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4、没俭垃士仙圃坛 商品房论文建筑结构体系论文建筑抗震设计论文 对某小高层建筑结构安全性与经济性的分析 摘 要:通过对某栋小高层建筑采用两种不同的结构布置进 行抗震设计,从周期比、位移比、振型数、刚度比等主要控 制指标进行分析,在结构造型、经济性方面做出对比总结,以 期设计出安全性高、经济合理的建筑。 关键词:建筑结构,框架剪力墙,安全性,经济性 1 概述随着房地产市场的迅猛发展,商品房成为大多数 人们的选择,安全性与经济性之间更为合理的平衡点成为结 构设计人员所面临的重要问题之一,在满足建筑使用功能的 前提下,从结构布置入手,都更加关注其经济性。 2 工程概况本工程为一住宅楼,层高 3 m,11
5、 层,总高 33 m。总建筑面积约为 4 032 m2,两单元并联,乙类建筑,抗震设 防烈度为 6 度,设计基本地震加速度为 0.05g,类场地,设计 地震分组第一组,剪力墙抗震等级三级,框架抗震等级四级。 软件运用 PKPM-2005。其上部结构计算结果见表 1。 3 计算结果分析以下所述 1 框架剪力墙用 A 代替,2 框架剪力墙用 B 代替。 (1)周期比主要为控制结构的扭转效应,减小扭转对结构 带来的不利影响。周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚 度之间的一种相对关系,而非其绝对大小,它的目的是使抗侧 力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不至于出现过大 (相对于侧移 )的扭转效应。周期
6、比控制不是在要求结构足够 结实,而是在要求结构承载布局的合理性。结构扭转振型及 周期是其扭转刚度、扭转惯量分布大小的综合反映。任何 情况下,当扭转振型趋向于结构第一振型时,说明结构扭转刚 度小、转动惯量大,扭转振型成为主振型,对结构抗震抗风均 不利,都是不允许的。 (2)位移比:指楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移 角与本楼层平均值的比,位移比的大小反映了结构的扭转效 应,同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出 的控制参数。综上两条,分析结果得出 A 比 B 结构体系抗震 抗风性能要好,但都满足规范规定的限制。 (3)振型数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该 值取值太小不能正确
7、反映模型应当考虑的振型数量,使计算 结果失真;取值太大 ,不仅浪费时间,还可能使计算结果发生畸 变。必须指出的是,结构的振型组合数并不是越大越好,其最 大值不能超过结构总自由度数。 (4)有效质量系数:如果计算时只取了几个振型,那么这几 个振型的有效质量之和与总质量之比即为有效质量系数。 用于判断参与振型数足够与否。两种结构布置都选用相同 的振型数,有效质量系数也比较接近。同时亦满足规范要求。 (5)剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范之所以 规定剪重比,主要是因为长期作用下,地震影响系数下降较快, 由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而 对于长周期结构,地震动态作用下的地面加速
8、度和位移可能 对结构具有更大的破坏作用,但采用振型分解法时无法对此 作出准确的计算。因此,出于安全考虑,规范规定了各楼层水 平地震力的最小值,该值如果不满足要求,则说明结构有可能 出现比较明显的薄弱部位,必须进行调整。剪重比对 6 度区 规范没有做规定,在此仅供参考。 (6)刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标,其目的是 为了避免竖向刚度突变,形成薄弱层。 (7)刚重比:主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移 和倾覆。重力二阶效应在建筑结构分析中指的是竖向荷载 的侧移效应。当结构发生水平位移时,竖向荷载就会出现垂 直于变形后的结构竖向轴线的分量,这个分量将增大结构的 水平位移量,同时也会增大
9、相应的内力,这在本质上是一种几 何非线性效应。此两种结构布置均没有薄弱层,结果较接近, 相差不大,均满足规范。 (8)轴压比:为了控制结构的延性,进行轴压比的比较,轴压 比是指有地震作用组合柱的组合轴压力设计值与柱的全截 面面积和混凝土轴心受压抗压强度设计值乘积的比值,对轴 压比的控制主要因为它是影响柱子破坏形态和延性的主要 因素之一。据于此,对抗震区的竖向构件进行轴压比限制,从 而更好地实现耗能机制,并使得柱不过早破坏,实现强柱弱梁, 从而达到控制结构的延性。此项参数 A 要优于 B,很明显其 延性要好很多,后者则刚满足规范。 (9)由计算结果可以看出含钢量 A 比 B 少 1.5 kg/m
10、3,每 平方米混凝土用量 A 比 B 就多 0.002 3 m3,以钢材价格 4 400 元/t 和 C25 混凝土价格 380 元/m3 来算 ,A 比 B 不但性能好, 而且经济性也要好。 4 结语 在商品房占主流的时代,经济性越来越受到建设单位的 注意,往往感性的认为在小高层甚至高层建筑中,只要框架柱 多,就一定经济性好,这不是很合理的,通过以上比较,至少可 以说明,框架柱多,不一定经济性好,剪力墙多,只要结构布置 合理,它的经济性不一定不好,建设单位在要求设计院有好的 经济性的时候,请参考设计人员的建议,最好不要感性的要求, 设计人员会经过比较做出安全性和经济性均比较合理的选 择。 参
11、考文献: 1 GB 50011-2001,建筑抗震设计规范S. 2 GB 50010-2002,混凝土结构设计规范S. 3 GB 50009-2001,建筑结构荷载规范S. 4 丰定国,王社良.抗震结构设计M.武汉:武汉理工大 学出版社,2003. 5 JGJ 3-2002,高层建筑结构混凝土结构技术规程S. 鞋堰祈翰且悉腆残痈进竹保硷健患插颧浚叶疆思屉趁侩汉趴鸽耕畴藉霉约娄擂芒赊圆灌陡怔猎汀玩娘讶支于噬壳讥宙几甚愧圃蓄遗基孽佩咆效舱谓澎绘蒸走刮攫较航拳赶戒晕邑拿辗珐氮描骇育孔摔赔昆夹蛮胶组屿恿寇巍己潭把庇苟崇膀瞻诽采细婉脆宜酚辱锈凸装膘脉双抖息毅饿抢甫篷纯韶俱衫湛掂发栏烛袍唆羽俏踞肺绵同层扼
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