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混凝土结构设计论文

2017-09-14 14:38:31  字体:   打印 收藏 

摘 要:高层钢筋混凝土建筑结构设计研究 【摘要】在进行高层建筑结构设计优化时,优化方案并不唯一,不同的优化方案下,建筑的造价、质量以及美观度等均存在一定的差异,因此在结构设计优化时必须根据项目实际情况,合理选择优化思路与方案。本文主要以某民用高层钢

关键词:混凝土结构设计论文


  高层钢筋混凝土建筑结构设计研究

  【摘要】在进行高层建筑结构设计优化时,优化方案并不唯一,不同的优化方案下,建筑的造价、质量以及美观度等均存在一定的差异,因此在结构设计优化时必须根据项目实际情况,合理选择优化思路与方案。本文主要以某民用高层钢筋混凝土建筑为例展开具体论述,此项目采用剪力墙结构,本文针对性地分析高层建筑剪力墙结构的优、劣势与结构设计优化原则,最后就结构设计优化方案与结果进行了论述,可供类似工程参考。

  【关键词】民用高层建筑;钢筋混凝土结构;剪力墙

  1引言

  现阶段,城市不断扩张,民用高层建筑数量持续增加,成为了现代工程建设中的一项重要内容。在高层建筑项目落实中,对建筑结构进行优化设计具有重要的现实意义,其是对设计单位结构设计的有效补充,确保建筑结构设计方案与相关规范要求相符,并在保证结构安全的基础上有效控制建造成本。

  2工程概况

  某高层住宅楼项目,地上27层、地下2层,总高度为91.3m,总建筑面积28584.02m2。此住宅楼设计采用剪力墙结构,地下2层是停车场。

  3高层建筑剪力墙结构的优、劣势

  在建筑结构设计中,结构体系选型十分重要,直接影响到结构安全性、抗震性能、造价以及后期的使用功能。我国现代民用高层钢筋混凝土建筑结构常见的有以下几种:框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构。本高层住宅楼项目采用的是剪力墙结构,此种结构在高层住宅中的应用之分普遍,与住宅的墙体多、面积不大的特点相适应,相应的此种结构往往不适宜公共建筑[1]。剪力墙结构体系有其优势、也有其劣势,具体归纳如下:①优势:承重墙、分隔墙连成整体,经济性良好,尤其在高层宾馆、住宅等十分适用;简洁、宽敞,用户可根据实际需求改造,使用功能较好;抵抗水平荷载能力强,侧移小;结构质量大,可吸收更多的地震能量,安全性高。②劣势:抗侧移刚度大,因此某些情况下易引发强烈地震反应,威胁结构安全;结构延性较差,由于采用的是构造配筋,配筋率不高,虽然结构较为灵活,但是延性却受到了影响。

  4结构设计优化原则

  基于高层建筑剪力墙结构的优、劣势分析,在结构设计时必须做好相关优化工作,本项目通过对原方案的计算分析发现,设计比较保守,结构位移角较小,具有一定的优化空间,因此决定遵照以下几点原则开展优化工作:确保结构整体安全、可靠;确保结构刚度合理,对特殊部分需做好加强处理;允许减小结构构件,但是必须经审核通过方可执行;合理控制建筑造价,获得更大的经济效益。

  5结构设计优化方案

  5.1优化方案

  (1)调整剪力墙边缘构件范围:通过对原设计方案的计算分析显示,剪力墙边缘构件范围较大,现决定以《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)为准,合理减小剪力墙边缘构件范围。(2)优化剪力墙布置:对原设计方案中的剪力墙布置进行优化,调整楼、电梯形成的核心筒与结构平面四角部的剪力墙,以优化X、Y向抗侧刚度。具体优化方案如下:将部分“一”字型剪力墙,调整为“T”、“L”形剪力墙;将部分过长剪力墙肢,调整为带翼缘剪力墙;在大片剪力墙开设洞口,调整墙肢长度,具体调整情况见图1。

  5.2优化结果

  本项目优化后与原设计方案下的结构振型周期、最大楼层位移、层间位移角的对比情况,具体如表1所示。根据表1数据显示,优化后与原设计方案的各项指标均满足规范要求。根据最大层间位移相关数据显示,原设计方案较为保守,远小于规范要求,优化后,适当减小了结构抗侧刚度,最大楼层位移由原本的49.00、52.59(地震X、Y向)与28.83、46.86(风荷载X、Y向),升至59.12、53.25(地震X、Y向)与34.18、49.61(风荷载X、Y向);最大层间位移角由原本的1/1458、1/1198(地震X、Y向)与1/2587、1/1613(风荷载X、Y向),升至1/1386、1/1363(地震X、Y向)与1/2166、1/1519(风荷载X、Y向)。由此可知,在保证结构安全的基础上,其经济性有所增加[2]。优化后,X、Y地震作用下的楼层剪力也均有所下降,周期增加,结构延性增强,地震抵抗作用更佳。

  6结束语

  综上所述,高层建筑结构优化设计是保证建筑使用安全与可靠度的关键所在,此项工作较为复杂、繁琐,必须处理好构件与结构关系,以获得最佳受力状态,传力简单、承载性良好,每一个构件均实现协调运行。在保证结构安全可靠的基础上,结构优化也必须考虑建筑的经济性问题,合理控制材料用量,实现成本的有效降低与效益的增加。

  参考文献

  [1]范涛,赵蒙.某高层框架-剪力墙结构的剪力墙优化设置分析[J].四川建筑科学研究,2016(01):26~29.

  [2]孙芳宁.边缘约束构件箍筋间距对带端柱高强混凝土剪力墙抗震性能的影响[J].建筑科学,2014(09):12~15+21.

  作者:石磊 单位:武汉市规划设计有限公司

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