意放大配筋。

1.2.6梁板布置。合理控制梁截面高度,一般控制梁(框架梁)配筋率在1.0%左右為宜。一般住宅類剪力墻結(jié)構(gòu)中,板跨的劃分多由建筑房間布置決定,結(jié)構(gòu)專業(yè)可調(diào)整的余地不大。但應(yīng)盡量根據(jù)建筑房間布置合理控制板的跨度,減少次梁布置,充分發(fā)揮樓板鋼筋強度作用,使板的配筋由內(nèi)力控制而非按構(gòu)造配筋,或使板計算配筋接近構(gòu)造配筋?缍容^小的梁可取消,采用大板塊方案。例如主臥室套間內(nèi)的衛(wèi)生間,衛(wèi)生間小梁可取消,做折板。

二、材料與荷載統(tǒng)計

2.1材料

2.1.1鋼筋。優(yōu)先選用高強鋼筋,剪力墻、梁、板等構(gòu)件受力筋可采用HRB400鋼筋,分布筋可采用HPB300鋼筋。

2.1.2混凝土。由于計算軟件中未扣除混凝土構(gòu)件交叉重疊區(qū)域的混凝土體積,計算時混凝土容重可取25~26KN/m3。在滿足結(jié)構(gòu)承載力及剛度要求的前提下,應(yīng)提高豎向構(gòu)件混凝土強度等級以減小截面厚度。高度<100m的建筑,豎向構(gòu)件混凝土強度等級可取C40~C30;高度>100m的建筑,豎向構(gòu)件混凝土強度等級可取C50~C30。梁板混凝土強度等級采用C30。

2.2荷載統(tǒng)計

    除特殊情況外,荷載應(yīng)按現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》取值,特殊荷載參照《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》(結(jié)構(gòu)篇)取值。

2.2.1風荷載。風荷載應(yīng)根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》按結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限要求及工程所在地的具體情況選用。對風荷載比較敏感(高度超過60m)的高層建筑,承載力計算時應(yīng)按基本風壓的1.1倍采用。

2.2.2樓面荷載統(tǒng)計。樓面附加恒荷載計算應(yīng)根據(jù)建筑樓面做法厚度分層計算,活荷載應(yīng)根據(jù)房間功能準確選取《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的規(guī)定取值。

2.2.3隔墻荷載。梁上線荷載計算時,應(yīng)取隔墻凈高計算,并應(yīng)扣除門窗洞口荷載。直接砌筑于板上的隔墻應(yīng)采用100mm厚輕質(zhì)材料隔墻,隔墻荷載按等效荷載原則考慮為樓面活荷載。

三、結(jié)構(gòu)計算與參數(shù)選取

3.1 結(jié)構(gòu)計算程序

結(jié)構(gòu)計算應(yīng)采用通過國家認定或獲得國際廣泛認可的計算軟件,包括PKPM系列軟件、盈建科系列軟件、廣廈系列軟件、MIDAS、ETABS、SAP等。

3.2計算簡圖

3.2.1結(jié)構(gòu)計算簡圖應(yīng)基本符合原結(jié)構(gòu)的受力特征、傳力關(guān)系和邊界條件。

3.2.2梁柱節(jié)點應(yīng)考慮剛域作用,考慮剛域的計算模型會提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

3.2.3垂直搭與剪力墻上的梁,梁端宜按鉸接輸入;當墻厚不小于梁高的0.8倍時,可按剛接輸入。

3.2.4當樓板存在凹凸不規(guī)則、不連續(xù)或平面內(nèi)變形較明顯,應(yīng)按彈性樓板補充計算。

3.2.5帶斜屋面的結(jié)構(gòu),應(yīng)按實際情況輸入斜屋面布置,支撐斜屋面的柱墻構(gòu)件應(yīng)考慮斜梁水平推力對其產(chǎn)生的附加彎矩。

3.2.6剪力墻較小墻垛的輸入問題。小墻垛的抗震性能較差,且宜應(yīng)力集中,不能保證其性能的發(fā)揮,可不考慮其對結(jié)構(gòu)整體抗震性能的貢獻。因此,自墻邊算起凈長度不大于250的墻垛計算時可不輸入。但其對垂直梁的錨固非常重要,應(yīng)進行設(shè)計,可按構(gòu)造配筋,滿足梁支座錨固的要求。凈長度大于250的墻垛,不宜忽視其實際作用,可按實際長度輸入。

3.2.7連梁跨高比小于2.5的按洞口輸入,跨高比介于2.5-5.0按梁輸入。

3.2.8當位移比均小于1.2時,不考慮雙向水平地震作用;

3.2.9連梁剛度折減系數(shù):計算地震內(nèi)力時,連梁剛度可折減,計算位移時,可不折減。折減系數(shù)一般取0.6,不得小于0.5。

3.2.10梁墻及梁梁垂直相交的鉸接處理

(1)梁與剪力墻垂直相交時,梁端按鉸接處理,減小對墻的影響,滿足鋼筋錨固;

(2)次梁與外墻主梁垂直相交時,次梁端按鉸接處理,滿足次梁鋼筋錨固;

(3)次梁與內(nèi)部主梁垂直相交時,次梁端一般可按剛接處理,主梁受力計算清楚,且可節(jié)省鋼筋,但支座節(jié)點應(yīng)采用滿足錨固的構(gòu)造;

3.3結(jié)構(gòu)整體計算參數(shù)

3.3.1總信息

(1)水平力與整體坐標夾角:僅需改變風荷載作用方向時采用,一般填0。

(2)混凝土容重:25~26KN/m3,鋼材容重:78 KN/m3。

(3)嵌固端所在層號:取底部嵌固部位之上一層的自然層號。程序?qū)⒌撞考訌妳^(qū)延伸至嵌固端下一層。

(4)地下室層數(shù):埋入土中超過半層高度的所有層數(shù)。

(5)對所有樓層采用強制剛性樓板假定:僅較規(guī)則結(jié)構(gòu)計算位移比和周期比時勾選。較規(guī)則結(jié)構(gòu)計算內(nèi)力和配筋時,以及特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)計算所有指標時均不勾選。

(6)地下室采用強制樓板假定:一般應(yīng)勾選。但對于地下室頂板開大洞及在此處有躍層柱的結(jié)構(gòu)不能勾選。

(7)強制剛性樓板假定時保留彈性板面外剛度:僅對設(shè)置彈性板3和6的結(jié)構(gòu)適用。當?shù)叵率也捎冒逯Y(jié)構(gòu)時必須勾選。

(8)墻梁跨中結(jié)點作為剛性樓板從節(jié)點:一般應(yīng)勾選。不勾選時墻梁剪力一般會減小,但相應(yīng)整體結(jié)構(gòu)剛度變小,周期加長,側(cè)移加大。

(9)計算墻傾覆力矩時只考慮腹板和有效翼緣:勾選。使結(jié)構(gòu)中框架、短肢墻、普通墻的傾覆力矩統(tǒng)計結(jié)果更為合理。具體見《混規(guī)》9.4.3條及《抗規(guī)》6.2.13條條文說明。

(10)彈性板與梁變形協(xié)調(diào):勾選。實現(xiàn)梁板變形協(xié)調(diào),計算結(jié)果更為合理。

(11)恒活荷載計算信息:一般選用“模擬施工3”,對于鋼結(jié)構(gòu)或沒有標準層概念的大型體育場館應(yīng)選擇“一次性加載”。對于轉(zhuǎn)換、懸吊等復雜傳力的結(jié)構(gòu),應(yīng)指定施工次序。

(12)規(guī)定水平力確定方式:一般情況選擇“規(guī)范算法”,樓層概念不清晰的不規(guī)則結(jié)構(gòu)選擇“CQC算法”。傾覆力矩的輸出結(jié)果中,一般情況首選“抗規(guī)方法”,當結(jié)構(gòu)為框支轉(zhuǎn)換或上部短肢墻,下部普通墻時,應(yīng)按“軸力方法”計算結(jié)果。

3.2.2風荷載信息

(1)地面粗糙度類別:根據(jù)規(guī)范選擇,D類慎用。

(2)修正后的基本風壓:一般為50年一遇的基本風壓。

(3)x、y向結(jié)構(gòu)基本周期:為不考慮周期折減的結(jié)構(gòu)第一平動周期。

(4)風荷載作用下結(jié)構(gòu)的阻尼比:砼結(jié)構(gòu)一般5%。

(5)承載力設(shè)計時風荷載效應(yīng)放大系數(shù):高度不大于60米的結(jié)構(gòu)取1.0,高度大于60米的結(jié)構(gòu)取1.1。

(6)考慮順向風振影響:勾選。

(7)考慮橫向風振影響:高度超過150m或高寬比大于5的高層建筑,以及高度超過30m且高寬比大于4的構(gòu)筑物,應(yīng)勾選。

(8)考慮扭轉(zhuǎn)風振影響:根據(jù)《荷規(guī)》8.5.4條條文說明勾選。

(9)水平風體形系數(shù):體型分段數(shù)可只考慮上部結(jié)構(gòu),程序自動扣除地下室部分風載。

3.2.3地震信息

(1)結(jié)構(gòu)規(guī)則性信息:不規(guī)則。

(2)設(shè)計地震分組、設(shè)防烈度:根據(jù)《抗規(guī)》附錄A選用。

(3)場地類別:根據(jù)地勘報告確定。(強條)

(4)抗震等級:根據(jù)《抗規(guī)》表6.1.2或《高規(guī)》表3.9.3、3.9.4選擇。1.3.5鋼框架抗震等級:根據(jù)《抗規(guī)》8.1.3條確定。

(5)抗震構(gòu)造措施的抗震等級:根據(jù)《抗規(guī)》3.3.2條、3.3.3條、6.1.3~4條及《高規(guī)》3.9.1條、3.9.7條確定抗震構(gòu)造措施的提高或降低。

(6)中震(或大震)設(shè)計:用于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計。彈性和不屈服設(shè)計均不考慮風荷載組合,不屈服設(shè)計增加柱、墻抗剪截面驗算。

(7)斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向附加地震數(shù)及相應(yīng)角度:有斜交抗側(cè)力構(gòu)件或最大地震作用方向大于15度時在此輸入,不改變風荷載方向。

(8)考慮偶然偏心:勾選。計算位移比時,必須考慮偶然偏心,計算層間位移角時,可不考慮偶然偏心。

(9)考慮雙向地震作用:不考慮偶然偏心時,樓層最大位移與平均位移之比超過1.2,則勾選,否則不勾選。以免引起豎向構(gòu)件內(nèi)力的不必要放大。

(10)計算振型個數(shù):取3的倍數(shù),偶聯(lián)時不小于9個。應(yīng)注意有效質(zhì)量參與系數(shù)不能小于90%。

(11)重力荷載代表值的活荷載組合值系數(shù):一般結(jié)構(gòu)取0.5,根據(jù)樓層使用功能而不同。

(12)周期折減系數(shù):按《高規(guī)》4.3.17條取值。填充墻為砌塊時,周期折減系數(shù)取大值:剪力墻結(jié)構(gòu)0.9。周期折減系數(shù)不改變自振特性,僅改變地震影響系數(shù)。

3.2.4活荷信息

(1)柱、墻設(shè)計時活荷載折減:折減。但應(yīng)注意此折減不能與PMCAD中“樓面荷載傳導計算”中的荷載折減項同時選擇,否則會造成折減系數(shù)累加,使結(jié)構(gòu)不安全。

(2)傳給基礎(chǔ)的活荷載:折減。但應(yīng)注意,此折減并不傳給JCCAD,設(shè)計基礎(chǔ)時,還應(yīng)在JCCAD的“荷載參數(shù)”中輸入相應(yīng)的折減系數(shù)。

(3)梁活荷載不利布置最高層號:取全部樓層高。活荷載不利布置僅對梁起作用,墻、柱等豎向構(gòu)件程序僅考慮一次性滿布活載。

(4)柱、墻、基礎(chǔ)活荷載折減系數(shù):按《荷規(guī)》表4.1.2填寫。新版程序?qū)γ總柱墻計算截面上方的樓層數(shù)自動分析計算,從而使帶裙樓的高層結(jié)構(gòu)取得正確的折減系數(shù)。

3.2.5調(diào)整信息

(1)梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù):一般取0.85。

(2)梁活荷載內(nèi)力放大系數(shù):取1.0,但應(yīng)在前面考慮活荷載不利布置。

(3)梁扭矩折減系數(shù):一般取默認值0.4。本參數(shù)對于弧形梁、不與樓板相連的獨立梁均不起作用。在“特殊構(gòu)建補充定義”中的“特殊梁”菜單下,可交互修改各梁的扭矩折減系數(shù),用于需特殊驗算抗扭的梁。

(4)薄弱層地震內(nèi)力放大系數(shù):無特殊情況時,多層取1.15,高層取1.25。

(5)連梁剛度折減系數(shù):計算地震內(nèi)力時,連梁剛度可折減,計算位移時,可不折減。折減系數(shù)一般取0.7,不得小于0.5。

(6)梁剛度放大系數(shù)按2010規(guī)范取值:勾選。

(7)砼矩形梁轉(zhuǎn)T型:勾選。

(8)按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整各樓層地震內(nèi)力:勾選。(強條)

(9)指定的薄弱層個數(shù)及層號:除程序自動判斷放大的樓層外,對于轉(zhuǎn)換層,層高差異較大的下部樓層,及轉(zhuǎn)換桁架的上下層,應(yīng)指定為薄弱層。高層薄弱層地震力放大系數(shù)1.25,多層薄弱層地震力放大系數(shù)1.15。

(10)全樓地震力放大系數(shù):一般取1.0。但對于需用小震彈性時程補充計算的結(jié)構(gòu),當多條地震波的平均樓層響應(yīng)大于振型分解反應(yīng)譜法的樓層響應(yīng)時,則可對全樓地震力進行放大,或僅對地震作用偏小的樓層進行放大。(可利用指定薄弱層進行放大)。

3.2.6設(shè)計信息:

(1)梁柱重疊部分簡化為剛域:勾選,但在“梁平法施工圖”中考慮支座寬度對裂縫的影響。

(2)框架梁端配筋考慮受壓鋼筋:勾選。

(3)柱配筋計算原則:一般采用“單偏壓”計算,采用“雙偏壓”驗算,如果用戶在<特殊構(gòu)件補充定義>中“特殊柱”菜單下指定了角柱,程序?qū)ζ渥詣影凑眨p偏壓}計算。

(4)剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的設(shè)計執(zhí)行高規(guī)7.2.16-4:對于連體、錯層、及B級高度的結(jié)構(gòu)中的剪力墻,勾選此條。

(5)指定的過渡層數(shù)和層號:B級高度的剪力墻執(zhí)行。(高規(guī)7.2.14-3)

3.2.7配筋信息:

(1)墻豎向分布筋配筋率(%):墻豎向分布筋配筋率取值可根據(jù)《砼規(guī)》11.7.14條和《高規(guī)》3.10.5-2條、7.2.17條、10.2.19條的相關(guān)規(guī)定:“特一級一般部位取0.35%,底部加強部位取0.4%;一、二、三級取為0.25%;四級取為0.2%,非抗震要求取為0.2%;部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻底部加強部位抗震設(shè)計時取0.3%;非抗震設(shè)計時取0.25%”。

(2)地下室信息:

土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)(M值):2.5~100。m 值的大小隨土類及土狀態(tài)而不同;一般可按《JGJ94-2008》表5.7.5的灌注樁項來取值。用m 值求出的地下室側(cè)向剛度約束呈三角形分布,在地下室頂層處為0,并隨深度增加而增加。