1、小高层住宅砼框架结构设计摘要：随着社会的发展与进步，重视住宅砼框架结构设计对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍小高层住宅砼框架结构设计的有关内容。 关键词小高层；钢筋；混凝土；框架；结构设计； 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着社会经济的繁荣，我国小高层建筑发展迅速。设计思想也在不断更新。结构体系日趋多样化。现在越来越多的建筑物使用钢筋混凝土结构，所以钢筋混凝土结构在整个建筑市场起到越来越重要的地位。 一、框架结构的耗能机理框架结构主要是以压弯构件竖向框架柱和以弯剪构件水平框架梁组成的。实际工程计算的例子表明，框架结构的延性很大程度上取决于框架梁和框架柱构件
2、本身的延性和屈服弯矩。在地震作用下，框架结构每经过一个循环，加载时先是结构吸收或储存能量，卸载时释放能量，但两者不相等。两者之差为结构或构件在一个循环中的“耗失能量”(耗能) ，也即一个滞回环内所含的面积。结构吸收的地震能量可以由力位移曲线所包围的面积来表示。 二、结构方案概述某小区的某幢住宅，十二层，一梯两户两单元，对称结构，层高均为 2.90m，建筑物总高 34.80m，长 34.20m，宽14.70m，每层面积 490m2，总面积 5880m2，抗震烈度为 6 度，场地土类别为三类，基本风压：0.60kn/m，采用“多层及高层建筑结构三维分析与设计软件” （SATWE）程序及有关规范对不
3、同的结构方案进行计算并分析比较。 2.1 框架结构此方案的特点是一般用于多层结构及小高层结构，适用高度范围一般为 60.0m 以下（6 度设防） 。框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用较为方便。填充墙可采用轻质隔墙，减轻结构自重。但内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。 2.2 异型柱框架结构这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式，它除了具有框架结构的特点外，与墙同宽的异型柱很好地解决了建筑平面使用问题。根据行业标准砼异型柱结构技术规程JGJl49-2006 第3.1.2 条抗震设计为 6 度时，异型柱结构适用的房屋最大高度为 24m，本工程建筑总高为 34.80m.故不
4、宜采用异型柱框架结构。 2.3 框架剪力墙结构这种结构体系一般用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载。这种结构既具有框架结构布置灵活，使用方便的特点，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。但内凸的框架柱同样影响到户型的实际使用面积及家具布置。 2.4 异型柱框架剪力墙结构这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，异型柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙同宽的异型柱又能更好地解决建筑平面使用问题。 2.5 普通剪力墙结构这种结
5、构体系一般用于高层结构住宅，尤其在30 层左右的高层住宅结构设计中应用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，与墙同宽的剪力墙很好地解决了建筑平面使用问题。 三、结构抗震性能的比较 3.1 框架结构一般用于多层及小高层结构，即 10 层以下或建筑物高度 H 小于 28.0m，对 H 大于 30.0m 的框架结构，在抗震设防烈度为 6 度地区， 高规第 4.8.2 条规定，抗震等级为三级，SATWE 程序计算结果显示，此结构在水平荷载（风荷载及地震荷载）的作用下，水平位移及层间位移为最大（1/1200） ；由于框架柱作为唯一的抗水平力构件，轴压比限值为 0.90，故框架柱截面尺寸较大
6、，内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。而且，最为严重的是，由于建筑的平面使用或立面造形的要求，经常出现框架两一端搁置在柱上，另一端搁置在梁上；或几根框架柱并不在一条轴线上，往往出现单跨框架的现象，成为抗震薄弱环节。所以，在考虑抗震设防要求的结构中，由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，特别是采用砌体填充墙时，地震中填充墙损坏严重，修复费用很高。故对高层结构不宜采用。 3.2 异型柱框架结构异型柱在受剪承载力、节点承载力和延性等受力性能方面比普通矩形柱差，在水平地震作用下，柱内钢筋的粘结锚易遭受破坏，对抗震性能有不利影响。因此，钢筋砼异型柱框架及框架抗震墙结构的房屋应在一
7、定的高度及适用范围内应用，而不能等同于一般的钢筋砼结构。根据砼异型柱结构技术规程适用于总高度小于 24m的房屋。当建筑的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。所以，异型柱框架结构相比较而言，抗震性能为最差。 3.3 框架剪力墙结构一般用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小，轴压比限值较框架结构放宽，但考虑框架柱的构造要求，及实际计算中若轴压比大于 0.90，则柱配筋较大，所以在小柱网的住宅中，与框架结构相比，柱截面尺寸与不可能小很多，同样存在上述建筑使用问题。 3.4
8、 异型柱框架剪力墙结构这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，异型柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙同宽的异型柱又能更好地解决建筑平面使用问题。6 度地区，框架剪力墙结构总高度不得超过 45.0m，柱中距不大于 7.20m.抗震等级之所以异形柱有上述的限制条件，主要是异形柱的肢长较短，当建筑的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。在 6 度设防地区，建筑物高度大于 18.0m 抗震等级即为三级，这点较框架结构（60.0m）严格。3.5 普通剪力墙结构一般用于高层结构住宅，尤其在 30 层左右的高层住
9、宅结构设计中应用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，适当部位开结构洞，以轻质填充墙代替，以减轻结构自重及工程造价，可使各墙段刚度均匀，抗震性能好，水平位移及层间位移大大减小，尤其在户型的实际使用面积及家具布置中。四、计算结果的比较根据以上计算结果： 地震周期。框架结构最大(T 1=1.6463S)，短肢剪力墙结构最小，异型柱剪力墙结构次之，其余结构相差不大。显然，这是与结构的刚度有直接关系。 水平地震剪力。框架结构最小(1347.7 7f)，短肢剪力墙结构最大，异型柱剪力墙结构次之，其余结构相差不大。显然，这是与结构的地震周期是一致的。 最大层间位移。框架结构最大(D xh=1
10、455)，短肢剪力墙结构次之(13591)，其余结构相差不大。显然，这是与结构的刚度是一致的。 结构自重。框架结构最大，其余结构相差不大(约 8300t)。活载相差不大(约 600t)。恒载占总重量的百分比为 9 3以上，故在高层计算中，一般可不考虑恒活最不利组合，这对计算结果几乎无影响。 砼用量。短肢剪力墙结构与异型柱剪力墙结构较大(约 146m3)，其余结构相差不大(约 1333)。相差了 14613.1=1.1 倍。钢筋用量。短肢剪力墙结构与异型柱剪力墙结构较大(约 l 85f)，其余结构相差不大(约 16.0t)。相差了 18.516.0=1.15 倍。这是由于前者结构的最小配筋率要求较高。结束语 钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，它的设计质量,密切决定到人民生命财产的安全,所以在结构设计过程中应充分注意各个方面可能产生的问题，以一个严谨的态度对待，这样才能保证整个建筑工程的顺利实施。 参考文献 【1】程全丰.钢筋混凝土框架结构设计的几个问题分析J.今日科苑. 2008.(08).176. 【2】GB 5001022010，混凝土结构设计规范S. 【3】高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ 3-2010.中国建筑工业出版社.
