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淺談小高層住宅的設(shè)計工學論文
【摘要】小高層設(shè)計時如何把握好合理性，經(jīng)濟性至關(guān)重要。在規(guī)范允許范圍內(nèi)，合理把握關(guān)鍵部位及次要構(gòu)件，什么地方應(yīng)加強，什么地方可以放松，對于整個建筑物保證安全及降低造價影響巨大，這也是我們在今后的設(shè)計中要不斷提高及改進的。
【關(guān)鍵詞】小高層；住宅；設(shè)計
【Abstract】Design of small high-level grasp the reasonableness of how the economy is essential. In the framework of norms to allow a reasonable grasp the key location and a secondary component, what should be strengthened, and what can be relaxed, for the entire building to ensure safety and reduce the iMPact of the enormous cost, that is what we in the future to continuously improve the design and improvement.
【Key words】Small top; Residential; Design
近期，小高層住宅大量涌現(xiàn)，如何在設(shè)計過程中使結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟合理已成當務(wù)之急。由于目前的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計大多數(shù)是根據(jù)已經(jīng)確定好的平面和豎向布置，先假定好構(gòu)件尺寸，通過電算，電算一般是個別指標超限，則對這部分進行調(diào)整，至于整個方案是否完善，構(gòu)件尺寸假定是否太大，則心中無底。很多時候都會產(chǎn)生不必要的浪費。另外，住宅布置有時候建筑考慮立面和內(nèi)部空間，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很多不合理之處。例如：某些剪力墻布置不均勻，產(chǎn)生剛度偏心和扭轉(zhuǎn)；多處形成一字型短墻；頂部布置共享空間，產(chǎn)生平面不規(guī)則等，這些形式對結(jié)構(gòu)受力及抗震均不利。因此我們在設(shè)計時必須強調(diào)概念設(shè)計，在平面布置和構(gòu)造設(shè)計上使結(jié)構(gòu)更趨合理，做到經(jīng)濟合理。
1． 總體指標控制
計算判斷結(jié)構(gòu)抗震是否可行的主要依據(jù)是在風荷載和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，結(jié)構(gòu)的振型曲線，自振周期以及風荷載和地震作用下建筑物底部剪力和總彎矩是否在合理范圍中。總體指標對建筑物的總體判別十分有用。譬如說若剛度太大，周期太短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，造成不必要的材料浪費；但剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，影響建筑物的使用。合理的剛度是多少，筆者建議對于小高層住宅μ/H取1/2500~1/3500，剛重比在10~15之間是比較合理的。周期約為層數(shù)的0.06~0.08倍之間。另外，對結(jié)構(gòu)布置扭轉(zhuǎn)的控制：在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍。當然，筆者建議對于頂層構(gòu)件可不考慮在內(nèi)，否則很難滿足上述指標。
2． 基礎(chǔ)設(shè)計
目前的短肢剪力墻體系小高層由于考慮埋置深度的要求，一般均設(shè)置地下室�；A(chǔ)則采用樁筏基礎(chǔ)。如何對樁進行合理選型，將對整個地下室設(shè)計的經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響。例如某一工程，上部十八層帶一地下室，根據(jù)勘察報告，采用400預(yù)應(yīng)力管樁，可選樁長有樁長25m，單樁承載力特征值Ra=900KN，樁長34m，單樁承載力特征值Ra=1300KN。采用25m樁需要290根，采用34m樁需要200根。從樁本身比較兩種方案，總的樁延米數(shù)量相當，但采用25m樁為滿樘布置，筏板厚需1200mm，而采用34m樁為墻下布置，筏板可減至900mm，經(jīng)濟性明顯。因此，筆者認為基礎(chǔ)選型應(yīng)作方案比較，才能選定經(jīng)濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值，則應(yīng)考慮樁沖切，角樁沖切，墻沖切及板配筋等多方面的因素。另外，筏板長度的設(shè)置也須我們研究探討，由于考慮地下室的使用合理性，常規(guī)我們采用設(shè)置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用是明顯的，但也給施工帶來了不少麻煩，甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層，長寬均達100m以上，中間就設(shè)置幾條后澆帶，也沒有其他措施，筆者認為是不妥當?shù)摹?/p>
3． 剪力墻設(shè)計
3.1布置。剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且X，Y兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免一字形剪力墻，若出現(xiàn)則應(yīng)布置成長墻（h/w>8）；應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上,若無法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱,當梁高大于墻厚的2.5倍時，應(yīng)計算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件兩個方向均應(yīng)布置成長墻；規(guī)范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍以下為短墻，大于8倍則為普通墻，這就引起高厚比為7.9倍及8.1倍的兩種墻的受力特性截然不同，而配筋亦大相徑庭，這顯得比較機械而不合理，因此筆者建議布置長墻時高厚比能大于9。
3.2配筋及構(gòu)造。對于小高層住宅來說,剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟性具有十分重要的作用。
3.2.1剪力墻墻體配筋（以200厚墻體為例）一般要求水平鋼筋放在外側(cè),豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。筆者建議加強區(qū)10@200，非加強區(qū)8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體配筋大多由水壓力，土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，而由于簡化計算經(jīng)常由豎向筋控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。地下部分墻體鋼筋保護層按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》第4.1.6條規(guī)定：迎水面保護層應(yīng)大于50mm，且在保護層內(nèi)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第9.2.4條規(guī)定增設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片。在這種情況下，很多設(shè)計人員在進行外墻裂縫驗算時有效截面高度仍按保護層50mm計算，筆者認為是不妥當?shù)�。當采取了雙向鋼筋網(wǎng)片后，計算保護層厚度至少可按30mm來取值，這對節(jié)省墻體配筋效果相當明顯。
3.2.2剪力墻按規(guī)范應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，一.二級抗震設(shè)計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；其余剪力墻應(yīng)按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第7.2.17條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。本節(jié)僅就構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋作一點討論。筆者認為首先要區(qū)分剪力墻的受力特性及類別，即：普通剪力墻（長墻），短肢剪力墻，小墻肢和一個方向長肢墻而另一方向?qū)俣讨珘韰^(qū)別對待配筋。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強區(qū)0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，應(yīng)按高規(guī)第7.1.2條控制配筋率加強區(qū)1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應(yīng)嚴格按高規(guī)控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設(shè)計，并應(yīng)控制其縱向鋼筋配筋率加強區(qū)1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋，筆者認為這并不妥當，建議有兩種方法。其一，計算中另一方向短肢不進人剛度，則配筋可不考慮該方向短肢影響；其二，計算中短肢進人剛度，則配筋中應(yīng)考慮該方向短肢的不利影響。建議該短肢配筋率加強區(qū)1.0%，一般部位0.8%。
3.2.3剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，在地震作用下彎矩、剪力很大，有時很難進行設(shè)計，如果加大連梁高度，配筋值有時反而更大。連梁高度一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算到樓面標高。對于門洞，上述所示情況梁的高度是一樣的；但對于窗洞，連梁高度如果從窗洞算到上一層窗底，有時則高度太高，這樣高跨比太大，并且與計算圖形不符，相應(yīng)配筋亦較大，不合理。筆者建議，連梁高度計算與設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定從洞頂算到樓板面或屋面，對于窗洞樓面至窗臺部分可用磚或其他輕質(zhì)材料砌筑。對于窗臺有飄窗時，可再增加一根梁，兩根梁之間用磚填充。連梁配筋應(yīng)對稱配置，腰筋同墻體水平筋。
3.2.4目前，各設(shè)計院在剪力墻的樓層處均設(shè)置暗梁，而對暗梁的作用及配筋亦各有理解。筆者認為對于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，如剪力墻周邊僅有柱而無梁時，則設(shè)置暗梁，并且要求剪力墻兩端是明柱，這是因為周邊有梁柱的剪力墻，抗震性能要比一般剪力墻要好。剪力墻結(jié)構(gòu)則沒有這方面的要求，在墻板交接處設(shè)置暗梁對加強墻體整體性作用還是有的，但究竟有多大則無從確定。因此筆者認為，就目前而言，在樓層位置設(shè)置暗梁是可行的，但沒有必要設(shè)置太大斷面及配筋，建議底部加強區(qū)斷面可取墻厚×300，配筋上下各216，一般部位斷面可取墻厚×250，配筋上下各214即可�？傊�，小高層設(shè)計時如何把握好合理性，經(jīng)濟性至關(guān)重要。在規(guī)范允許范圍內(nèi)，合理把握關(guān)鍵部位及次要構(gòu)件，什么地方應(yīng)加強，什么地方可以放松，對于整個建筑物保證安全及降低造價影響巨大，這也是我們在今后的設(shè)計中要不斷提高及改進的。
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