時間：2022-11-08 16:48:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇剪力墻結(jié)構(gòu)設計論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
湖南株洲某住宅小區(qū)由多棟多層和9～15層小高層住宅組成,框剪結(jié)構(gòu),總建筑面積為120000m2。以地上9層小高層為例,標準1層結(jié)構(gòu)單元見圖1,層高3m;9層上有個躍層為第10層,局部突出屋面部分為電梯機房。建筑總面積為4337.18m2,建筑總高為27.600m。本工程建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級,抗震設防類別為丙類,按6度設防,地面粗糙度為C類,場地土類別為Ⅱ類。
2結(jié)構(gòu)方案布置分析與選擇
原結(jié)構(gòu)方案采用一般的剪力墻結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)形式對于房屋高度不太大的小高層建筑來說,這種結(jié)構(gòu)會造成剛度過大,重量增加,導致地震反應過強,使得上部結(jié)構(gòu)和基礎造價提高。所以,為了有效提高經(jīng)濟指標,經(jīng)多方案論證,決定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢截面高度為厚度5～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu),和一般剪力墻相比,這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點在于:
1)墻肢較短,布置靈活,可調(diào)整性大,容易滿足建筑平面的要求。
2)減少了剪力墻而代之以輕質(zhì)砌體,結(jié)構(gòu)自重相應減輕,從而減小結(jié)構(gòu)整體剛度,增大振動周期,降低地震作用力。
3)墻肢高寬比較大,延性較好,對抗震有利。
4)連梁跨高比較大,以受彎破壞為主,地震作用下首先在弱連梁兩端出現(xiàn)塑性鉸,能起到很好的耗能作用。
5)墻肢的承載力得到了較充分的發(fā)揮。
目前,《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》JGJ3-2002已對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設計作出了規(guī)定。
在本住宅結(jié)構(gòu)平面布置中,盡量使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ,短肢剪力墻雙向布置,盡量拉通、對直,豎向布置中,力求規(guī)劃均勻,避免有過大的外挑、內(nèi)收,以及樓層剛度沿豎向突變,使整個房屋的抗側(cè)剛度中心靠近水平荷載合力的作用線,以免房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)建筑的平面布置,在房間、樓梯間、電梯間的四角,采用Z形、L形、T形或異形的墻肢。在設計過程中還應注意同周期的關系,使結(jié)構(gòu)的第一自振周期避開場地土的卓越周期,以免地基與結(jié)構(gòu)形成共振或類共振,既保證結(jié)構(gòu)在風和地震荷載作用下的變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),又要保證建筑物有相對合理的自振周期,做到結(jié)構(gòu)設計經(jīng)濟、合理且實用。
本方案根據(jù)上述分析并經(jīng)過多次調(diào)試,得到了4種結(jié)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)平面布置見圖2。剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度均為100mm。剪力墻、梁混凝土強度等級為C30。板的混凝土強度等級均為C25。主要連梁的尺寸大都為200mm×400mm。標準層樓板厚度為120mm,頂層樓板厚度為150mm,有別于肢長肢厚比不大于4.0的異形柱,短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要求控制在5~8范圍內(nèi),一般剪力墻的肢長肢厚比均大于8。值得注意的是,對肢長肢厚比為4~5范圍內(nèi)的墻肢,目前規(guī)范尚無明確條文規(guī)定其構(gòu)件類型,故設計時建議不要采用。
由于原方案的剪力墻過多,使底部剪力過大,使結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟,同時布置了少量鋼筋混凝土柱子,使結(jié)構(gòu)不是很合理。故方案1在一般剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎上去掉了構(gòu)造柱并減少了少量的剪力墻(見圖2a)。
在方案1基礎上適當?shù)臏p少一些剪力墻,從而使方案更經(jīng)濟,在調(diào)試過程中由于F軸剪力墻較少,從而使電梯間X方向的剪力墻承受過大的剪力造成超筋,故把電梯間X方向的剪力墻開洞口,使結(jié)構(gòu)X向的剛度減少。(見圖2b)
方案3是在方案2的基礎上改善了Y方向的剛度,使兩個方向的剛度相接近,使結(jié)構(gòu)更合理且均勻?qū)ΨQ(見圖2c)。
在方案3的基礎上把Y向的一些T型剪力墻變成一字型,雖然在多層、高層住宅設計中剪力墻結(jié)構(gòu)應盡量避免一字型,但由于該結(jié)構(gòu)的實際情況,所以采用了部分一字型(見圖2d)。
3上部結(jié)構(gòu)設計計算結(jié)果分析
3.1計算結(jié)果分析
從構(gòu)件力學特性上來說,短肢剪力墻的肢長與肢厚比≥5.0,更接近于剪力墻,故計算時將短肢剪力墻作為剪力墻而不是柱考慮應更合理。因此,結(jié)構(gòu)整體計算采用中國建筑科學研究院開發(fā)的SATWE程序(2003年版)進行。SATWE采用的是在每個節(jié)點有六個自由度的殼元基礎上凝聚而成的墻元模擬剪力墻墻元不僅具有平面內(nèi)剛度也具有平面外剛度,可以較好地模擬工程中剪力墻的真實受力狀態(tài),計算結(jié)果較精確;同時,對樓板SATWE可以考慮其彈性變形。雖然主樓結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則,立面也無剛度突變現(xiàn)象,但由于剛度較大的電梯井處筒體有點偏置,會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響,為了計算準確,地震作用計算考慮了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和5%偶然偏心的影響,取了27個振型計算。
1)自振周期的控制
考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的自振周期(計算時自振周期折減系數(shù)取0.8)如表1(只列了前6個)所示。從表1可得,方案4結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T3=0.9959s,平動為主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,滿足(JGJ3-2002)
第4.3.5條的規(guī)定。
2)結(jié)構(gòu)位移的控制
最大層間位移角(應≤1/1000)、最大水平位移與層平均位移的比值(不宜大于1.2,不應大于1.5)及最大層間位移與平均層間位移的比值(不宜大于1.2,不應大于1.5)見表2。從中可以看出,結(jié)構(gòu)在風荷載和地震作用下的位移均能很好地滿足規(guī)范限值。
3)剪重比控制
剪重比是反映結(jié)構(gòu)承受地震作用大小的指標之一,地震力計算不能偏大,但也不能太小。因為短肢剪力墻本身抵抗地震的能力較差,如果短肢剪力墻分配的地震力太大,則很有可能不滿足要求。本工程X方向的最小剪重比為4.50%,Y方向的最小剪重比為4.62%,根據(jù)“抗震規(guī)范”(5.2.5)條要求的X、Y向樓層最小剪重比均為3.20%,所以各層均滿足要求。
4)軸壓比是體現(xiàn)墻肢抵抗重力荷載代表值作用下的能力,“規(guī)范”對短肢剪力墻(尤其一字墻肢)要求更高一些。上述工程出現(xiàn)的短肢剪力墻軸壓比在0.20~0.45之間,軸壓比小于規(guī)范規(guī)定值。
3.2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性分析
為了與工程實際情況相符,假設混凝土的成本與混凝土的體積成正比,鋼筋的成本與鋼筋的體積成正比。在總造價上,暫不考慮模板及樓板等工程的造價影響。材料的單方造價混凝土為430元/m3,鋼筋4200元/t。表4為方案的經(jīng)濟指標匯總,由表4知,方案4比一般剪力墻結(jié)構(gòu)在總造價上要節(jié)約17.8%,使材料得到了充分的發(fā)揮。
4結(jié)語
本文針對小高層住宅的結(jié)構(gòu)特點,采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),在比普通剪力墻結(jié)構(gòu)方案節(jié)省投資17.8%的情況下,使結(jié)構(gòu)受力更合理,整體變形能力和結(jié)構(gòu)吸能能力對抗震更為有利。本工程剪力墻結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)是建筑平面外邊緣及角點處的墻肢,因而設計時在以上部位布置L型或一字型短肢墻,受條件所限也出現(xiàn)了少量一字型短肢墻,設計時嚴格控制其軸壓比<0.6,且相差不應太懸殊,避免墻肢應力差異過大。高層建筑中的連梁是一個耗能構(gòu)件,對抗震不利。多、高層結(jié)構(gòu)設計中允許連梁的剛度有所下降。但應注意短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻肢剛度相對較小,連接各墻肢的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應在計算的總體中將連梁的剛度大幅下調(diào),使其設計內(nèi)力降低,應按普通框架梁的要求進行設計。
參考文獻:
[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中國建筑工業(yè)出版社,20021.
[2]建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001,1.
[3]李國勝.高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計手冊(第二版)〔M〕北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003,1.
關鍵詞：短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設計高層住宅應用
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的簡述
（一）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的基本定義
一般短肢剪力墻結(jié)構(gòu)所指的就是墻肢的長度則是厚度的5至8倍的剪力墻結(jié)構(gòu)， 其形狀多樣。 由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要是結(jié)合在建筑的平面當中， 并且應用間隔墻的位置進行布置豎向的構(gòu)件， 但不會影響建筑的主要使用功能。 由于墻的數(shù)量沒有一定的標準， 肢也是可長可短， 一般是根據(jù)抗側(cè)力的需要進行確定，同時也可以通過不同布置以及不同尺寸從而調(diào)整在剛度中心的具置， 靈活布置， 有較多的選擇方案。 由于在連接各墻的梁， 它會隨著墻肢的位置設置在間隔墻的豎平面內(nèi)， 所以是可以隱蔽的， 與此同時， 在建筑平面的以及對于抗側(cè)力的具體需要， 可以把中心豎向的交通區(qū)做相應的處理， 形成簡體， 從而可以承受水平力，以達到強度與剛度的要求。
（二）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點
(1) 結(jié)合建筑平面面利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本上不與建筑使用功能產(chǎn)生沖突，底部能與商場等服務用房相結(jié)合；(2)剪力墻的間距大，構(gòu)件受力明確，傳遞路線簡捷；(3)短肢墻的數(shù)量、位置和墻肢長度，可以豐要依據(jù)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的大小而定；(4)由于減少剪力墻的數(shù)量且局部以輕質(zhì)墻體替代，建筑物的自重減輕，這樣可以減小地震反應和降低工程造價；(5)短肢高寬比增大，延性較好，其破壞以彎曲破壞類型為主。
二、對于結(jié)構(gòu)設計的重點
（1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)其抗震的薄弱位置就在于建筑平面的外邊緣它角部處的墻肢， 如果發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應時， 則會加強翹曲變形， 促使墻肢出現(xiàn)開裂的問題，因此，必須要加強提高它的抗震構(gòu)造。
(2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當有扭轉(zhuǎn)效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應加強其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率。
(3)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力，由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量，加強小墻肢的延性抗震性能，短肢墻應在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢。
(4)高層結(jié)構(gòu)中的連粱是一個耗能構(gòu)件，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢剛度相對減小，連接各墻膠問的梁已類似普通框架粱，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應在計算的總體信息巾將連粱的剛度大幅下調(diào)，使其設計內(nèi)力降低，應按普通框架粱要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70％～80％來解決，按強剪弱彎，強柱弱梁的延性要求進行計算。
三、高層住宅建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)案例分析
（一）工程概況
某小區(qū)6#樓，總建筑面積約9881萬m2，房屋總高度46.5m，主樓共1,3層，平面尺寸為57m×13m，底層層高4.1m，二層層高3.4m，作商業(yè)網(wǎng)點使用，三～十二層為住宅層層高3.0m，以上十三層為閣樓層及機房，裙房OA一I／OA軸為一層自行車庫，22～26軸為二層樓商店。
本工程的平面體型較為復雜，呈弧形布置，住宅層結(jié)構(gòu)平面凹進的尺寸為6.1m，為Y向總尺寸的33％，接近《高層混凝土設計規(guī)程》JGJ3―2002限值，加上主、裙樓高差較大，故本工程設置了三道防震縫，將上部結(jié)構(gòu)劃分為三個較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，即主樓為一個結(jié)構(gòu)單元，裙樓為二個結(jié)構(gòu)單元。由于主樓結(jié)構(gòu)長度較長，甲方要求不設縫處理，故采取約28m處設置后澆帶一道，并采取一定結(jié)構(gòu)措施，成為一個剛度較好的抗側(cè)力體系，一層車庫部分及二層商店部分，采取挑出式基礎，與主樓完全脫開，單獨形成結(jié)構(gòu)體系，單獨設計；由于業(yè)主要求承重構(gòu)件不能突出墻面，考慮到建筑功能需要，主樓部分采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，主樓十二層，屬高層建筑，剪力墻抗震等級按《高層混凝土設計規(guī)程》JGJ3-2002，按四級考慮，對于肢長小于1．6m的剪力墻按短肢剪力墻考慮，單獨計算。
（二）結(jié)構(gòu)設計的主要技術措施
短肢剪力墻設計為了保證結(jié)構(gòu)有足夠的抗側(cè)剛度，設計中將電梯井道與樓梯間的剪力墻形成本結(jié)構(gòu)的核心筒，其余剪力墻采用短肢剪力墻通過連梁連接，形成了具有一定抗側(cè)力的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點：地震作用下的抗扭能力較弱，因此本工程設計中將一般剪力墻布置在建筑四角處，短墻肢盡量均勻?qū)ΨQ布置，以減小水平力作用下的扭轉(zhuǎn)效應，且短墻肢兩個方向都有連接，即截面型式多采用L、T型。少量短墻肢由于建筑需要采用了一字型，為了減少剪力墻平面外彎矩，設計時盡量不布置與之垂直相交的大跨度單側(cè)樓面梁，避免不了的墻肢，盡量設端柱，短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要求控制在5～8范圍內(nèi)，并且保證每一段墻肢長度不小于1．2m，另外，對短肢剪力墻的軸壓比均控制在0．7以內(nèi)，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率均大于1．2‰由于短肢剪力墻的肢長較短，故截面配筋型式參照異形柱，縱向鋼筋間距不大干200mm，箍筋肢距不大干300mm，箍筋間距100mm。
連梁設計本工程中，由于剪力墻數(shù)量較多，且比較分散，布置均勻，墻肢較短，各片剪
力墻之間抗側(cè)剛度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墻受力較均勻，因此，構(gòu)成剪力墻壁的主要構(gòu)件連梁無超筋現(xiàn)象，跨高比>5的連梁按框架梁進行設計(頂層處按連梁的構(gòu)造要求配筋)，其余連梁按《高層混凝土沒許規(guī)程》JGJ3―2002規(guī)定設計，為保證樓層處的梁連成一個整體，框架梁、連梁及暗梁設有一定數(shù)量的縱向鋼筋拉通。
結(jié)論
隨著高層建筑進一步的發(fā)展，滿足高層建筑的結(jié)構(gòu)形式將日趨復雜多元化，在對其設計的過程當中必須要根據(jù)它的受力特點，全面充分的了解對其損害的不同機理，從而選擇合理的應用結(jié)構(gòu)。
參考文獻：
［論文關鍵詞］高層建筑；結(jié)構(gòu)特點；結(jié)構(gòu)體系
我國改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設計特點及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設計達到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設計的特點
高層建筑結(jié)構(gòu)設計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：
（一）水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。
（二）側(cè)移成為控指標
與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強材料的應用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會產(chǎn)生以下情況：
1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當側(cè)向位移增大時，偏心加劇，當產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導致房屋側(cè)塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。
4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。
（三）抗震設計要求更高
有抗震設防的高層建筑結(jié)構(gòu)設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。
地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
（五）軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。
（六）概念設計與理論計算同樣重要
抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段之后，會出現(xiàn)構(gòu)件局部開裂甚至破壞，這時結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計算原理去進行分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設計原則
1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設計應重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風性能好而經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強構(gòu)造連接。在抗震設計中，應保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。
（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍
目前國內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。
1.框架結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。
框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價較低。
框架結(jié)構(gòu)的缺點是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風荷載作用下會產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴重。
框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。
2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度，墻體同時也作為維護及房間分格構(gòu)件。
剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。
剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：
（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。
（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風和抗震性能。目前國內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。
（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復雜的建筑中。
（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個巨柱（通常由電梯井或大面積實體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個樓層設一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。
除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。
［參考文獻］
［1］GB50011－2001建筑抗震設計規(guī)范.
［2］GB50010－2002混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范.
關鍵詞：剪力墻； 高層建筑； 結(jié)構(gòu)設計；
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：
前言
隨著我國住房需求的不斷增大，單位建設用地日益緊張，土地是不可再生資源，高層建筑便有很大的發(fā)展空間，對高層建筑結(jié)構(gòu)設計的進一步深入探討和研究，有著重要的現(xiàn)實意義。剪力墻結(jié)構(gòu)既可以保證結(jié)構(gòu)安全可靠性，又可以使室內(nèi)空間合理、墻面平整，所以高層建筑結(jié)構(gòu)中越來越多地采用剪力墻結(jié)構(gòu)。由于其具有優(yōu)越的抗震性能和良好的承載能力，而得到了人們的廣泛關注，這種結(jié)構(gòu)尤其適用于高層建筑。根據(jù)剪力墻的一般設計規(guī)則，為了滿足多功能高層建筑體系的需要，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時還需要遵守一些其他相應的原則。本文對剪力墻的設計提出了些許建議，以期被廣大建筑行業(yè)人士采用。
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)設計特點及它的分類分析與研究
剪力墻結(jié)構(gòu)是一種用鋼筋混凝土的墻板代替?zhèn)鹘y(tǒng)框架結(jié)構(gòu)之中的梁柱，以承受水平力和豎向力的結(jié)構(gòu)。剪力墻的特點是其墻肢的長度遠遠大于墻肢厚度，其在水平面以內(nèi)具有極大的承載力和剛度，在水平面以外，承載力和剛度相對較小。剪力墻的墻肢屬于偏心受拉或受壓構(gòu)件。除此之外，剪力墻還可承受除彎矩和水平剪力以外的豎向力。在剪力、軸力和彎矩共同作用下，剪力墻的水平力就像一個懸臂深梁，其底部牢牢地固定于基礎之上。剪力墻的特點主要有以下幾個：1） 剪力墻承載能力優(yōu)越，抗側(cè)力能力強，通常用于高層建筑；2） 剪力墻充分利用空間，可以節(jié)約層高；3） 剪力墻結(jié)構(gòu)的室內(nèi)空間相比梁柱結(jié)構(gòu)來說要寬敞簡潔，但也有其缺點，那就是其建筑平面的設置不是很靈活，住戶不能對室內(nèi)的布局進行改造；4） 施工比較麻煩，造價也比較高；5） 其結(jié)構(gòu)的自身重力大，可以吸收的地震能量大。
剪力墻由于其自身空洞的數(shù)量和大小有所不同，這些不同會導致剪力墻的內(nèi)力分布、變形狀態(tài)和受力特點產(chǎn)生不同。據(jù)此，通常可以將剪力墻氛圍聯(lián)肢墻、整體小開洞墻和整截面墻三大類。其中每一類都各具特點：1） 聯(lián)肢墻：是指當剪力墻洞口呈現(xiàn)豎向成列的布置時，其洞口的面積會超過剪力墻總面積的16%，各個墻體之間由一些連梁進行連接。2） 整體小開洞墻：是指當剪力墻的洞口稍大，成列布置，上下對齊，形成了明顯的連梁和墻肢，其剛度分布均勻。3） 整截面墻：是指剪力墻的洞口面積小于其墻體總面積的16%，或者不開洞口。如果開洞口，洞口的長邊尺寸都小于洞口的凈距和洞口到剪力墻墻邊的凈距。此時剪力墻的受力情況就像一個整體懸臂構(gòu)件。
二、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計原則分析與研究
高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)在設計時，為了保證期安全性和高質(zhì)量，通常有一些設計原則。在剪力墻的結(jié)構(gòu)中，剪力墻最好沿主軸的方向，或者其他的方向進行雙向布置。在抗震結(jié)構(gòu)設計的剪力墻中，要避免僅僅在單向布置墻體的形式，這樣可以保證剪力墻結(jié)構(gòu)有比較好的空間性能。同時最好使兩個受力的方向，在抗側(cè)剛度方面要接近。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)的數(shù)量應適當，其布置要均勻。如果剪力墻布置地過少，那么其結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度就會有欠缺；當剪力墻布置地過多時，其墻體又會得不到充分地利用，這樣就會導致結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度太大，進而導致地震力偏大，其結(jié)構(gòu)的重量也會增加，這就會存在諸多的不利性。對于剪力墻的墻肢截面來說，最好按照規(guī)則、簡單的原則進行設計。其門窗的洞口最好是成列布置并且上下對齊的，以形成非常明顯的連梁和墻肢。在剪力墻的抗震設計方面，對于小于三級抗震能力的剪力墻來說，其底部的加強部位最好不要采用錯洞墻的設計。除此之外還用保證剪力墻的布置是自下而上的連續(xù)性布置，以避免其剛度的突變，從而影響其安全性能。剪力墻在設計時，除了要要滿足其位移的限值要求之外，還需保證框剪結(jié)構(gòu)里，各抗側(cè)力元件的作用要滿足經(jīng)濟、安全、合理等要求。剪力墻的合理數(shù)量在設計時也是有原則的，即在滿足設計規(guī)范的前提下，要盡量減少剪力墻的數(shù)量。此外，設計規(guī)范中還規(guī)定，剪力墻的框架部分，其承擔的剪力必須大于等于剪力墻底部總作用力的20%，或者不小于各層框架所承受地震總剪力之中最大數(shù)值的1.5倍。對于剪力墻邊緣構(gòu)造和配筋結(jié)構(gòu)、厚度等來說，還有其特殊的設計原則。1） 剪力墻邊緣構(gòu)造。結(jié)構(gòu)試驗的研究表明，矩形截面的剪力墻結(jié)構(gòu)，其延性要比槽形或工字形截面的剪力墻結(jié)構(gòu)差。計算分析的研究也表明，當增加剪力墻的墻肢截面翼緣時，也可以顯著提高剪力墻的延性。因此在矩形墻的兩端可以設置約束性的邊緣構(gòu)件，這樣既可以顯著提高整個墻體的延性，同時還可以避免剪力墻在水平方向發(fā)生剪切滑動，從而提高其抗剪切的能力。在 2002 年實施的建筑設計結(jié)構(gòu)規(guī)范中，根據(jù)剪力墻的受力狀況及其結(jié)構(gòu)類型不同，可以將邊緣構(gòu)件分為構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件兩大類。2） 剪力墻結(jié)構(gòu)中的配筋問題和厚度。剪力墻中又水平和豎向兩種配筋的布置方式，水平配筋在設計時，如果建筑物的特點是又高又長，那么應適當增加配筋的數(shù)量。豎向配筋的數(shù)量不宜過度，過多對抗震性能不利。
三、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的一些建議
在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計時，結(jié)合筆者多年來的一些設計經(jīng)驗，提幾條設計建議。1） 要注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設計。高層建筑的形式功能日漸多樣化，其結(jié)構(gòu)布置通常也會有許多變式，所以需要設置一些轉(zhuǎn)換構(gòu)件，以將上下結(jié)構(gòu)進行連接。尤其是對于那些具有底部大空間的高位轉(zhuǎn)換部分，在設計時尤其需要慎重。最好選擇一些重量和剛度都比較小的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。在設計計算式，最好多取機組振型數(shù)。最終確定哪些可能的軟弱環(huán)節(jié)，以更好地對剪力墻結(jié)構(gòu)進行改善。2） 合理設計剪力墻結(jié)構(gòu)。對于那些層數(shù)比較小，例如低于 20 層的高層建筑，在剪力墻設計時可以設計成短肢的剪力墻結(jié)構(gòu)。這對于減少建筑的建筑造價具有重要意義，同時還可以增加整個建筑的承重能力，從而提高其安全性和實用性。3） 有效利用短肢墻。在框支的剪力墻結(jié)構(gòu)體系之中，其上部的剪力墻可以設置成短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。同樣在此結(jié)構(gòu)中，如果是為了減少剪力墻上下層之間的剛度比，最好將剪力墻上部的剛度減小（也即轉(zhuǎn)而采用短肢的剪力墻結(jié)構(gòu)），而不宜采用將剪力墻下層剛度增加的方法，這樣可明顯改善其經(jīng)濟效果。4） 不宜出現(xiàn)獨立的小墻肢結(jié)構(gòu)。在我國的 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》中指出，“矩形截面獨立墻肢的截面高度不宜小于截面寬度的5 倍。”在剪力墻結(jié)構(gòu)設計之中，獨立的小墻肢一般可通過設置合并洞口的方法來消除，也可以對剪力墻進行合理布置，以將小墻肢轉(zhuǎn)換成墻體的翼緣。
四、結(jié)語
因此 ,剪力墻的設計應該保證不發(fā)生剪切破壞 ,也就是要求墻肢和連梁的設計符合強剪弱彎的原則 ,同時要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服 ,而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。所以要注意結(jié)構(gòu)設計中的問題，加大新技術的研究，這樣建筑的結(jié)構(gòu)設計就會更加安全、實用、可靠、經(jīng)濟。
參考文獻
[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程．JGJ3—2002．
關鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；施工
Abstract: with the development of economy, architectural requirements and have perfect sex, residential building top main structure must be designed to convert layer. With many years work experience, analysis of the main girder storey structure form and characteristics, this paper expounds the conversion layers should pay attention to in the design of principle problems, and put forward the high-rise buildings beam type conversion layers structure design of the key points.
Keywords: high building; Beam type conversion layers; construction
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，高層建筑一般上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要；而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網(wǎng)、少墻體，以滿足公共使用要求。這樣的建筑上部樓層部分豎向構(gòu)件（剪力墻、框架柱）不能直接連續(xù)貫通落地時，為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設置轉(zhuǎn)換層，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：梁式轉(zhuǎn)換層、板式轉(zhuǎn)換層、箱式轉(zhuǎn)換層、桁架式轉(zhuǎn)換層、空腹桁架式轉(zhuǎn)換層等。
1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來說，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設計中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設計中是不現(xiàn)實的，因為高層建筑的使用功能對空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對高層建筑結(jié)構(gòu)的設計就要考慮反常規(guī)設計方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3－2002）中，規(guī)范對轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的2倍，且不易小于400mm；當梁上托柱時，尚不應小于梁寬方向的柱截面寬度。進行抗震設計時，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1／6；非抗震設計時，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1／8。從該設計規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強結(jié)構(gòu)的可靠性。
1.1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
實際工程中應用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有多種形式，主要原理就是利用下部的轉(zhuǎn)換大梁來支托上部結(jié)構(gòu)。
1.2梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力機理分析
梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻―梁―柱（墻）的形式，傳力直接，便于分析計算。轉(zhuǎn)換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉(zhuǎn)換大梁的相對剛度和轉(zhuǎn)換大梁與下部支撐結(jié)構(gòu)的相對剛度影響。為弄清轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)與上部墻體共同工作的性能，對轉(zhuǎn)換梁承托層數(shù)對其內(nèi)力的影響用有限元程序進行了分析，從分析結(jié)果中我們知道，對一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁，上部墻體考慮三層與考慮4層、5層內(nèi)力的設計控制內(nèi)力差異不大于5％，故在分析計算時可只考慮計算3層。從計算分析不論轉(zhuǎn)換大梁上部墻體的形式如何，只要墻體有一定長度，轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會比不考慮上部墻體作用要小，同時轉(zhuǎn)換大梁也會有一段范圍出現(xiàn)受拉區(qū)。
2梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設計
2.1結(jié)構(gòu)豎向布置
高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于1，不應大于1.3。在設計過程中，應把握的原則歸納起來，就是要強化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下幾種：1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時甚至可在底部增設部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強了底部剛度。
2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為600mm，其余部分的厚度取為400mm。
3）底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太大。
4）提高底部柱、墻混凝土強度等級，采用C50混凝土。
5）適當減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目，控制剪力墻厚度，并可在某些較長剪力墻中部開結(jié)構(gòu)洞，以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對控制剛度比有利，還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結(jié)構(gòu)自振周期，減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后，轉(zhuǎn)換層上下剛度比在X方向為0.725，在Y方向為0.813，滿足規(guī)范要求，效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求，但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層，因而應將該兩層的地震剪力乘以1.15的增大系數(shù)。
2.2結(jié)構(gòu)平面布局
工程底部為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強抗扭效果。查閱計算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求。可見工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。
3梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設計與構(gòu)造
由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進行結(jié)構(gòu)平面布置時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。
3.1轉(zhuǎn)換梁的設計與構(gòu)造要求
轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強措施，箍筋要加密，以增強其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計算時宜將剪力設計值乘放大系數(shù)1.2。當洞口內(nèi)力較大時，可采用型鋼構(gòu)件來加強。
轉(zhuǎn)換梁的混凝土強度等級不應低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設計時為0.3％，轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應有50％沿梁全長貫通，下部主筋應全部貫通伸入柱內(nèi)。
3.2框支柱的設計與構(gòu)造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整。抗震設計時，框支柱的柱頂彎矩應乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設計值進行配筋；剪力調(diào)整――框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于10根時，當框支層為1～2層時，每層每根柱承受的剪力應至少取基底剪力的2％；當框支層。為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3％；框支柱的數(shù)目多于10根時，當框支層為1～2層時，每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的20％；當框支層為3層及3層以上時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30％；框支柱剪力調(diào)整后，應相應調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。
框支柱全部縱向鋼筋配筋率，抗震等級一級時不小于1.2％，二級時不小于1.0％，三級時不小于0.9％，四級及非抗震設計時不小于0.8％。縱向鋼筋間距抗震設計時不大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4％。
3.3轉(zhuǎn)換梁的截面設計方法
目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設計工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設計方法。主要有：應力截面設計方法。對轉(zhuǎn)換梁進行有限元分析得到的結(jié)果是應力及其分布規(guī)律，為能直接應用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規(guī)律進行截面的配筋計算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區(qū)混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。
3.4轉(zhuǎn)換梁截面設計方法的選擇
托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設計。當轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算。當轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時應按偏心受拉構(gòu)件進行截面設計。
3.5托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設計
當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，此時轉(zhuǎn)換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。由于此時轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍內(nèi)的內(nèi)力比較大，故底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應全部伸入支座。當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體為小墻肢時，轉(zhuǎn)換梁基本上可按普通梁的截面設計方法進行配筋計算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉(zhuǎn)換梁的底部。
4結(jié)語
通過高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計的工程實踐，體會如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設計的關鍵點，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級，構(gòu)件設計應注重抗震延性設計的概念，對主要構(gòu)件進行加強是設計的重點。
參考文獻
[1]期刊論文.帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設計-沿海企業(yè)與科技 11/1(11)
關鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；設計
Abstract: beam switching structure is one of the most common structure in the transition structure conversion form. Force is clear, it has the force directly, less cost etc. Characteristics. Beam switching structure is widely applied in the frame supported shear wall structure. Therefore, this paper discusses beam transformation layer structure design method has very important practical significance.
Key words: high-rise buildings; The transformation layer; design
中圖分類號：TU972文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
一、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)概念的提出
近年來，國內(nèi)外高層建筑發(fā)展迅速，現(xiàn)代建筑越建越高、越建越大，其建筑向著體形復雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展。從建筑功能上看，上部需要小開間的軸線布置和需要較多的墻體以滿足公寓客房的功能要求：中部則需要小的或中等大小的室內(nèi)空間，可以在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)量的墻體以滿足辦公用房的功能要求：下部需要盡可能大的自由靈活的室內(nèi)空間，要求柱網(wǎng)大、墻體盡量少，以滿足商場、餐飲等公共設施的功能要求。從建筑結(jié)構(gòu)上說，要想實現(xiàn)建筑使用功能的多樣性，結(jié)構(gòu)應上部布置小空間、下部布置大空間：上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置，必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設置水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，上部豎向構(gòu)件通過水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與下部豎向構(gòu)件相連，這樣構(gòu)成的高層建筑結(jié)構(gòu)稱為帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)（Transfer Floor Structure）將不同的結(jié)構(gòu)類型連接起來，使得結(jié)構(gòu)在豎向具有不同的柱網(wǎng)及墻體布置。一般而言，當高層建筑下部樓層豎向結(jié)構(gòu)體系或形式與上部樓層差異較大，或者下部樓層豎向結(jié)構(gòu)軸線距離擴大或上、下部結(jié)構(gòu)軸線錯位時，就必須在結(jié)構(gòu)改變的樓層布置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一般可分為4種基本結(jié)構(gòu)形式，即：梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)(包括托梁和雙向梁格)、桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)(包括空腹桁架)、箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
梁式轉(zhuǎn)換層一般運用于底部大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，它是將上部剪力墻落在框支梁上,再由框支柱支撐框支梁的結(jié)構(gòu)體系。當需要縱橫向同時轉(zhuǎn)換時,則采用雙向梁布置。梁式轉(zhuǎn)換層的設計和施工均較為簡單,傳力較為明確,是目前應用最為廣泛的轉(zhuǎn)換型式。它的缺點在于,當上下軸線錯位布置時,需增設較多的轉(zhuǎn)換次梁,空間受力較為復雜,此時應對框支主梁進行應力分析。
二、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計方法存在的問題
目前在多、高層建筑中，開發(fā)商多要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設計中也往往首先想到采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來完成上、下層建筑物功能的轉(zhuǎn)換。但一些結(jié)構(gòu)設計人員在實際進行轉(zhuǎn)換層設計時顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設計思路、設計原則來進行結(jié)構(gòu)設計。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當前轉(zhuǎn)換層設計沒有相關的可遵循的設計準則，使設計人員難以進行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計算模型確定、計算方法確定，計算結(jié)果應用以及配筋方法的實施等一系列結(jié)構(gòu)設計步驟。這種現(xiàn)狀與我國當前高層建筑的迅猛發(fā)展是不相適應的。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復雜等特點。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們設計的是否合理、安全、經(jīng)濟對整個結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價、施工費用等有著重要影響。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設計方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉(zhuǎn)換梁，對于受力復雜的轉(zhuǎn)換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉(zhuǎn)換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設計概念不明確，設計原則不準確。對于轉(zhuǎn)換梁的配筋方法也限于用普通梁的配筋方法加以套用，造成轉(zhuǎn)換梁截面超大、配筋偏多、配筋構(gòu)造無法實現(xiàn)、施工困難等現(xiàn)象。
三、梁式轉(zhuǎn)換層設計原則
高層建筑中梁氏轉(zhuǎn)換層的設置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時在梁氏轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)抗震不利，故梁氏轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設計時應遵循以下原則：
（1）盡可能減少需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，直接落地的豎向構(gòu)件越多，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)越少，轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就越小，對結(jié)構(gòu)抗震更有利。
（2）設計中應保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，一般應使梁高度不小于跨度的1／6，才能保證內(nèi)力在轉(zhuǎn)換層及其下部構(gòu)件中分配合理，轉(zhuǎn)換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能起到較好的作用。
（3）轉(zhuǎn)換層樓板采用了“樓板在平面內(nèi)剛度無限大”的假定，因而得到了所有框支柱和剪力墻的位移相等水平力按框支柱和落地剪力墻的剛度按比例分配。實際上，轉(zhuǎn)換層樓板要將上部結(jié)構(gòu)的水平剪力傳遞到底部結(jié)構(gòu)上去，本身承受很大的平面內(nèi)剪力，同時又承受部分豎向荷載，樓板自身在平面內(nèi)受力很大，有顯著的變形，因此要求樓板要有足夠的強度和剛度。
（4）轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻和柱子應盡量對稱布置。梁上立柱應盡量設在轉(zhuǎn)換梁跨中，以免轉(zhuǎn)換梁變形時，在梁上立柱的柱腳處產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)角，帶動立柱柱腳產(chǎn)生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產(chǎn)生很大的內(nèi)力。
（5）全面細致的計算作為整體結(jié)構(gòu)中一個重要組成部分，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)必須采用符合實際受力變形狀態(tài)的計算分析，而且應該建立模型進行三維空間整體結(jié)構(gòu)計算分析。或者可采用有限元方法對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進行局部補充計算，此時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以上，至少取兩層結(jié)構(gòu)進行局部計算模型，并注意模型邊界條件符合實際工作狀態(tài)。
四、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計中的幾個問題
（一）整體分析的計算要點
1、 帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)是復雜的空間受力體系，必須將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中的一個重要組成部分，應確定較能反映結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的實際受力狀況的力學模型，選取合適的三維空間分析軟件進行整體結(jié)構(gòu)計算分析。
2、抗震計算中，宜考慮平扭耦聯(lián)計 算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應，振型數(shù)不應少于15，且應使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。
3、應采用彈性時稱分析法進行補充計算；必要時宜采用彈塑形靜力或動力分析方法驗算薄弱層彈塑形變形。
4、8度抗震設計時轉(zhuǎn)換構(gòu)件還應考慮豎向地震的作用，可采用反映譜方法或動力時程分析方法計算；近似考慮，也可取構(gòu)件重力荷載代表值的10%；
5、轉(zhuǎn)換層是薄弱樓層，不論其豎向側(cè)向剛度是否滿足規(guī)范要求，其地震剪力應乘以 1.15 的增大系數(shù)特一級一級二級轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用內(nèi)力應分別乘以增大系數(shù)1.8 ，1.5，1.25。
6、框支轉(zhuǎn)換中，由于轉(zhuǎn)換層以下的落地剪力墻剛度遠大于框支柱，為提高剪力墻裂縫開展后框支柱的承載力安全度，應對框支柱的剪力作相應調(diào)整
（二）改善和提高框支剪力墻抗震性能
改善和提高框支剪力墻抗震性能的基本思路大體分為兩類：
（1）從選型上著手，通過調(diào)整各層間剛度，使各層剛度相差不大或盡量減小各層間的剛度差。可供選擇的方案有：對每片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度進行調(diào)整；對過渡層剛度進行調(diào)整；在框支墻基礎上在底部四周增加抗側(cè)移的墻或柱，形成所謂的大底盤大空間結(jié)構(gòu)；在剪力墻上設人為豎縫等。各種方案都有其相應的適用范圍和條件：第一種處理方案為保證底層有較大的空間，剛度調(diào)整的幅度不變大，所以采用第一種處理方案時結(jié)構(gòu)的抗震性能不會有明顯提高；第二種處理方法必須在滿足樓面有足夠整體性及剛度條件下，才能有效提高結(jié)構(gòu)的抗震性能：第三種方案要求在結(jié)構(gòu)的底部設置裙房，須較大的占地面積：第四種方案主要是針對低矮剪力墻在強震下常發(fā)生剪壓破壞，引起剪力墻延性差的情況提出的。
（2）從配筋上著手；為保證框支柱的延性和提高柱的抗側(cè)剛度，可在柱內(nèi)埋置。
（三）轉(zhuǎn)換大梁的豎向位移對上部結(jié)構(gòu)的影響
1、轉(zhuǎn)換層上一層柱剪力過大問題
由于轉(zhuǎn)換大梁跨度較大，承受很大的豎向荷載，轉(zhuǎn)換大梁產(chǎn)生較大的豎向位移，從而使得與其剛接的上層柱產(chǎn)生較大的附加彎矩和附加剪力。如果轉(zhuǎn)換大梁的剛、度不夠大，結(jié)構(gòu)整體計算時轉(zhuǎn)換大梁上一層柱截面調(diào)整(在可接受的范圍內(nèi))始終無法滿足抗剪承載力的要求，此時應適當?shù)丶哟筠D(zhuǎn)換大梁的截面高度，減少梁的豎向位移，同時也減少上層柱的內(nèi)力，滿足上層柱剪切承載力的要求。作為一種可選用的方案考慮設置預應力轉(zhuǎn)換大梁，以預應力產(chǎn)生的預壓力來平衡部分荷載，達到減少轉(zhuǎn)換大梁豎向位移的目的，減小上層柱的內(nèi)力，改善上層柱的受力性能。同時預應力的施加能抑制轉(zhuǎn)換大梁的裂縫的開展，抵抗溫度變化對框支梁產(chǎn)生的應力。
2、轉(zhuǎn)換大梁剛度對上部框架梁的影響
轉(zhuǎn)換大梁相鄰兩上部結(jié)構(gòu)柱之間產(chǎn)生位移差，此位移差使得連接柱的框架梁(各層均同)產(chǎn)生較大的附加彎矩。當轉(zhuǎn)換大梁剛度較小，柱間距也相對較小時，上部各層框架梁附加彎矩相當大，要引起足夠重視。
（四）轉(zhuǎn)換梁截面設計
1、托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設計
當轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算；當轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時應按偏心受拉構(gòu)件進行截面設計。
2、托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設計
當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，此時轉(zhuǎn)換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。由于此時轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍內(nèi)的內(nèi)力比較大，故底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應全部伸人支座。當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨且開較多門窗洞或不滿跨但剪力墻的長度較大時，轉(zhuǎn)換梁截面設計方法也宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，縱向鋼筋的布置則沿梁下部適當分布配置，且底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應全部伸入支座。當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體為小墻肢時，轉(zhuǎn)換梁基本上可按普通梁的截面設計方法進行配筋計算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉(zhuǎn)換梁的底部。轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式有很多種，目前高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的實際工程應用也很多。一般而言，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的分析必須按施工模擬，使用各階段及施工實際支撐情況分別進行計算，以反映結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的真實情況。施工過程中的力學問題應引起設計人員和施工人員的高度重視。
（五）搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設計
搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是一種新穎的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系。
1、設計原則
轉(zhuǎn)換柱作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，混凝土用料較少造價低、自重小，轉(zhuǎn)換層本層建筑空間可充分利用，上下層沿豎向剛度突變較小。以利用搭接柱實現(xiàn)沿建筑立面的外擴為例，搭接柱可將上層柱受力傳遞到下層柱，。但需注意的是搭接柱上方樓蓋承受過分大的拉力，易成為薄弱部位，搭接柱轉(zhuǎn)層上部一兩層樓蓋仍可能受到影響，承受拉力；轉(zhuǎn)換層下方樓蓋主要承受壓力。其承載能力相對較高。標準層外筒框架軸力向下傳遞使搭接柱本身受力復雜，所受壓力、剪立、彎矩都較大。
2、搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的工作原理
搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在重力荷載作用下的安全度和可靠度，主要取決于搭接塊相連樓蓋梁板的承載能力和軸向剛度的控制。樓蓋梁板的承載能力和軸向剛度得到控制和滿足，重力荷載作用下，次內(nèi)力（柱、梁、板、墻的彎矩、剪力）及搭接柱變形就能受到控制，整個搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)就能正常工作。搭接塊相連樓蓋梁板承載能力和軸向剛度控制是搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)重力荷載作用下正常工作的關鍵技術。
3、貫通落地筒體-框架結(jié)構(gòu)工作特性
搭接柱轉(zhuǎn)換基本保證了框架柱直接落地整體結(jié)構(gòu)的振動特性及地震作用下的工作狀態(tài)與貫通落地筒體-框架結(jié)構(gòu)無異。框架柱搭接轉(zhuǎn)換本質(zhì)是弱化了框架抗側(cè)作用，更進一步強化了核心筒體的抗側(cè)作用。因此核心筒體為整體結(jié)構(gòu)最主要的抗側(cè)力構(gòu)件，其承載力、延性和截面尺寸應予以保證，當筒體自下而上變化混凝土強度等級、截面尺寸及配時，美籍變化均因延伸至搭接柱區(qū)段上一層，且需逐漸變化減弱搭接柱轉(zhuǎn)換引起局部剛度退化應力集中的影響，保證整體機構(gòu)抗震承載能力不致突變。
4、搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)計算分析
為了了解搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在總理荷載、地震荷載組合效應下的工作狀況，整體桿系、局部有限元分析十分必要，主要的軟件可用SATWE、PMSAP等等。
結(jié)束語
目前，國內(nèi)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的工程設計與施工經(jīng)驗逐漸增多，但 在結(jié)構(gòu)設計方面還有待進一步總結(jié)和完善。通過對梁式轉(zhuǎn)換層的設
計思路和構(gòu)造要求的深入了解，選擇合理的結(jié)構(gòu)布置方式和構(gòu)造設 計方法是關鍵。結(jié)構(gòu)布置的合理與否直接影響建筑的質(zhì)量與使用性 能，同時也與建筑的經(jīng)濟性有密切關系。
參考文獻
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中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）27-0389-01
1.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計的要點分析
1.1 起決定性因素的水平荷載是絕對不允許被忽視的，現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中：樓面使用荷載和建筑物的自重等因素將在豎構(gòu)件中通常引起與建筑物高度的一次方成正比例而水平荷載對于建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩及其在豎構(gòu)件中引起的軸力，則是與建筑物高度的二次方成正比的一定的軸力與彎矩數(shù)值，所以，豎向荷載基本是定值，而地震作用、風荷載等水平荷載的數(shù)值則會隨著建筑結(jié)構(gòu)動力特性的不同，而會出現(xiàn)很大幅度的變化，在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，這種情況經(jīng)常出現(xiàn)，這是必須在設計工作中進行詳細計算與周密分析的原因所在。
1.2 在高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，軸向變形也是必須考慮進去的，可能會由于數(shù)值較大的豎向荷載，軸向變形可能在柱中引起一定程度的發(fā)生，引起連續(xù)梁中間支座處的明顯減小的負彎矩值越來越明顯，也會產(chǎn)生影響預制構(gòu)件下料的長度，設計人員要依據(jù)軸向變形的實際計算值，合理調(diào)整下料長度，而達到影響連續(xù)梁彎矩的目的。
1.3 設計工作還有一項重要的控制指標――側(cè)移，必須將水平荷載作用下的建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移控制在一定的限度之內(nèi)，原因是：，側(cè)移在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中已經(jīng)成為重要的控制指標，特別是伴隨著建筑物高度不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形在相同水平荷載下增大顯著，這是與與多層建筑完全不同的。
1.4 設計工作還有一項重要指標結(jié)構(gòu)延性，在相同的地震作用下變形相對而言比較大，相比較于小高層、多層建筑而言，層數(shù)較高的建筑結(jié)構(gòu)會相對更加柔軟一些。在結(jié)構(gòu)設計中必須采取相應的工藝與技術措施，以保證建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，這都是為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)進入塑性變形階段后，依然會具有非常合理的變形能力，避免建筑物倒塌或者發(fā)生別的危險。
2.建筑結(jié)構(gòu)設計工程實例
本論文以某高層住宅建筑工程這個項目為例，需要指出建筑結(jié)構(gòu)設計的基本流程與注意事項如下：建筑工程這個項目位于某城市的市中心繁華的地段，地上20層，地下1層，建筑總高度達到78.3m，建筑總面積大約25萬m2。宅建筑工程這個項目建筑結(jié)構(gòu)的長寬比為3.8～7.4，高寬比為5.6～10.1。宅建筑工程這個項目所在地有著平坦的地形，以人工填土為主的表層，土層在垂直與水平方向有著非常穩(wěn)定的分布，一般第四紀沉積土層的以下部分。宅建筑工程這個項目建筑的結(jié)構(gòu)為二級安全等級，抗震設防重要性為丙類抗震設防，基本風壓0.45kN/m2，抗震設防烈度為9度抗震設防烈度。
2.1 主體結(jié)構(gòu)設計
高層住宅建筑工程這個項目的主體結(jié)構(gòu)采用的是剪力墻現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。其中框架的抗震等級為二級抗震等級，剪力墻的抗震等級為一級抗震等級。高層住宅建筑工程這個項目中部布置剪力墻，形成筒體，并且將其作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，設置框架柱在筒體周圍合理，這都是結(jié)合建筑物的實際使用功能。高層住宅建筑工程這個項目在地下室頂板是結(jié)構(gòu)嵌固端，將板厚設定為180mm，板配筋為雙層、雙向形式的滿布。地上部分的樓層主次梁沿Y向布置，以利于減小主梁的高度，增加使用凈高，層樓板厚為110mm。這是為了充分考慮其承受與傳遞地震作用產(chǎn)生水平力的問題，這是由于本工程受到層高與使用功能的限制。
2.2 基礎設計
設計人員根據(jù)高層住宅建筑工程這個項目X向基礎梁的尺寸為900×1800，Y向基礎梁的尺寸為1000×2000或1800×2000，這是由于所在地的地質(zhì)勘探及地基承載力的實際計算結(jié)果所決定的。高層住宅建筑工程這個項目由于受到筒體內(nèi)電梯基坑、集水井局部下沉的影響，因此最終決定采用梁板式筏形為基礎，筒體四周的板厚為1.5m，剩下部位為1.0m板厚，所以，非常有可能導致導致主梁難以正常貫通，筒體部位的豎向荷載也相對較大。高層住宅建筑工程這個項目計算基礎結(jié)構(gòu)過程中，要特別重視各類技術資料與數(shù)據(jù)的收集和整理，進行計算時采用彈性地基梁板基礎軟件，真實性與可靠性是能夠確保計算結(jié)果的。
2.3 框支層結(jié)構(gòu)設計
2.3.1 框支層結(jié)構(gòu)設計
高層住宅建筑工程這個項目結(jié)構(gòu)設計中，為了有效改善混凝土的受壓性能，增大結(jié)構(gòu)延性，在設計工作中合理控制墻肢軸壓比，其比例應控制在0.5以內(nèi)。核心筒落地剪力墻的厚度為40cm，核心筒以外，建筑四角分別布置L型剪力墻，厚度為70-90cm之間。底部加強區(qū)域的剪力墻設計中，應按照相關規(guī)范與技術要求設置相應的約束邊緣構(gòu)件，其縱筋配筋率應控制在≥1.2%，體積配箍率則要控制在≥1.4%。同時，在本工程長厚比
2.3.2 框支柱設計
高層住宅建筑工程這個項目框支柱的抗震等級為二級，在本工程框支柱的剪力設計中，設計值按照柱實配縱筋進行計算，還要剪壓比應控制在0.15以內(nèi)，乘以放大系數(shù)1.1。柱內(nèi)縱向鋼筋的配筋率應
2.3.3 箱形轉(zhuǎn)換層樓板設計
高層住宅建筑工程這個項目的結(jié)構(gòu)設計中，箱形轉(zhuǎn)換層的箱體的上下層板厚均為25cm，總高度為245cm。結(jié)構(gòu)設計工作中，采用專業(yè)的ANSYS有限元軟件對箱體上下層板的內(nèi)力進行分析與計算。在不同的荷載工況條件下，在箱形轉(zhuǎn)換層樓板設計中，樓板裂縫≤0.2mm，實配雙層、雙向通長鋼筋。箱體上層板的最大壓應力控制在1.2MPa以內(nèi)，箱體下層板的最大拉應力應控制在2.0MPa以內(nèi)。
3.結(jié)語
由上述可以得出，對于設計中常見的效率與質(zhì)量的問題要引起特別的重視，必須綜合考慮各種影響因素與條件在建筑結(jié)構(gòu)設計工作中的影響與作用。應及時引入先進的設計理念和方法在設計過程之中，從而使得建筑結(jié)構(gòu)設計中更多的應用新工藝、新技術和新材料，從而達到有效提高建筑結(jié)構(gòu)設計的整體品質(zhì)的目的，這樣也會有利于項目建設工作的順利進行。
參考文獻
[1] 王平.房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中常見問題分析[J]技術研發(fā).2010（06）.
關鍵詞：高層建筑；錯層剪力墻；結(jié)構(gòu)；抗震性能
Abstract: With the increasing levels of the national economy, the requirements for the living environment has become increasingly high, split-level building is increasingly favored by real estate enterprises, the split-level seismic shear wall structure of high-rise buildings the performance analysis has become an important research topic in the current construction projects. This article to explore and analyze shear wall structure of a building split-level high-rise buildings as an example, analysis of the seismic performance of the engineering and construction of the proposed design recommendations to improve the quality of the split-level shear wall structure, ensure the seismic performance to meet the requirements to promote the development of China's engineering and construction.Keywords: high-rise buildings; split-level shear walls; structure; seismic performance
中圖分類號：TU352.1+1文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
錯層式建筑在空間設計上錯落有致，在使用上也比較合理，為人們提供了更為舒適的居住環(huán)境。相對于高層建筑中的錯層剪力墻抗震設計來說，錯層中剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度如果達不到國家標準的話，很容易造成結(jié)構(gòu)局部的構(gòu)件受力過于集中使其呈現(xiàn)出不規(guī)則現(xiàn)象，同時還會因不連續(xù)錯層布置導致高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重的受拉現(xiàn)象，大大降低了高層建筑的抗震性能。本文就以某幢高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)進行探討和分析，提出相關的設計改進建議，從而提高高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，保障其抗震性能符合要求。
1.高層建筑工程的概況
該工程為一幢地上20層，地下2層的高層建筑，其中建筑結(jié)構(gòu)的總體高度為60m，建筑層高為3m,平面尺度是54m乘以23m。根據(jù)該建筑的使用特點，該高層建筑工程屬于住宅建筑，在整個建筑通高范圍內(nèi)，將樓板錯落布置在建筑中的各層中部，使其呈現(xiàn)出一種1.0m的錯層結(jié)構(gòu)。在這項工程建筑中，其中抗震設防烈度為7度，在結(jié)構(gòu)上屬于二級安全等級，使用年限在50年左右，其抗震類別屬于丙類。由于該工程屬于錯層結(jié)構(gòu)建筑，采用的是鋼筋混凝土類型的剪力墻體系。對此，在整幢樓層剪力墻的抗震等級設計上提高一級，其中要注意的是，除建筑頂部的水箱間和地下室的外墻以外，剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度為300mm。
2.該工程結(jié)構(gòu)設計中抗震性能分析
為了更好地研究高層建筑中錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，該工程主要采用的是靜力和動力彈塑性的分析方法，通過Abaqus設計軟件，解決剪力墻結(jié)構(gòu)在不同類型的震動下非線性的響應，分析結(jié)構(gòu)中各部件存在的破壞因素，整體評價該工程建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。
在高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能分析過程中，剪力墻和樓板之間可以采用多層鋼筋類型的分層殼單元進行模擬，而在建筑的連梁可以采用空間梁柱單元進行模擬。其中在鋼筋材料上利用雙線性類型的隨動硬化模型，按照建筑材料的等級來劃分標準值，其中材料的強屈比是2.0，極限應變是0.043。對混凝土材料而言，除了材料的強度和本構(gòu)曲線以外，其余的都要按照混凝土的結(jié)構(gòu)要求來進行設計。在靜力彈塑性分析過程中其剪力墻的結(jié)構(gòu)是單向加載，在選取混凝土本構(gòu)關系上可以采用一些具有較好收斂性能的彌散類型裂縫混凝土。而在動力彈塑性分析上，要特別注意由于反復加載造成混凝土剛度的損壞。同時在混凝土強度計算的過程中，加強鋼筋的約束增強效應，使其能夠符合混凝土的參數(shù)要求。
目前在剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究中，主要采用的是Push-over技術分析法，通過大量的工程實踐表明，靜力非線性分析法能夠準確地展示出剪力墻結(jié)構(gòu)非線性的屬性及其結(jié)構(gòu)的變形形態(tài)，將剪力墻結(jié)構(gòu)中的薄弱部位展現(xiàn)出來，從而對建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的整體抗震性能做出正確、合理的判斷。由于該工程的高度比較大，在第一階段振型中質(zhì)量的參與為總質(zhì)量的80%，導致其高振型產(chǎn)生的影響較大，對此，在計算過程中可以將不同振型進行組合，將其產(chǎn)生的后層剪力之差作為靜力彈塑性分析法中的側(cè)向堆覆荷載。此外，為了保證錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的分布形態(tài)不發(fā)生改變，從而進行兩個不同方向的推覆分析。
圖一和圖二分別為建筑結(jié)構(gòu)兩個方向的性能曲線，從圖中可以看出，建筑結(jié)構(gòu)不管是在X方向還是在Y方向上，在小震影響下其推覆性能曲線處于彈性狀態(tài)，在中震影響下曲線才開始發(fā)生明顯的變化，說明這個時候建筑結(jié)構(gòu)中的部分構(gòu)件已經(jīng)進入到了塑性的過程。通過能力譜法來計算建筑結(jié)構(gòu)中X、Y兩個方向在地震作用下的基底剪力。
通過對結(jié)構(gòu)中兩個方向的推覆分析，剪力墻結(jié)構(gòu)屈服過程和破壞過程基本上保持一致，主要表現(xiàn)為在重力影響下剪力墻結(jié)構(gòu)仍處于一種彈性狀態(tài)；其中在
圖一建筑x方向結(jié)構(gòu)性能點和曲線分析
圖二 建筑Y方向結(jié)構(gòu)性能點和曲線分析
推覆荷載與彈性小震水平達到一致的時候，除了建筑中個別梁會發(fā)生微小塑性之外，大部分結(jié)構(gòu)梁還是處于一種彈性狀態(tài)。而當推覆荷載與彈性中震水平達到一致時，建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)中的部分梁已經(jīng)進入到塑性結(jié)構(gòu)，同時在結(jié)構(gòu)下部的推覆方向中剪力墻的豎向鋼筋已經(jīng)進入到了受拉狀態(tài)，導致鋼筋發(fā)生屈服，使混凝土能夠符合其受壓強度上的標準值。此外，在結(jié)構(gòu)推覆過程中，建筑結(jié)構(gòu)的自振特性也會發(fā)生變化，隨著結(jié)構(gòu)推覆荷載的不斷增大，建筑的結(jié)構(gòu)周期也在不斷增大，從而導致結(jié)構(gòu)在進入彈塑性后的程度逐漸增大。
根據(jù)不同彈塑性法對該工程的分析，得出以下結(jié)論：第一，該建筑工程的錯層剪力墻結(jié)構(gòu)能夠滿足7度設防烈度的要求，實現(xiàn)“小震不壞、中震可修以及大震不倒”的建筑設防目標。第二，通過該工程分析研究表明，在高程建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的設計中，要嚴格按照國家的規(guī)范進行設計，并加強適當?shù)姆雷o措施，從而確保建筑工程的抗震性能達到要求。第三，在高層建筑錯層位置的設置上，要注意剪力墻的受力問題，根據(jù)其具體問題采取相應措施。第四，設計人員在高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)設計時，要注意錯層結(jié)構(gòu)中樓板的受拉影響，避免在地震時建筑出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，同時在建筑專業(yè)允許的條件下，將建筑中錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的長寬較大平面實行斷縫處理，盡量減少工程中的扭轉(zhuǎn)效應，控制好結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)周期比和扭轉(zhuǎn)位移比。第五，在高層建筑錯層剪力墻體底部的加強區(qū)延伸至平層處，加大墻體的厚度，延長墻肢和翼緣長度，在建筑的平面局部上較多凹入部位上可以加厚其樓板，使其能夠符合地震水平力的傳遞要求，從而降低結(jié)構(gòu)間的軸壓比，促使高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體的穩(wěn)定性，確保建筑具有較好地抗震性能。
3.結(jié)束語
綜上所述，隨著國民經(jīng)濟水平的不斷提高，人們對于其居住環(huán)境的要求也變得越來越高，錯層式建筑越來越受到房地產(chǎn)企業(yè)的青睞，高層建筑行業(yè)取得了突飛猛進的發(fā)展，高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的研究成為了當前建筑工程的一項重要研究課題。如果錯層中剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度達不到國家標準的話，很容易造成結(jié)構(gòu)局部的構(gòu)件受力過于集中，使其呈現(xiàn)出不規(guī)則現(xiàn)象，同時還會因不連續(xù)錯層布置導致高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重的受拉現(xiàn)象，大大降低了高層建筑的抗震性。對此，工程建筑企業(yè)在進行高層建筑開發(fā)中，必須要注重其抗震性能的設計，使其能夠滿足工程建筑的要求，延長工程建筑的使用壽命，從而保障人們的生命、財產(chǎn)安全，推動企業(yè)經(jīng)濟和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。
參考文獻：
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[3]生永栓,王永紅.某超限復雜高層(錯層)結(jié)構(gòu)住宅設計[A].第二屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術交流會論文集[C].2009.
關鍵詞：民用建筑；層次分析法；優(yōu)化改進
隨著各種新型結(jié)構(gòu)和材料的引進和運用，結(jié)合我國現(xiàn)狀研究高層住宅的抗震性能已成為一種趨勢，這也是國民經(jīng)濟健康發(fā)展和國計民生的重要保證。研究高層和超高層房屋的抗震性和經(jīng)濟性涉及因素多,必須對方案從整體上進行綜合評價,建立正確的決策模型,從而得到客觀合理的優(yōu)劣排序，并在此基礎上對各建筑結(jié)構(gòu)方案進行優(yōu)化改進。
1傳統(tǒng)民用建筑結(jié)構(gòu)方案初選
1．1多層磚混結(jié)構(gòu)房屋
特點：磚混結(jié)構(gòu)中的“磚”，是指一種統(tǒng)一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的異型黏土磚、空心磚等。 “混”是指由鋼筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過梁、樓梯、陽臺。這些配件與磚做的承重墻相結(jié)合，所以稱為磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)住宅一般以多層 （24米以下，住宅10層以下）住宅為主，其抗震性能比起以下三者相對弱一些。
1.2框架結(jié)構(gòu)房屋
特點：由鋼筋混凝土澆灌成的承重梁柱組成骨架，再用空心磚或預制的加氣混凝土、陶粒等輕質(zhì)板材作隔墻分戶裝配而成。墻主要是起圍護和隔離的作用，由于墻體不承重，所以可由各種輕質(zhì)材料制成。
1.3剪力墻結(jié)構(gòu)房屋
特點：剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來承擔各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用剪力墻來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層（10層及10層以上的居住建筑或高度超過24米的建筑）房屋中被大量運用。
1.4鋼結(jié)構(gòu)房屋
特點：鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為主要結(jié)構(gòu)材料。鋼材的特點是強度高、重量輕，同時由于鋼材料的勻質(zhì)性和強韌性，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，具有很好的抗震能力。一般的超高層建筑（100米以上）或者跨度較大的建筑通常應用鋼結(jié)構(gòu)。不過，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價相對較高，目前應用不是非常普遍。
2.4各方案的總排序
表4-10各方案總排序
因素
方案 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 Wi 排序結(jié)果
0.321 0.160 0.107 0.160 0.107 0.080 0.065
A1 0.355 0.261 0.429 0.048 0.077 0.107 0.063 0.230 3
A2 0.284 0.087 0.214 0.238 0.385 0.160 0.313 0.240 2
A3 0.203 0.130 0.214 0.286 0.308 0.092 0.187 0.207 4
A4 0.158 0.522 0.413 0.428 0.230 0.641 0.437 0.351 1
3.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化
3.1傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣態(tài)勢和改進空間分析
3.1.1磚混結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：由于磚混結(jié)構(gòu)的材料成本低，建造簡單，故其造價相對較低，施工較容易。但由于磚混結(jié)構(gòu)是由鋼筋混凝土配料與由粘土磚、空心磚等做的承重墻結(jié)合，故其抗震能力和耐用性相對較差，結(jié)構(gòu)自重偏大，空間布置也不靈活。
改進空間：由于磚混結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)，發(fā)展較其他結(jié)構(gòu)快，技術已經(jīng)達到幾乎完全成熟，故磚混結(jié)構(gòu)改進空間很小。
綜上，磚混結(jié)構(gòu)各方面相對其他傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)較弱，且?guī)缀鯖]有改進空間。
3.1.2框架結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：根據(jù)層次分析法，框架結(jié)構(gòu)建安成本低于剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，且耐用性好，但框架結(jié)構(gòu)最大的缺點就是施工過程繁瑣復雜，抗震能力相對鋼結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)較弱。
改進空間：由于現(xiàn)階段各種減震結(jié)構(gòu)的設計和應用很多，將其應用于框架結(jié)構(gòu)中可以有效增強框架結(jié)構(gòu)的抗震能力，故框架結(jié)構(gòu)的改進空間相對磚混結(jié)構(gòu)較大。
綜上，框架結(jié)構(gòu)抗震能力較弱的缺點可以通過應用合適的減震設計來改進。
3.1.3剪力墻結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：根據(jù)層次分析法，剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)自重偏重，大大影響其建設高度；且由于剪力墻結(jié)構(gòu)布置不靈活，致使其適應性弱于框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。
改進空間：針對剪力墻結(jié)構(gòu)布置不靈活的缺點，框架―剪力墻結(jié)構(gòu)可以彌補。它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗力性能。這種結(jié)構(gòu)的住房有很好的抗震性。而使用自重較輕的材料構(gòu)成剪力墻可以彌補剪力墻結(jié)構(gòu)自重較大的缺點。
3.1.4鋼結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：與傳統(tǒng)的住宅相比，由于鋼結(jié)構(gòu)導熱快，比熱小，隨著溫度的升高，鋼材的機械力學性能迅速下降，未加防火保護的鋼結(jié)構(gòu)，遭遇火災只需10幾分鐘時間，自身溫度就可達540℃以上，故鋼結(jié)構(gòu)有不耐高溫且易腐蝕的缺點。
改進空間：針對鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕和不耐高溫的缺點，可以通過鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火來彌補，以減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災中的破壞，避免鋼結(jié)構(gòu)在火災中局部倒塌造成滅火及人員疏散的 困難；盡可能延長鋼結(jié)構(gòu)到達臨界溫度的過程，以爭取時間滅火救人；避免鋼結(jié)構(gòu)在火災中整體倒塌造成人員傷亡；減少火災后鋼結(jié)構(gòu)的修復費用，縮短災后結(jié)構(gòu)功能恢復周期，減少間接經(jīng)濟損失。
綜上，通過提高鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐性能可以改善鋼結(jié)構(gòu)，其改進空間較大。
3.2優(yōu)化傳統(tǒng)民用建筑結(jié)構(gòu)
3.2.1框架結(jié)構(gòu)房屋
優(yōu)化方案：根據(jù)框架結(jié)構(gòu)優(yōu)劣方案和改進空間的分析，可以通過應用合適的減震設計來改進。由于框架結(jié)構(gòu)房屋主要是由框架承重，利用限制屈曲支撐（BRB）這種新型耗能減震構(gòu)件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼支撐可以降低框架結(jié)構(gòu)房屋在地震中的結(jié)構(gòu)位移，大大消耗地震能量，減輕結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)變形。
3.2.2框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋
優(yōu)化方案：為了增強剪力墻結(jié)構(gòu)的空間布置靈活程度，可以將剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)結(jié)合起來形成框剪結(jié)構(gòu)。而框剪結(jié)構(gòu)中的框架-核心筒結(jié)構(gòu)，不僅由于建筑采用框架結(jié)構(gòu)得以獲得寬敞的使用空間，而且十分有利于結(jié)構(gòu)受力。為了彌補傳統(tǒng)剪力墻自重較重的缺點，我們可以擺脫傳統(tǒng)材料的束縛，使用鋼板剪力墻。鋼板剪力墻是20世紀70年展起來的新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，其主要是提供結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度、抗剪強度和抗震延性。鋼板剪力墻由周邊框架和內(nèi)嵌鋼板組成，具有自重輕、安裝方便等特點，這剛好彌補了傳統(tǒng)剪力墻自重大的缺點。
3.2.3鋼結(jié)構(gòu)房屋
優(yōu)化方案：為了克服鋼結(jié)構(gòu)建筑不耐火的缺點，可以使用防火板材和防火涂料來對鋼結(jié)構(gòu)實施防火保護。目前市場上防火涂料品種繁多，效果也不盡相同。超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是使用較廣泛的新型材料，該類防火涂料在受火時緩慢膨脹發(fā)泡形成致密堅硬的防火隔熱層。針對鋼結(jié)構(gòu)易被腐蝕的缺點，常用噴鋅或噴鋁，加重腐蝕涂料構(gòu)成長效防腐結(jié)構(gòu)，或者用配套重防腐涂料涂裝防護。
4結(jié)論
磚混結(jié)構(gòu)的建造技術已經(jīng)相當成熟，改進空間較小；框架結(jié)構(gòu)針對施工過程繁瑣復雜，抗震能力相對較弱的缺點，采用在建筑抗震能力較弱部位布置BRB支撐的方法來進行改進，具有一定的改進空間；剪力墻結(jié)構(gòu)布置不靈活的缺點通過與其它結(jié)構(gòu)結(jié)合改進成為框架-核心筒結(jié)構(gòu)進行改進，剪力墻自重大的缺點使用鋼板剪力墻減輕自重；鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕并且不耐高溫，通過使用超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及噴鋁涂層加防腐涂料封閉的方法來改善。
參考文獻
[1] 鄒晶,李元齊. 鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題[J]
[2] 徐濤．對高層建筑結(jié)構(gòu)設計的分析[J]
關鍵詞：連梁設計，設計建議
一、連梁的受力機理與破壞形式
在水平荷載的作用下,墻肢產(chǎn)生彎曲變形,使連梁端產(chǎn)生轉(zhuǎn)角,從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力,同時連梁作用在墻肢上的約束力又限制了墻肢的進一步變形,改善了墻肢的受力性能并與墻肢共同承擔水平荷載。免費論文。連梁的跨度一般不大,豎向荷載也較小,相對于墻肢變形產(chǎn)生的內(nèi)力,豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力一般可以忽略不計。
在地震作用下,連梁可能因承載力超限而破壞,連梁破壞有兩種情況:一種是脆性破壞即剪切破壞;另一種是延性破壞,即彎曲破壞。在地震作用下,如果連梁產(chǎn)生剪切破壞,連梁對墻肢的約束作用將很快地喪失。聯(lián)肢墻或筒體將很快的劈成若干個單片的獨立墻肢,結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度迅速下降,結(jié)構(gòu)變形顯著提高,造成結(jié)構(gòu)整體抗震性能下降。連梁發(fā)生彎曲破壞時,梁端出現(xiàn)垂直裂縫,受拉區(qū)出現(xiàn)細微裂縫,在水平地震作用下出現(xiàn)交叉裂縫形成塑性鉸,結(jié)構(gòu)剛度降低,變形加大,從而吸收大量地震能量,同時結(jié)構(gòu)的地震效應減小.在地震的反復作用下,連梁裂縫不斷加長、加寬, 直至混凝土受壓破壞, 在這一過程中連梁起到一種耗能作用。另一方面,連梁出現(xiàn)塑性鉸后并未完全喪失承載力,它仍能通過塑性鉸傳遞一定的彎矩和剪力,對墻肢起到一定的約束作用,這對于減少墻肢力、延緩墻肢屈服有著重要作用。
綜上可見,墻肢和連梁的設計必須符合強剪弱彎的原則,要求連梁的屈服早于墻肢的屈服,并要求墻肢和連梁具有良好的延性。
二、連梁在結(jié)構(gòu)設計中的存在的幾個問題
（一）連梁剛度的折減
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(JGJ3-2002) (以下簡稱《高規(guī)》)第5.2.1 條規(guī)定“: 在內(nèi)力與位移計算中, 抗震設計的框架- 剪力墻或剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度可予以折減,折減系數(shù)不宜小于0.5”。免費論文。之所以考慮對連梁的剛度進行折減,是由于在側(cè)向荷載作用下,混凝土的開裂引起了剛度降低。在地震作用下,連梁的裂縫開展和塑性變形比在風荷載作用下的更大,因此,剛度降低的更多。但是,剛度折減得越多,意味著設計荷載作用下裂縫開展得越大。在超載時,如發(fā)生強大的陣風或地震烈度超過多遇地震烈度時,塑性鉸也會出現(xiàn)得更早,這就要求更加注意加強連梁的延性和使連梁符合“強剪弱彎”的要求。
（二）連梁剛度折減后承載力仍不符合滿足時的探討
《高規(guī)》第7.2.25 條第二款規(guī)定“: 抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性的調(diào)幅,以降低其剪力設計值。但在內(nèi)力計算時已經(jīng)按本規(guī)程第5.2.1 條的規(guī)定降低了剛度的連梁,其調(diào)幅范圍應當限制或不再繼續(xù)調(diào)幅。當部分連梁降低彎矩設計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設計值應相應提高”。連梁的彎矩設計值包括豎向荷載和水平荷載兩部分所產(chǎn)生的內(nèi)力。豎向荷載產(chǎn)生的彎矩已通過彎矩調(diào)幅進行調(diào)整, 而且豎向荷載的彎矩不能通過其他構(gòu)件的彎矩來進行調(diào)整。因此,這里所說的彎矩調(diào)整是指水平荷載產(chǎn)生的彎矩。
個別連梁仍有超筋情況時《, 高規(guī)》第7.2.25 條第3 款規(guī)定“: 當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時, 可考慮在大震作用下該連梁不參與工作, 按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,墻肢應按兩次計算所得的較大內(nèi)力進行配筋設計”。免費論文。即假定連梁大震下破壞,不能約束墻肢。因此可考慮連梁不參與工作,而按獨立墻肢進行二次結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,這時就是剪力墻的第二道防線,這種情況往往使墻肢的內(nèi)力及配筋加大,以保證墻肢的安全。
三、設計建議
（一）連梁剛度折減取值
在內(nèi)力和位移計算時, 要區(qū)別豎向荷載作用下和水平荷載作用下兩種不同情況。
1、在豎向荷載作用下,連梁剛度不宜折減,連梁支座彎矩的降低可通過支座彎矩調(diào)幅來解決。
2、在水平荷載作用下,連梁剛度可以折減,當風荷載作用時,折減系數(shù)不宜小于0.8。當?shù)卣鹆榭刂菩运胶奢d時不應小于0.5。
（二）連梁剛度折減后承載力仍不滿足時的設計在風荷載起控制作用的高層建筑中應采取下列幾點措施:
1、增加剪力墻的厚度即增加連梁截面寬度, 提高剪力墻剛度的同時亦提高連梁的抗剪能力;
2、增加剪力墻數(shù),以減少每片剪力墻的水平力;
3、加大洞口寬度以加大連梁跨度;
4、減少連梁截面高度或在連梁中部開水平縫等,以降低連梁剛度。
對于地震作用控制的連梁,如果結(jié)構(gòu)的剛度較大,位移比規(guī)定的限值小得較多,而超筋或超限的連梁數(shù)量又較多時,則可采取加大連梁洞口,減小連梁截面高度等方法,使連梁的內(nèi)力減小。如果結(jié)構(gòu)的剛度較小,則不應再對連梁的內(nèi)力進行調(diào)整,而應采取增加剪力墻的厚度或數(shù)量的方法,以減小連梁的內(nèi)力,使之符合要求。
經(jīng)上述調(diào)整后,仍不符合承載力要求時,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力,然后按“強剪弱彎”的要求,配置相應的縱向鋼筋。此時,如果不能保證連梁在大震時的延性要求,應將這些連梁按鉸接于剪力墻上考慮,重新計算整個結(jié)構(gòu)。在實際設計中,可在超筋部位的連梁按鉸接處理進行整體分析計算, 若采用中國建筑科學研究院PKPMCAD 工程部開發(fā)研制的結(jié)構(gòu)計算系列軟件計算時,可按下述方法處理:在用PM 建模時應在洞口兩側(cè)各增設一個節(jié)點,然后在兩節(jié)點間按普通梁布置,而后用SATWE“特殊構(gòu)件定義”中將此梁設為兩端鉸接。但此時應注意按此法處理后結(jié)構(gòu)層間位移比尚需滿足規(guī)范的要求,配筋按兩次計算所得的較大內(nèi)力配筋。連梁鉸接處理后,主要承受豎向荷載,施工時仍為整澆,連梁上筋按構(gòu)造設置處理。
四、結(jié)論
（一）連梁作為框剪或剪力墻結(jié)構(gòu)體系中主要的抗震構(gòu)件, 其合理的剛度對結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟性影響重大,通過結(jié)構(gòu)分析比較,在保證連梁延性的要求下,連梁剛度不宜過弱。
（二）在結(jié)構(gòu)分析中,連梁易出現(xiàn)超筋問題,根據(jù)情況可采取適當?shù)姆椒?加以調(diào)整。
參考文獻：
[1]建筑抗震設計規(guī)范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中國建筑工業(yè)出版社.2008
[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程(JGJ3—2002).北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002
【關鍵詞】高層建筑；施工過程；混凝土工程
1.混凝土工程的結(jié)構(gòu)體系
目前在高層建筑中常見的結(jié)構(gòu)體系主要有以下四種。第一，框架體系。框架是由柱子和與柱相連的橫梁所組成的承重骨架。框架體系的優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可以形成較大的空間，能滿足各類建筑不同的使用和生產(chǎn)工藝要求，因而應用十分廣泛，可用于各類型的建筑，特別是公共建筑和旅館建筑經(jīng)常采用。框架體系的主要問題是側(cè)向結(jié)構(gòu)剛度差，抵抗水平荷載作用下的變形能力較差。在水平力作用下，框架結(jié)構(gòu)底部各層梁、柱的彎矩顯著增加，從而增大截面及配筋量，并對建筑平面布置和空間有一定的影響。第二，剪力墻體系。剪力墻體系是利用建筑物的內(nèi)、外墻作為承重骨架的一種結(jié)構(gòu)體系。剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度較框架結(jié)構(gòu)為大，因此更適用于層數(shù)較多的高層建筑中。目前多用于40層以下的高層建筑，高度一般不宜超過140米。剪力墻本身把建筑平面化分成若干單元，開間小、變化少，非常適宜高層居住建筑和旅館建筑。此外，剪力墻體系也適用于地震區(qū)建造的高層建筑。剪力墻的存在，使建筑平面布置和使用要求受到一定的限制。所以，一般不用于需要大空間或靈活開間的公共建筑中。第三，框架一剪力墻體系。框架一剪力墻體系即把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起而形成的結(jié)構(gòu)體系。框架一剪力墻體系既有框架平面布置靈活的優(yōu)點，又能較好地承受水平荷載，是目前國內(nèi)外高層建筑中經(jīng)常采用的一種結(jié)構(gòu)體系，可應用于各種類型的建筑中。一般是用于層數(shù)為巧一30層的高層建筑，在12一15層范圍內(nèi)，采用此結(jié)構(gòu)較為經(jīng)濟，框架可以是鋼筋混凝土，也可以是鋼結(jié)構(gòu)，剪力墻采用鋼筋混凝土。第四，框支剪力墻體系。框支剪力墻體系是把剪力墻結(jié)構(gòu)的部分縱橫落在底部一層或數(shù)層不落到底，采用框架支承上部剪力墻，形成了框支剪力墻結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)既育編足底部商店、餐廳等公共用房較大平面空間的需要，又具有較大的抗側(cè)向荷載能力。
2.混凝土工程的特點和要求
由于建筑高度增加，電梯成為建筑內(nèi)部主要的垂直交通工具，并利用它組織方便、安全、經(jīng)濟的公共交通系統(tǒng)，從而對高層建筑的平面布局和空間組合產(chǎn)生了重大影響。需要在底部和不同的高度設置設備層，在樓層的頂部設電梯間和水箱間。建筑平面、立面布置要滿足高層防火規(guī)范的要求。由于高層建筑地下埋深嵌固的要求，一般要有一層至數(shù)層的地下室，作為設備層及車庫、人防、輔助用房等。高層建筑主體是具有特定使用功能(居住、客房、辦公、教室、病房等)的標準層，一般具有統(tǒng)一的層高、開間、進深和平面布局。由于建筑的高度高、體形大，需要更好地處理建筑造型和外飾面。對不同使用功能的高層建筑需要解決各方面的問題。
低層、多層建筑的結(jié)構(gòu)受力主要考慮垂直荷載，包括結(jié)構(gòu)自重和活荷載、雪荷載等。高層建筑的結(jié)構(gòu)受力，除了要考慮垂直荷載作用外，還必須考慮由風力或地震力引起的水平荷載。垂直荷載使建筑物受壓，其壓力的大小與建筑物高度成正比，由墻體和柱子來共同承受。受水平荷載作用的建筑物，可以視為懸臂梁，水平力對建筑物主要產(chǎn)生彎矩，彎矩與房屋高度的平方成正比，即垂直壓力。彎矩對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉力和壓力，建筑物超過一定的高度，由水平荷載產(chǎn)生的拉力就會超過由垂直荷載或地震力的作用而處于周期性的受拉和受壓狀態(tài)。
對于不對稱及復雜體型的高層建筑還需要考慮結(jié)構(gòu)的受扭。因此，高層建筑必須充分考慮結(jié)構(gòu)的各種受力情況，保證結(jié)構(gòu)有足夠的強度。高層建筑要保證結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定性，控制結(jié)構(gòu)水平位移。由于水平荷載產(chǎn)生的樓層水平位移，與建筑物高度的四次方成正比。隨著高度的增加，高層建筑的水平位移增大較強度增大更迅速。過大的水平位移會使人產(chǎn)生不舒服感，影響生活、工作;會使電梯軌道變形;會使填充墻或建筑裝修開裂、剝落；會使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫;水平位移再進一步擴大，就會導致房屋的各個部件產(chǎn)生附加內(nèi)力，引起整個房屋的嚴重破壞，甚至倒塌。必須控制水平位移，包括相鄰兩層的層間位移和全樓的頂點位移。建筑物層間相對位移與層高之比為/H，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的水平荷載，應控制在1/400--1/1200。有抗震設防要求的高層建筑還必須具有一定的延性，使結(jié)構(gòu)在強震作用下，當某一部分進入屈服階段后，還具有塑性變形的能力，通過結(jié)構(gòu)的塑性吸收地震力所產(chǎn)生的能量，使結(jié)構(gòu)可維持一定的承載力。
3.混凝土工程的質(zhì)量控制措施
由于高層建筑上部結(jié)構(gòu)所承擔的垂直荷載和水平荷載大，各種荷載最終要通過地下室和基礎傳遞到地基。因此，對其基礎選型和埋置深度與多層建筑不同。一般根據(jù)上部荷載、結(jié)構(gòu)類型、地基情況和施工的不同綜合考慮，選用筏型基礎、箱型基礎、樁基礎和復合基礎等。為了確保高層建筑的穩(wěn)定性和滿足地基變形的要求。其基礎要有一定的埋置深度。采用天然地基時不小于建筑高度，采用樁基時不小于建筑高度的1/15，樁的長度不計在埋置深度內(nèi)。抗震性高層建筑結(jié)構(gòu)要抵抗豎向和水平荷載，在地震區(qū)，還要抵抗地震作用。在較低的建筑結(jié)構(gòu)中，往往豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設計；隨著建筑高度的增大，水平荷載效應逐漸增大；在高層建筑結(jié)構(gòu)中，水平荷載和地震作用卻起著決定性作用。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，而且還要求有足夠的剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生的位移限制在一定的范圍內(nèi)，以保證建筑結(jié)構(gòu)的正常使用和安全。另外，相對于多層建筑而言，高層建筑相對較柔，因此在地震區(qū)，高層建筑結(jié)構(gòu)應具有足夠的延性。也就是說，在地震作用下，結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段后，仍具有抵抗地震作用的足夠的變形能力，不致倒塌。這樣可以在滿足使用條件下能達到既安全又經(jīng)濟的設計要求。
4.結(jié)語
總之，當前高層建筑施工過程混凝土工程質(zhì)量的控制措施包括施工過程中的工序質(zhì)量控制、工程項目施工中的技術復合制度、質(zhì)量控制點的設立和工程質(zhì)量的預控。
參考文獻
論文摘要：文章針對人防設計的平戰(zhàn)結(jié)合問題，從人防荷載的確定、荷載組合和內(nèi)力分析及構(gòu)造要求等方面介紹了人防結(jié)構(gòu)的設計要點。在防空地下室結(jié)構(gòu)設計中也經(jīng)常會遇到防空地下室的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計問題，協(xié)調(diào)好防空地下室在平戰(zhàn)兩種狀態(tài)下的不同使用要求，已成為結(jié)構(gòu)設計中的一個重要課題。
中圖分類號：TU927文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）18-0029-02
人防工程是戰(zhàn)時防空、保障人民生命安全的重要措施，隨著城市的發(fā)展，人防工程的建設越來越引起人們的重視。防空地下室是人防工程的重要組成部分。與其它類型人防工程一樣，它具有國家規(guī)定的防護能力和各項戰(zhàn)時防空功能，是實施人民防空最重要的物質(zhì)基礎。如何設計好人防工程，使人防工程在戰(zhàn)時能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，這就要求我們設計人員深刻理解并嚴格執(zhí)行《人民防空地下室設計規(guī)范》（GB50038-94），并以此為依據(jù)進行人防工程的設計工作，而且要求建筑結(jié)構(gòu)設計人員對于結(jié)構(gòu)物在核爆動荷載作用下的作用機理及對結(jié)構(gòu)的反應比較了解。根據(jù)《人民防空工程設計規(guī)范》（GB50225-95）及《人民防空地下室設計規(guī)范》（GB50038-94），結(jié)合已設計建成的大量人防工程，現(xiàn)將防空地下室設計中常見的問題進行分析和探討。
一、人防結(jié)構(gòu)設計的特點及原則
（一）人防結(jié)構(gòu)設計的特點
1．人防地下室水平荷載作用及變形特征。（1）風荷載計算均扣除地下室的高度。地下室是否約束、約束的程度與風荷載計算無關。（2）設計設定地下室部分的基本風壓為零；在地上部分的風荷載計算中，自動扣除地下室部分的高度，地下室頂板作為風壓高度變化系數(shù)的起算點。結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應受地下室外的回填土約束程度的影響。（3）由地下室質(zhì)量產(chǎn)生的地震力，主要被室外的回填土吸收。
2．人防地下室豎向荷載作用及變形特征。對于一般結(jié)構(gòu)而言，地下室外的回填土約束對豎向荷載作用幾乎沒有影響。當?shù)叵率页霈F(xiàn)懸挑結(jié)構(gòu)，則地下室外的回填土約束對豎向荷載作用有一定影響。所以，地下室不應有懸挑結(jié)構(gòu)。首選地下室與上部結(jié)構(gòu)整體分析。因為豎向變形的協(xié)調(diào)是非常重要的。當?shù)叵率殷w量、面積很大時，與上部結(jié)構(gòu)所占面積差異太大，如超大地下室、底盤等，此時可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的底面積取外伸2～3跨作為地下室，并與上部結(jié)構(gòu)共同分析。
（二）人防結(jié)構(gòu)設計的原則
人防工程依據(jù)其對沖擊波的防御能力可分為四個抗力等級：6級、5級、B4級和4級。其中4級防御能力最強，等級最高。B4級僅次于4級。按照人防工程“長期堅持、平戰(zhàn)結(jié)合、全面規(guī)劃、重點建設”的建設方針，必須使結(jié)構(gòu)設計做到安全可靠。設計荷載應全面考慮動荷載以及土體作用力、水壓力、結(jié)構(gòu)自重靜荷載及地震荷載的作用，人防工程抗力等級是按照抗核爆炸沖擊波超壓的大小來劃分的。人防工程除戰(zhàn)時受到核爆炸和常規(guī)武器爆炸荷載作用外，在平時使用時，還會受到地震作用。隨著人防工程建設規(guī)模的日益擴大，人防工程結(jié)構(gòu)安全性評價已成為亟待解決的重要問題。
二、人防結(jié)構(gòu)工程設計內(nèi)容與方法
（一）人防工程結(jié)構(gòu)設計概況
某甲類防空地下室總建筑面積7350m2，局部配電房、水泵房、消防水池為非人防區(qū)，其余大部分為人防區(qū)。地下室人防區(qū)分設A、B、C、D共4個六級人防單元，人防單元A為912m2，人防單元B為1580m2，人防單元C為1450m2，人防單元D為1973m2，共計5915m2。本工程抗震設防烈度為7度，地震加速度為0.1g，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。地下室不考慮風荷載作用。地下室梁、板混凝土強度等級均為C30，柱混凝土強度等級按上部結(jié)構(gòu)整體計算所得，采用C40混凝土。
（二）人防地下室底板設計
1．地下室底板人防荷載確定。本工程采用先張法高強預應力管樁，屬有樁基鋼筋混凝土底板，且為飽和土，底板人防荷載取值為25kNm2。
2．地下室底板反向荷載確定。依據(jù)建筑總平面布置圖及室外道路標高系統(tǒng)，本工程設計抗浮水位標高9.2米，即相對標高為-1.05米。底板標高-4.550，底板厚度為0.3米，計算水深3.8米。底板疏水層為100～200mm，以均厚150mm計算，底板自重0.3×25+0.15×20=10.5kNm2，計算反向荷載扣除底板自重為（1.35×38-10.5）1.35=30.5kNm2。
3．底板截面設計。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷載較大，本工程取底板厚度為300mm，保護層厚度50mm，可滿足底板承載力及裂縫寬度0.2mm的要求。最大水頭H為3.8米，底板厚h為0.3米，依據(jù)《高規(guī)》表12.1.9基礎防水混凝土的抗?jié)B等級確定辦法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板設計抗?jié)B等級為0.8MPa。底板設計采用PKPM結(jié)構(gòu)設計軟件進行計算，考慮人防荷載、水浮力的反向荷載并扣除底板自重的倒樓蓋模型進行設計，反向荷載以恒載計算，底板自重為對結(jié)構(gòu)有利恒載，取分項系數(shù)1.0，人防荷載為等效靜荷載，分項系數(shù)為1.0。
（三）人防地下室頂板設計
1．地下室頂板概況。頂板為小區(qū)花園，覆土700mm厚，設計恒載為14kNm2。小區(qū)內(nèi)設有消防車道，消防車荷載按荷載規(guī)范取值，頂板人防等效靜荷載標準值為70KNm2。地下室車庫為6×8米，經(jīng)與設備專業(yè)配合后，地下室凈高應不小于2.8米，即梁高最大為800mm。
2．頂板截面設計。頂板設計采用PKPM結(jié)構(gòu)設計軟件進行計算，考慮人防荷載、覆土荷載，消防車荷載，活載等的單層樓蓋模型進行設計。有限制的梁高，按通常的做法無法滿足大跨度下的大荷載。采用降低底板標高以增加地下室層高為增大梁高拓展空間，這勢必增加地下室的開挖深度，增加工程造價。加大梁寬可以解決配筋率過大的問題，但又造成梁截面過大，形成典型的肥梁胖柱型結(jié)構(gòu)，這也是結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性要求所不容許的。最后經(jīng)過研究采用框架梁端加掖的構(gòu)造措施，梁中間高度為800，支座處高度為1100，這既解決了配筋率超限的問題，又滿足地下室凈高的要求，既節(jié)約了工程造價，又為各設備專業(yè)提供了足夠的空間，實現(xiàn)了工程的可行性。
3．嵌固及后澆帶設計。主樓部分地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，即要滿足人防荷載，覆土荷載及本層活荷載的要求，又要滿足本層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不應小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍的要求，所以在地下室頂板主樓部分的設計中，按主樓整體計算的結(jié)果進行截面設計。本工程總長度達到136.8米，總寬度為70.4米，如何解決溫度應力引起的收縮裂縫則是不容忽視的問題。傳統(tǒng)的做法，地下室頂板底板以30～40米的間距設置800寬的后澆帶，同時注意后澆帶避開坡道及人防口部，后澆帶在頂板覆土之前封閉，并加以養(yǎng)護。傳統(tǒng)的做法也是最有效的做法，經(jīng)驗證明這種做法是防止超長結(jié)構(gòu)溫度應力導致裂縫的最經(jīng)濟的措施。
4．人防口部、人防隔墻及外墻的結(jié)構(gòu)設計。地下室層高3.8米，口部大樣均可套用國標07FG04圖集，人防隔墻及外墻采用單向板模型計算，上部支座為簡支端，下部支座為固定端，人防隔墻按彈塑性模型計算.外墻按彈性模型計算，控制裂縫寬度0.2mm。在外墻施工中施工方反映出一個問題，主樓外側(cè)的柱與外墻整澆在一起，且主樓為小柱網(wǎng)，多為3米多的柱距，柱混凝土強度等級為C40，外墻混凝土強度等級為C30，施工中必然會造成外墻大部分都是C40的混凝土，大面積的高強度混凝土是必然造成大量的水化熱，容易產(chǎn)生大量的收縮裂縫。為解決這一問題，有兩種做法：一是外墻及柱都采用C30混凝土，通過柱軸壓比的等效換算加大主樓柱截面；二是外墻及柱都采用C30混凝土，柱截面不變。以柱兩側(cè)的250厚外墻作為柱截面的翼緣，可以看做是增大了柱截面。以500×500柱為例計算，C40混凝土強度設計值為18.91Nmm2，C30混凝土強度設計值為15.4Nmm2，500×500柱的兩側(cè)可增加翼緣面積為400×250，理論上這種做法是可行且安全的。最終決定施工中采用第二種做法，即不改變柱截面直接降低混凝土強度等級至C30。但由于剪力墻所增加的翼緣面積相對比例較小，無法達到等效軸壓比的要求，故剪力墻部分還是按C40混凝土施工。這種做法亦有其局限性，混凝土強度等級不宜相差大于10，柱截面面積不宜大于500×500。
