某高层剪力墙结构优化设计与经济分析
超高层住宅结构优化设计的探讨
超高层住宅结构优化设计的探讨 发表时间：2016-08-05T14:55:44.527Z 来源：《基层建设》2016年11期作者：涂细兵[导读] 本文主要针对超高层住宅结构的优化设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例。 广东省轻纺建筑设计院广东广州 510000 摘要：本文主要针对超高层住宅结构的优化设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对建筑结构优化中的一些关键性问题做了详细的阐述，并对优化设计作了深入的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。 关键词：住宅结构；优化；设计引言 随着我国建筑施工的不断进步，超高层建筑在建筑业未来的发展之中，有着十分广阔的应用前景，因此，这使得超高层建筑的结构优化设计变得十分重要，特别是超高层住宅建筑。我们就需要认真做好超高层住宅结构的优化设计工作，以便利工程的施工进行。基于此，本文就超高层住宅结构的优化设计进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。 1 工程概况 某超高层住宅，地上45层，地下1层，建筑高度均为137.8m，7号楼为2个高度为137.9m的结构单体组合而成的双塔，3号楼、5号楼均由一个高度为137.9m的结构单体和一个高度为91.5m的结构单体组合而成的双塔，其余均为单塔，本文以3号楼为例进行阐述，3号楼剖面如图1所示。 图2 建筑剖面示意图 根据珠江三角洲的特殊地理状况（地势低洼，有6m高的防护堤），为节约用地，该地区采用了创新的规划模式，即在距地面6m处设置一个G层平台，建筑入口置于平台之上，平台下为车库，不计入容积率，不同地块之间用桥连接。从结构的角度分析，各结构单体通过G 层平台连接为一个整体，整个结构为大底盘多塔的结构形式。 根据岩土工程勘察报告，场地地基土层主要为杂填土、粉质黏土、圆砾、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩、强风化板岩、中风化板岩。根据地勘，场地土类别为II类，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计地震加速度为0.05g，基本风压为0.35kN/m2，基本雪压为0.45kN/m2，地震影响系数为αmax=0.05（根据地震安全性评价报告取值）。 2 主要构件的尺寸及抗震等级 结构单元的标准层平面布置如图2所示。该结构形式为剪力墙结构，剪力墙墙厚1层及以下为350mm，1层以上均为200mm。自上而下仅改变一次墙厚。由于架空层层高较高，为加强该层的抗侧刚度，架空层（1F）梁高均取为1000mm，其余层梁高为400mm，由于高塔的Y向刚度较弱，Y向的部分梁截面高度加强为600mm或900mm。低塔的结构布置与高塔类似，部分较长的剪力墙增加了结构开洞。本文的结构嵌固部位为GF层底板，GF层板厚为180mm；1层板为大底盘的顶板，板厚为150mm；2层为墙厚突变的位置，板厚为150mm；其余各层板厚均为100mm。各层走廊位置考虑到设备埋管的需要，板厚为120mm。结构抗震等级为3级。 图2 标准层结构平面布置示意图 3 主要计算结果 表1和表2列出3号楼双塔含地下车库的多塔模型的计算结果，仅列出周期和位移信息，其中高塔周期偏长，达到4.6s左右，主要是因为结构位于6度区，平面布置较规则，且风荷载也不大，作用于结构上的水平力较小，较容易满足结构位移的要求，因而在结构设计中有意将其设计得偏柔，以节省工程造价。表1 3号楼周期计算结果
浅谈剪力墙结构优化设计
浅谈剪力墙结构优化设计 发表时间：2017-05-25T11:39:07.513Z 来源：《基层建设》2017年4期作者：王志华 [导读] 摘要：剪力墙结构的优化设计在高层建筑中起着非常重要的作用，我们在施工设计中应根据具体的要求，选择最合适的优化，这样才能有效地保证我们工作的开展。 石家庄天大卓然建筑设计规划研究中心 050000 摘要：剪力墙结构的优化设计在高层建筑中起着非常重要的作用，我们在施工设计中应根据具体的要求，选择最合适的优化，这样才能有效地保证我们工作的开展。 关键词：高层建筑；剪力墙结构 1、引言 剪力墙结构由于其自身的特点而在高层建筑中获得了非常广泛的应用，但是，随着2010年新的规范颁布，在高层建筑中剪力墙设计遇到了很多的新问题，这些问题困扰了我们工作的开展。那么如何适应新的标准、要求？这就需要我们做好高层建筑中剪力墙结构的优化设计，通过这一优化过程，我们不仅能够解决以往的问题，还能够使其获得更为广泛的应用。 2、剪力墙的概念、种类及设计原则概述 2.1剪力墙的概念 通常为了使框架结构更好的承受因荷载导致的内力以及更好的控制结构水平力，我们会将框架结构之中的梁柱使用钢筋混凝土墙板来代替，在这一过程中所采用的钢筋混凝土墙板结构就是剪力墙结构。在高层建筑中，剪力墙结构受到了广泛的应用。 2.2剪力墙种类 认识剪力墙的种类对于帮助我们优化设计意义重大，剪力墙的种类可以分为：整截面墙、整体小开洞墙、联肢墙。其中整截面墙指的是其墙面上没有洞或者有洞但是洞口相较与墙面积而言较小。一般来说，后者的洞口面积与总面积的比值要小于16%，此外，洞口长边尺寸均小于洞口净距及洞口至墙边的净距。这种整截面墙的受力性能与整体悬臂构件比较相似，它的向应力一般是按照线性分布的，所以在进行设计的过程中我们要注意把竖向的钢筋分置于墙肢的两端部位。整体小开洞墙的洞口相对整截面墙要大些，而且其洞口是上下对齐并按照列来进行布置的，这就产生了较为清晰的墙肢与连梁，而且这种墙肢与连梁的刚度相对是比较均匀的。此外，我们可以将整体悬臂构件作为参考来认识这种剪力墙的受力性能。联肢墙的洞口较大，超过了总面积的16%，且这些洞口按照竖向排列。它的各个墙体之间的连接是有连梁来完成的，其墙肢单独作用比较明显，在连梁的中间部位会有反弯点。 2.3剪力墙在设计过程中应遵循的原则 剪力墙在设计过程中应遵循的原则有：首先其必须要满足位移限值与性能的双重要求，并保证安全与性价比并重；其次，在满足上一点的情况下，我们要尽可能的减少剪力墙的数量，不过要注意的是，数量上依然要满载在基本振型地震作用下，其承受的地震倾覆力矩不小于结构总地震倾覆力矩的50%；最后，其所承担的剪力要大于总剪力的20%。 3、高层建筑剪力墙的特点 高层建筑中，由于高层建筑好比一个放置在嵌固在某个开孔的巨型悬臂梁，这就使得其不仅要保持稳定，还要做好风载的承受工作，这样才能保证建筑内的稳定。所以高层建筑中剪力墙截面墙肢的长度要比其厚度大很多；平面内的刚度以及承载力非常大；平面外的刚度以及承载力相较于平面内却小很多；墙肢是偏心受压构件或者偏心受拉构件；剪力墙结构中，墙作为平面构件不仅要承担者弯矩以及水平剪力，同时好会受到竖向的压力；针对地震以及风载的刚度要求以外，建立架结构还应满足在非弹性的变形反复循环下的延性以及能量耗散等要求。此外，高层建筑中随着高度的增加，位移增加最快，弯矩次之。因此剪力墙还需要很大的康侧刚度，避免高层建筑因水平荷载导致变形过大。 4、在高层建筑中剪力墙结构设计优化的具体措施 剪力墙的设计优化可以从结构设计和结构计算两个方面进行。其中针对高层建筑剪力墙设计方面的优化有剪力墙要沿主轴方向进行双向的设置；截肢面不宜过于复杂；针对比较长的剪力墙要进行合理的开洞口设计；控制好剪力墙平面外的弯矩；剪力墙在从上到下不过程中要避免刚性突变；做好结构分析的工作，对各种因素进行综合的分析。而针对高层建筑剪力墙结构计算方面的优化要基于以下几点：满足露出最小剪力系数的调整原则；满足楼层间最大层间的最大位移和高比值的调整原则；满足以结构扭转为主的第一自振周期Tt和平动为主的自振周期T1之比的调整原则等。以下是在高层建筑设计中关于剪力墙设计优化的一些具体实现。 （1）针对刚度、独立小墙肢的优化 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定要求，我们要严格做好墙肢轴压比以及配筋等的限制工作。在具体的设计中，我们可以通过合并洞口等方式来减少独立小墙肢，或者可以通过对剪力墙的合理布置使其变为墙体的翼缘，这样可以有效地改善其受力状态。 （2）高层建筑中转换层结构的设计的优化 建筑物某楼层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构（设备）类型，并通过该楼层进行结构（设备）转换，则该楼层称为结构（设备）转换层。目前的高层建筑多为低层商用，上部住宿的多功能要求，在低层商用要求的大空间与上部住宿要求的多墙多柱的小空间之间，往往需要加设转换层进行转换处理。由于高层建筑转换层的特点导致了我们在对其进行上下衔接的时候务必要处理好内力的传递，这就使得其结构较为复杂，需要我们在剪力墙结构优化设计的时候认真对待。 （3）对于剪力墙连梁设计的优化 在高层建筑中，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，针对连梁高跨比的不同，其截面受剪承受力也会有所不同。因此，我们设计中要对连梁做出塑性的调幅，达到减小低剪力设计值的目的。在设计中我们可以使用两种方法来实现：在计算内力之前先折减连梁的刚度；在计算以后把连梁弯矩与剪力的组合值和折减系数进行相乘。不论哪种方法，我们都要保证剪力值不小于使用值，否则在地震时容易出现裂缝。 （4）对底部加强部位设计的优化 在高层建筑的剪力墙结构中，底部加强部位的高度可以选取嵌固部位以上墙肢总高度的1/10和底部两层高度二者的较大值；底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上2层的高度及墙肢总高度的1/10二者的较大值。
剪力墙结构设计注意要点
剪力墙结构设计要点 整体规定 ◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m 部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用 A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 9度抗震时，应专门研究 （说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度） ◆B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m 部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 8度抗震时，应专门研究 ◆结构的最大高宽比： A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4 B级高度——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6 ◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响； 其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响
◆考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0 ◆平面规则检查，需满足： 扭转：A级高度—— B级高度、混合结构高层、复杂高层—— 楼板：有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50％ 开洞面积≤该层楼面面积的30％ 无较大的楼层错层 凹凸：平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30％ ◆竖向规则检查，需满足： 侧向刚度： 除顶层外，局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25％ 楼层承载力：A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（宜）≥相邻上一层的80％ 薄弱层抗侧力结构的受剪承载力（应）≥相邻上一层的65％ B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（应）≥相邻上一层的75％ （说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和） 竖向连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构件（梁等）向下传递 ◆水平位移验算： 多遇地震作用下的最大层间位移角≤ 罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120 ◆舒适度要求： 高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最
高层剪力墙结构优化设计分析 (2)
高层剪力墙结构优化设计分析 摘要：只有科学合理的剪力墙结构体系才可以有效保证高层建筑的经济性能与结构安全性能，因此结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要，来对其高层结构体系进行合理的选择与优化。从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，经济性也较好。而在高层剪力墙结构优化设计过程中，其整个剪力墙结构体系布置以及调整的过程归根到底就是一个逐渐优化的过程，因为只有当遵循周边均匀对称的设计原则将高层剪力墙结构体系的刚度及位移控制在最为合理的范围内，才能使其整个结构体系发挥出最大的功效。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。 关键词: 高层建筑；剪力墙结构；优化设计 一、引言: 随着近年来我国国民经济的显著进步以及城市化建设的飞速发展，特别是高层建筑结构设计的技术发展及其对抗震要求的日趋关注，高层剪力墙结构在高层建筑中的应用已经越来越广泛、越来越普及。与传统的框架结构相比较而言，高层剪力墙结构显得更为通透、宽敞，其不但能够有效提高使用面积，而且使得建筑的使用功能得到优化，同时也可以给业主的装修与自行改造提供一定的灵活性。而从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，另外还可以在宾馆与住宅等居住型的高层建筑中，通过设计分隔墙来将客房与居室分为小间，从而使得部分承重墙与分隔墙能够在优化配置过程中合二为一，所以相对而言经济性也比较高。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。 二、高层剪力墙结构优化设计分析 1、高层剪力墙结构的抗震优化设计 根据相关机构对我国历史上的地震记录进行分析研究后表明，之所以高层剪力墙结构会在地震中出现严重的破坏，究其根本原因就在于高层剪力墙结构的底层刚度与上部刚度之间的差距往往太过于悬殊，一旦当地震作用集中在其底层时，就会导致底层出现极其突出而明显的弹塑性集中变形。因此对于高层剪力墙结构而言，底层刚度与上部刚度之比必须要进行严格的控制，这是最为关键的一点。另外，由于不同地区的抗震设防烈度也不尽相同，因此在高层剪力墙结构设
结构设计论文：剪力墙结构的优化设计
建筑设计论文： 剪力墙结构的优化设计 摘要介绍了高层建筑剪力墙结构在满足规范要求各项技术指标的前提下如何进行优化设计，从而达到降低工程造价的目的。 关键词剪力墙；剪力墙结构；短肢剪力墙；短肢剪力墙结构 1，引言 随着我国经济社会的快速发展，城市土地越来越紧张，住宅类建筑向高层及超高层发展已成为趋势。一般的高层住宅多选用剪力墙结构体系，本人在工作实践中发现，同一建筑平面方案，不同的结构墙体布置其经济指标差异很大，主要是混凝土用量及含钢量差距很大。由于高层住宅建设的量大面广，若不注意提高设计水平则会造成很大的浪费，在地震区也未必对结构有利。本人曾参加过某住宅小区的设计投标，建设单位要求设计院进行初步计算并报出每平方米的用钢量及混凝土量。该小区有16层及12层高层住宅，抗震设防烈度为7 度，场地类别为II类。我院报出的含钢量为45kg／m2，而参加投标的另两家设计院给出的含钢量为65kg／m2及60kg／m2，相差过于悬殊。经查看另两家设计院的图纸，剪力墙布置 过多是造成结果相差悬殊的主要原因。 目前我国房地产业得到了迅猛的发展，不少房地产开发商要求设计单位为其节省工程投资，有些甚至要求限额设计，要求钢筋用量不得超过多少等等。作为一名猪构设计工作者，如何在激烈的市场竞争中立足，如何执行好国家各项设计规范，如何在保证结构安全的前提下使得结构设计经济合理，是值得我们思考的。俗话说“艺高人胆大”，这就要求我们对规范的条文有清楚的认识，理解规范的精髓，灵活运用。
2，高层建筑剪力墙结构的概念设计 《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)规定：高层建筑结构不应全部采用为短肢剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置简体(或一般剪力墙)，形成短肢剪力墙与简体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。抗震设计时，简体和一般墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。一般认为短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的40％～50％时属于短肢剪力墙结构。 短肢剪力墙结构抗震性能较差，经济指标不好。如《高规》规定：抗震设计时其抗震等级比一般剪力墙提高一级，对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；除底部加强部位外，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强区部位不宜小于1.2％，其他部位不宜小于1.0％，以上要求加大了剪力墙的截面厚度及配筋率，所以在实际工程中尤其是地震区尽可能避免采用。 设计中应体现使其结构竖向和水平向具有合理的刚度及承载力的分布，尽可能将剪力墙的墙肢截面高度(至少保证一肢)做的比8倍墙厚稍大，符合一般剪力墙，剪力墙也不必按开间布置，两间合并布置为大开间剪力墙，同时满足竖向荷载传递的要求。剪力墙尽可能设计
超高层住宅的结构优化设计
超高层住宅的结构优化设计 发表时间：2018-12-18T09:57:20.123Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：康海洋[导读] 摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。 广州宝贤华瀚建筑工程设计有限公司 510000 摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。与此同时，问题也随着超高层建筑工程的发展而体现了出来，其中超高层的结构优化设计问题尤为突出，只有优化了超高层的结构，才能使人们有一个舒适的居住环境。基于此，本文对超高层的结构的优化设计进行了研究。 关键词：超高层的结构优化设计要求设计方案 引言 在顺应人们急剧增长的住房需求下，高层的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上，逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。这不仅要求建筑满足功能多样，建筑风格提高，还要满足城市发展的景观需求。高层在延续最初的结构形式和框架设计的基础上，还应对建筑中的相关因素进行优化设计，使得不仅满足基本的功能需求外，还能在设计水平上有进一步的提升。 一、工程概况 本工程为超高层小区,规划限高150m,总建筑面积45万m2左右,其中地下室12万m2,单层地下车库,地上17个单体塔楼,都是100 ~142m超高层,其中5#楼约为130m,7#、8#和16#、17#楼约为140m, 4#楼户型同5#楼,高约100m。按照规范[1,2]结构体系的适用范围,采用剪力墙结构体系。剪力墙厚度:地下室、底层架空层370mm或400mm,标准层均为240mm。100m左右超高层竖向构件混凝土等级为C40~C30; 140m左右超高层竖向构件混凝土等级C55~C30.梁板混凝土等级为C35~C30。 该工程设计基准期为50年,结构设计适用年限为50年。抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,地震分组为第一组,设计特征周期为0.45s,抗震设防类别为丙类,结构安全等级为二级。场地类别为Ⅲ类。采用桩筏基础,主楼区域采用直径700、800、900、1000mm钻孔灌注桩,一层地下车库采用管桩满足抗拔要求。 二、结构计算设计及设计要点 结构侧移是高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。另外,高层建筑随着高度增加、轻质高强材料的应用、新建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够强度,还要具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内。 高层和超高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。 在满足地下室车库层和底层架空或者底层商铺的前提下,遵循对称、均匀、周边、拐角的原则,在结构周边、拐角和核心筒等部位对落地剪力墙进行较合理布置,主体结构抗震等级为三级(低于140m)和二级(高于140m)。对结构薄弱部位如楼电梯周围,内庭院周围均设置了120mm 厚楼板,采用双层双向拉通钢筋予以加强;对少量肢长受到限制的短肢剪力墙(墙肢长度∶墙厚<8∶1)按照高规要求予以加强,如满足最小配箍率和最小配筋率等。 本工程项目中仅16#和17#楼高度超限,应报本地超限高层建筑工程抗震设防专项审查。风荷载取值,考虑到以后城市建设的不断发展,位移计算时取0.45kN/m2,强度计算时取0.5 kN/m2。 三、超高层结构设计的基本要求 满足舒适性的要求。建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候，宜采用大开间的布置。 满足经济性的要求。结构设计时应根据房屋的建造地点、层数多少、平立面体形，在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。 满足耐久性和安全性要求。实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是结构设计最基本的要求。结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。 四、超高层建筑中的优化设计方案 房屋结构抗震性设计。在工程图纸设计过程中，房屋结构按抗震设防分类，房屋抗震等级可根据房屋高度、烈度以及结构类型按国家《抗震规范》确定。地震震力振型组合数据对建筑应当不考虑耦联扭转计算；当振型数大于3 的时候，应取3 的整数倍计算，但数据不能大于建筑物层数；当房屋层数不大于2 时，振型数则可取房屋层数。对于不规则房屋的结构，应考虑扭耦联转，对高层房屋建筑来说，振型数应取不小于9；房屋结构层数多或房屋结构刚度突变系数大的话，振型数则应多取，例如结构中含多塔结构或顶部有小塔楼和转换层等，振型数应取不小于12 的数，但其大小仍不能大于房屋总层数3 倍，除非其含有弹性定义的楼板，而且采取总刚性分析的时候，振型数才能够取的更大。 耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证高层建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中，有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时，设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以高层混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。
框架剪力墙结构毕业设计
河北建筑工程学院 毕业设计（论文）开题报告 系别：土木工程系 专业：土木工程 班级：工 姓名： 学号： 21号 指导教师：职称：讲师 开题时间： 2007年3月7号
毕业设计（论文）完成进度计划表
内容摘要 我毕业设计的题目是张家口市报社报业大厦，由张家口市宣化设计研究院设计，阳原第二建筑有限公司负责施工。本工程为框架剪力墙结构，地下一层，地上十二层，分为主楼和附楼两部分，主楼主要是办公专用，基础形式为人工挖孔灌注桩，附楼作为报业发行大厅，基础形式为独立基础。设防烈度为7度，抗震设防为丙类。在拟建大楼的南侧紧邻张家口日报社原有旧办公楼，旧办公楼主楼六层，侧楼五层，作为该项工程施工的办公区。本设计较为详细的介绍了基础工程，主体工程，屋面工程，以及装饰装修工程等各分部分项工程的施工组织设计方法，对于墙体大模板施工、悬挑和落地脚手架施工、基坑支护等项目做了重点的介绍和计算分析。 本工程本着安全施工，节省时间，缩短工期的原则，作好了一切的准备工作，安排比较合理，所有操作都以国家规范进行严格控制，保证了工程质量。
Contents summary My graduating the topic ofdesign is a house news agency report in City industry mansion, is turned a design institute for research design by piecethe house in City, sun at first the second building limited company is responsible for a construction.This engineering shears dint wall structure for the frame, the underground is 1 layer, the ground is previous 12, ising divided into main building and attaching building two part, main building mainly is transact appropriation, the foundation form behavior work digs bore to infuse to note a stake, attaching the building is to report industry issue hall, foundation form is independent foundation.Establish to defend the earthquake intensity as 7 degrees, the anti- earthquake establishes to defend for C.Be drawing up a south side of setting up the mansion to get close to a house newspaper agency to originally possessed old transact building, old transact building main building is 6 layers, the side building is 5 layers, is the item's engineering to start construction of transact area.This design introduced a foundation in detail more, corpus engineering, house noodles engineering, and the adornment repair the engineering waits each divide parts of item engineering of the construction organize a design method, for wall body big template construction, hang to pick and fall to the ground a scaffold construction, pit to protect etc. the item did a point of introduction and calculation analysis. This engineering is in the light of a safe construction, saving time, shortenning the principle of work period, making like the whole of prepare a work, arrange more reasonable, all operations are carried on with national norm to control strictly, promising engineering quality.
关于高层框架剪力墙结构设计要点分析
关于高层框架剪力墙结构设计要点分析 发表时间：2015-09-16T10:55:47.990Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：阚亮 [导读] 中山环保产业股份有限公司某建筑工程地下1层，地上15层，地下室层高5m，1层～2层层高5.5m。 阚亮 中山环保产业股份有限公司广东，中山 528400 摘要：高层建筑剪力墙结构的设计,能够有效的防止楼体受地震等灾害的影响,有助于加强建筑物的抗震能力、整体性以及侧向刚度,对建筑事业的发展起到了很大的作用。文章结合实际案例对高层剪力墙结构设计进行探讨。 关键词：框架剪力墙；结构设计；布置 1.工程概况 某建筑工程地下1层，地上15层，地下室层高5m，1层～2层层高5.5m，标准层层高3.4m。建筑风压0.40kN/m2，8度抗震设防，建筑场地类别Ⅲ类，地基基础设计等级甲级，建筑抗震设防类别丙类，剪力墙抗震等级一级，框架抗震等级二级。 2.基础与桩基设计 因主要液化土③层为粉土、粉细砂，为了穿透液化层故选用预制管桩。桩径500 mm，桩端持力层置于粉、细砂层顶面。基础采用柱下及墙下承台加防水板。 3.结构布置 1) 设计基本原则。根据业主建筑使用功能的需要，考虑到本工程1层，2层为餐厅和健身中心、房屋开间较大及结构高度的需要，主体结构采用钢筋混凝土框架—剪力墙体系。 2) 剪力墙的布置与设计。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间平面、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大。剪力墙墙肢越长刚度越大吸收的荷载和地震力也越大，所以剪力墙不宜过长，实际设计中通过剪力墙上开结构洞来减小剪力墙的刚度，且剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变; 结构洞口宜上下对齐。电梯间、楼梯间及竖井通高开洞且楼梯间一般不考虑楼梯板的支承作用，该部位楼板的刚度被严重削弱，进而不能通过楼板传递刚度，所以在楼梯、电梯间等竖井位置布置剪力墙来加强且最好用剪力墙围成筒状增强开洞部位的整体刚度。同时为了保证结构有足够的刚度来抵抗扭转，并且使建筑刚心与平面形心尽量相吻合，应在建筑物周边对称位置均匀布置剪力墙。 依据上述原则及考虑到本工程1层，2层为餐厅和健身房，②轴～⑦轴间不能布置剪力墙，同时①轴～②轴交F轴处有通高玻璃幕墙也不能设置剪力墙，上述情况致使剪力墙布置受限，所以本工程柱与剪力墙平面布置见图1。 3) 剪力墙的连梁设计。剪力墙之间的连梁虽然容许其先破坏，但实际设计中，连梁起到的作用为连接剪力墙并通过连梁分配地震力，为了连梁屈服早于墙肢屈服实现强剪弱弯，计算模型调整主要是在考虑整体规则性的前提下，通过调整洞口高度加强连梁抗剪能力。在设计中还要注意当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，剪力墙可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析。 4) 楼屋面板的选型及设计。由于本工程主体结构采用了现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，为了能提高柱与剪力墙的协调性及整体结构的刚度，楼板也选用现浇钢筋混凝土梁板式结构。结合建筑平面布局，由于建筑x 向较长，为了提高结构的横向刚度且根据建筑平面布置，楼盖次梁沿建筑y 向布置。楼屋面板根据跨度计算板厚，其中±0.000板厚180mm，屋面板厚120mm，标准层板厚100mm。 5) 整体计算结果。经PKPM 计算，在规定的水平力作用下结构底层剪力墙承担抗倾覆力矩均在50%以上，因此按典型的框架剪力墙来决定抗震等级，同时整体结构能够满足结构侧向位移、扭转、位移比等计算指标。在整体计算满足要求的同时通过调整柱墙及连梁截面来杜绝超筋的情况，通过改变构件截面及混凝土等级来调整框架柱及剪力墙轴压比，通过改变楼板厚度及梁截面高度来满足挠度的要求。 4.本工程设计中所遇到的问题及处理方法 1) 方案选型与概念设计。根据建筑功能的要求选用经济性好和安全可靠性强的结构形式。结构体系受力明确，传力简洁，设置多道安全防线，增加结构整体和内部的冗余度，引进超静定结构和抗连续倒塌的设计理念同时兼顾经济性要求。 2) 抗震等级的确定。框架剪力墙结构在规定水平力作用下，因框架柱截面及剪力墙布置的不同从而导致柱与剪力墙所承受的地震倾覆力矩百分比的不同，直接导致结构抗震等级的选取和建筑高度适用范围的改变。在实际设计中需要多次改变柱截面及剪力墙布置来调整地震倾覆力矩百分比，而地震倾覆力矩百分比的变化又导致结构抗震等级的改变。设计时尤其要注意地震倾覆力矩百分比的变化会产生4 种不同结果。 3) 剪力墙的布置。框架剪力墙结构中剪力墙的布置不像纯剪结构中相对容易。框架剪力墙结构中剪力墙的布置需要满足许多抗震及构造要求。在实际设计当中需要平衡框架柱与剪力墙在整体计算中所承担的作用，在整体计算满足要求的情况下又会出现超筋及超轴压比的问题，整个设计过程需要反复计算设计难度较大。在具体设计当中会遇到剪力墙不能贯通建筑物全高从而导致刚度会发生突变的情况，当不能避免时，为使部分剪力墙截止位置层楼板有足够的刚度保证剪力的可靠传递，该层楼板应现浇且厚度不宜小于160mm，该层相邻上层
某高层住宅剪力墙结构优化设计
某高层住宅剪力墙结构优化设计 发表时间：2014-09-17T09:27:44.653Z 来源：《工程管理前沿》2014年第7期供稿作者：段雨秋 [导读] 设计过程中，要充分利用现有软件计算快速的优势，布置多种方案，分析比较计算结果，以期达到最优的设计。 段雨秋（广东省轻纺建筑设计院） 摘要：近几年，随着我国经济的快速发展，我国城市高层建筑也随之快速发展，一栋栋高楼拔地而起，由此产生了一个新名词：含钢量。含钢量直接影响着工程的建筑成本，成为了建设单位尤其是房地产开发商追逐的一个目标。在这些高层建筑中，剪力墙结构由于其在使用空间上所具有的各种优越性，受到了人们的欢迎，尤其是其满足了住宅功能的要求，更是受到了房地产开发商的青睐。剪力墙结构已成为高层住宅的主要结构形式。本文结合工程实例，仅对剪力墙结构怎样进行优化设计，保证结构安全的同时，达到理解的经济效果进行了总结分析，并提出了相关建议和措施。 关键词：剪力墙；结构设计；优化；含钢量1 剪力墙结构特点剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构，承受竖向荷载和水平荷载，是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载作用下，侧移较小，因此这种结构抗震及抗风性能都较强，承载力要求也比较容易满足，适宜于建造层数较多的高层建筑。根据剪力墙墙肢的长度，剪力墙结构分为普通剪力墙结构和短肢剪力墙结构。《高规》规定：截面厚度不大于300mm，墙肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8 的为短肢剪力墙结构。短肢剪力墙结构相对于剪力墙结构其抗侧移刚度较小，规范规定不能采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙较多时，应利用电梯、楼梯间布置筒体，形成短肢剪力墙与筒体共同抵抗水平力的剪力墙结构。对于层数较少的高层住宅，可以采用短肢剪力墙结构体系，避免剪力墙结构轴压比太低，墙体承载力不能充分发挥，造成浪费。20 层以上的建筑一般采用剪力墙结构。 2 工程实例2.1 工程概况某小区高层住宅群，位于湖北省某地，抗震设防烈度6 度，场地类别Ⅲ类。项目共十栋住宅，另有一层地下室。住宅层数为23~25层。本文以1#2#住宅为例，详细介绍结构布置及优化过程。 1#2#住宅建筑面积20798.8 平方米，共23 层，首层及二层层高4.5 米，其他层层高3 米，一层地下室。结构在中间设置一道伸缩缝，缝宽200mm，满足抗震要求。结构平面如下图所示。 2.2 结构布置及优化结构平面布置在满足建筑使用要求的前提下，应尽量简洁、规则，结构的刚心和质心一致。剪力墙应沿建筑物全高布置，各层门窗洞口应上下对齐，形成明确的连梁和墙肢，避免错洞剪力墙和叠合错洞剪力墙。剪力墙的墙厚和混凝土强度等级沿建筑物高度连续变化，避免刚度突变。剪力墙墙肢不宜过长，规范要求不大于8m。 根据本项目建筑平面特点，设计人员初步方案确定采用剪力墙结构体系，结构平面布置尽量均匀对称，减少扭转的影响，并在电梯及楼梯部位设置了筒体，剪力墙的墙肢厚度200mm，长度2000mm，由于首层和二层层高较高，剪力墙墙肢厚度增加为300mm。经初步计算后发现，结构整体偏刚，位移角较小，且含钢量偏大，不能满足业主要求。通过调整，取消了电梯及楼梯间周围的筒体，布置成普通的剪力墙，其他墙肢长度也同时修改为1700mm，底部三层剪力墙混凝土强度等级C40，上部楼层均匀变化为C35、C30。采用PKPM 计算后，结构刚度适中，分布均匀，周期及位移角有所增加，但均在合理范围内。结构轴压比也略有增加，一般在0.5 左右，不超过0.55。结构计算主要参数如下：经过设计人员合理优化平面布置后，PkPM 初步计算剪力墙的配筋大多为构造配筋，其节点区主筋、箍筋以及墙段水平分布筋的配筋均按规范的最小配筋率配置。初步统计，优化后剪力墙部分的钢筋含量减低了近1/3。 3 优化的目的-含钢量3.1 含钢量现在已经成为建设方和设计人员最关心的话题和一直努力的目标。一些房地产开发商对结构的含钢量进行了详细的统计，并对结构设计提出了明确的要求。影响含钢量的因素很多，首先是建设地的基本信息，如抗震设防烈度、场地类别、基本风压。这些是设计人员无法改变的。在这些外部因素一定的条件下，怎样把建筑设计的即安全又经济是设计人员要努力的工作。这个工作既包括建筑师也包括结构师。据统计，层高每增加10mm,含钢量可以增加2%，拐角窗的设计使含钢量增加1%。因此对建筑师而言，首先要尽量降低建筑层高，采用轻质的砌体材料，减轻结构的自重，由此可以降低梁柱的配筋和基础的造价。其次，立面复杂程度也会对含钢量有影响，如飘窗台的设计、转角窗，在满足立面效果的前提下，应尽量减少细节的设计。对结构师而言，笔者认为合理的平面布置才是关键。对剪力墙结构来说，墙肢应均匀布置，长度不宜过长，刚度不宜过大，在满足规范规定的楼层最大位移、位移比和剪力系数等参数的基础上，应使计算结果尽量接近规范值。要尽量减少剪力墙的布置，以大开间剪力墙布置为最佳，有效减轻结构自重，减少基础以致整个工程的造价。 设计过程中，要充分利用现有软件计算快速的优势，布置多种方案，分析比较计算结果，以期达到最优的设计。 3.2 根据PKPM 的统计结果，框架梁的含钢量占总含钢量的一半以上。如何控制框架梁的含钢量对整个结构的优化有着重要的影响。对于剪力墙结构，框架梁的跨度一般都比较小，对跨高比不大于5的梁按连梁设计，对跨高比大于5 的按框架梁设计。本工程采用如下
底部框架—抗震墙结构特点和设计注意问题
底部框架—抗震墙结构特点和设计注意问 题 临街的多层商业住宅类建筑，多在底层设置商业用房，上部为四五层的砌体结构，这些建筑的底层因商业用房使用功能要求有较大的空间，采用框架—抗震墙结构，上部为办公、住宅小开间隔墙较多，采用较经济的砖砌体结构，这就形成了底层框架—抗震墙承重，上部砖墙承重的结构体系，简称为底框砖混结构。这类结构形式能较好地满足使用功能的要求，又具有一定的工程造价较低的优势，因此在城市和乡镇的临街建筑被广泛采用。 该结构形式的主要特点： 一、从材料上来看，此种结构底层为混凝土框架—抗震墙结构，上部为砖砌体结构，属上下两种不同材料不同性质的混合式结构。从质量分布上来看属上重下轻的结构，从刚度来看，属上刚下柔结构。 二、底层由于商业店铺开间尺寸不大，横墙相对较多，普遍存在横墙抗侧刚度大，纵墙抗侧刚度相对较小的现象，同时由于商铺临街面几乎无纵墙，内纵墙也较少，只有背街处纵墙较完整地存在，造成纵向刚度中心与质量中心的较大偏移，结构扭转效应增大。
三、上部砖墙抗侧刚度较大，但其抗剪能力过低，延性差，为脆性破坏。二层作为两种材料和两种结构体系的过渡层，受力复杂，为相对薄弱层。 针对上述特点，设计底框结构时，应注意如下几点： 一、上下层刚度比的控制 为避免薄弱层的出现，应控制底框砖混结构的上下刚度比，调整过大的刚度比，使竖向刚度尽量均匀，上下刚度比、抗剪抗压承载能力比值，决定了震害是发生在底层的钢筋砼部分还是发生在上部的砖墙部分。相对均匀的刚度、强度比值可使震害分散，破坏程度降低。所以《抗震规范》、4款规定：“底部一层框架——抗震墙房屋的纵横两个方向，第二层与底层侧向刚度的比值，60、70时应≤,80时应≤，且均应≥”,“底部两层框架——抗震墙房屋的纵横两个方向，底层与底部二层侧向刚度应接近，第三层与底部第二层侧向刚度的比值，60、70时应≤,80时应≤，且均应≥”。建议过渡层与底部转换层的侧移刚度比值均应控制在左右合理。 二、底层剪力墙的合理布置 底部框架——抗震墙结构布置时应力求在两个主轴方向的动力特性接近，刚度中心与质量中心应减少偏心。在商铺临街面宜尽量布置钢筋砼抗震墙。剪力墙布置应避免形成高宽比小于2的低矮墙，应注意抗震横墙间距大于规范要求。设计时常遇到抗震墙承载力验算不满足，增加抗震墙的数量或
高层建筑结构优化设计
高层建筑结构优化设计 【摘要】我国社会经济不断发展，高层建筑越来越多，人们对其结构设计方面提出了更多、更高的要求。对高层建筑结构进行优化设计，能够促进投资成本在工程项目的质量安全和环保节能等方面进行合理而均衡的分配，从而使高层建筑项目获得更高的效益，并进一步推动我国经济建设以及城市化步伐的加快。本文首先简要阐述了高层建筑结构计算中计算软件选用和计算参数取值的优化等方面内容，然后就高层建筑结构设计中梁构造措施、柱构造措施和过渡层设计的优化等方面内容进行了浅要的分析和探讨。 【关键词】高层建筑；结构设计；问题及对策 引言 我国科学技术不断进步，高层建筑结构优化设计是我国高层建筑设计与管理中较为重要的一个环节，其主要的目标就是在于提升高层建筑的结构合理性和经济性。但是，在我国高层建筑结构设计的优化过程中还存在很多的问题，无论是管理体制方面还是在具体的实施过程中，都存在很多的不足之处，所以我们需要加强高层建筑结构设计的优化工作，保证各个环节都能够做到科学严谨、合理，从而使得高层建筑结构设计的优化能够得到最大程度的保障，为我国的经济发展做出应有的贡献。 1 高层建筑结构设计的重要意义 目前，我国高层建筑结构设计大多数是运用钢筋混凝土作为最基本的材料。钢筋混凝土具有造价低、来源丰富、形状多样等特点，可以实现结构设计师的各种创意设计，还能有效地节省钢材。钢筋混凝土结构在耐久性、耐火性以及承载能力方面有着明显的优势，并且通过建筑设计师的巧妙设计，还能实现非常理想的抗震性。钢筋混凝土结构也有一些缺点，例如：断面大、自重大，而且费模费工。 伴随着社会的进步与发展，人们生活水平不断提高，高层建筑也正在飞速发展，并形成更具有商业化、城市化以及工业化的结果。科学技术的不断进步，出现的轻质高强的材料，为高层的建筑发展提供了有利的条件。近些年以来，高层建筑在世界各地不断涌现，因此，对高层建筑的结构设计特点与结构进行全面的了解成了首要的问题，唯有如此，才能达到先进的，安全的并且能保证质量的设计产品，才能真正提高高层建筑结构设计的品质，进而满足人们居住的条件。社会经济的快速发展，对高层建筑的结构设计来讲起到很大的促进作用，同时，对设计的质量也提出更高的要求，要把高层建筑结构设计的质量提高到更高的档次，就必须提高建筑设计师的设计水平，并且要把握结构设计中的独特的特点，把这些重要的要素结合在一起并进行有效的运用，才能实现高层建筑结构设计的完美品质。