某高层住宅的结构设计关键点及应对措施论文_许准

【摘要】以江苏昆山地区某典型高层住宅为例，本文讨论了一般高层住宅结构设计中的关键点，并提出了对这些关键点的应对措施。

【关键词】高层住宅、虚刚、经济性指标

一、项目基本情况

本项目位于江苏省昆山市花桥镇，昆山花桥国际商务城内，地上建筑面积为35178 m2，共26层，底部带两层商业裙房。建筑最高点82.5m，结构高度78.7m。塔楼的高宽比为4.77。

地上根据建筑功能及划分，共设置两道结构缝，分为三个结构单体，从左往右依次为：A区、B区、C区。

该项目的设计基本参数和建筑分类等级取值如下：

抗震设防烈度：7度；建筑场地类别：Ⅳ类；多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08；基本风压：0.45（kN/m2）；特征周期Tg=0.656s；地面粗糙度 B类；风荷载体型系数：X：1.4；Y：1.5；基本雪压：0.50（kN/m2）；

二、设计要点

1、剪力墙的“虚刚”

以B区塔楼为例，如图1，楼、电梯间位于主体结构北侧，该处剪力墙凸出主体，与主体连接较弱，应考虑其“虚刚”影响。本工程在设计中，已按照去除外凸楼、电梯间剪力墙复核结构高宽比以及结构位移指标。经复核，不考虑楼、电梯间的楼层有效宽度为13.70m，相应结构高宽比=78.7/13.7=5.75<6；去除外凸楼电梯间剪力墙之后，结构位移指标也满足规范要求。

图1 B区塔楼考虑虚刚影响的剪力墙

2、小偏拉墙肢的校核

以B区为例，当结构采用SATWE进行内力计算时，底部楼层部分墙肢呈现小偏拉受力形式，故在模型计算时，应当在特殊构件定义中将此处剪力墙定义为双肢墙，并补充计算小偏拉墙肢中震不屈服下拉应力。当中震下墙肢拉应力小于混凝土1.0ftk时，通过加强墙体配筋抵抗小震下的拉应力并复核墙肢裂缝；当中震下墙肢拉应力大于混凝土1.0ftk时，应按该小偏拉墙肢小震下刚度退化复核结构的位移指标[1]。

3、1#楼地上结构经济性指标测算

（1）布墙率

以B区塔楼标准层为例，标准层结构面积为416.6m2，剪力墙投影面积为23.9m2，

经计算，B区地上结构剪力墙布墙率为5.7%，参照《中海地产结构设计限额控制指标》，对于中等高层住宅（60m≤建筑高度≤80m），布墙率的限额为6.5%，经复核，AC区的布墙率指标也均为5.7%左右，故本工程的布墙率在合理范围内。

（2）1#楼用钢量统计如下表：

经上表统计得，A、B、C区地上主体结构用钢总量为1914.7 t，地上建筑总面积为35178m2，经计算，单位面积平均用钢量为54.4Kg/m2。

一般对于抗震设防烈度为7度、Ⅱ类场地土、80m高剪力墙住宅含钢量为50~52kg/m2较为合理。本工程为Ⅳ类场地土，指标正常增加5%~8%，即52.5~56Kg/m2，故本工程用钢量较为合理[2]。

4、连廊楼板加强措施

塔楼在北侧两个楼电梯井筒间设置了开敞式走廊，走廊两侧均为开洞。由于走廊两边梁间楼板宽度（含梁宽）为1700mm，不满足高规3.4.6条：“开洞后，每一边的楼板净宽度不应小于2m”的要求，将北侧边梁往外挑出300mm，以满足规范要求。

另外，连廊处的楼板已按照弹性板设计，板厚和配筋也进行了适当加强。

5、采用铝模施工的建筑外墙优化设计

根据建设单位要求，本项目将采用的是铝模施工工艺，原有的外墙材料和砌筑模式已经不能满足施工要求，故本项目设计了全新的外墙构造体系，如下图所示。该形式的外墙既能满足建筑防水和保温的要求，又兼顾了结构强度和耐久性的要求。

三、结论

不难发现，做好高层住宅的结构设计，往往需要关注以下几个方面：

1、控制高宽比、选取合理的结构体系。高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制，控制高宽比是合理的结构体系的前提。

2、提供足够的安全储备，保证实现抗震设计的“三水准”设防要求。本项目为框剪结构体系，尤其需要注意二道防线的设置要求，保证框架和剪力墙结构根据各自的受力特性协同工作。

3、良好的经济性指标。对于建设单位来说，良好的经济性是评判结构体系是否合理的主要指标，因此在结构设计中如何在保证结构承载力、延性、耐久性等满足国家规范的前提下，能够实现良好的经济指标是值得继续探讨和研究的方向。

【参考文献】

[1] 徐紫鹏等.受拉钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验与数值模拟研究[J]. 建筑结构. 2017 (11)

[2] 康志宏.高层剪力墙结构住宅优化设计研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库.清华大学.2014

论文作者:许准

论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷第18期

论文发表时间:2020/1/14

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