高层钢筋混凝土建筑结构设计研究.pdf

高层钢筋混凝土建筑结构设计研究高层钢筋混凝土建筑结构设计研究导言导言现阶段，城市不断扩张，民用高层建筑数量持续增加，成为了现代工程建设中的一项重要内容。在高层建筑项目落实中，对建筑结构进行优化设计具有重要的现实意义，其是对设计单位结构设计的有效补充，确保建筑结构设计方案与相关规范要求相符，并在保证结构安全的基础上有效控制建造成本。工程概况工程概况某高层住宅楼项目，地上27 层、地下2 层，总高度为91.3m，总建筑面积28584.02。此住宅楼设计采用剪力墙结构，地下 2 层是停车场。高层建筑剪力墙结构的优、劣势高层建筑剪力墙结构的优、劣势在建筑结构设计中，结构体系选型十分重要，直接影响到结构安全性、抗震性能、造价以及后期的使用功能。我国现代民用高层钢筋混凝土建筑结构常见的有以下几种：框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构。本高层住宅楼项目采用的是剪力墙结构，此种结构在高层住宅中的应用之分普遍，与住宅的墙体多、面积不大的特点相适应，相应的此种结构往往不适宜公共建筑。剪力墙结构体系有其优势、也有其劣势，具体归纳如下：1.1.优势优势承重墙、分隔墙连成整体，经济性良好，尤其在高层宾馆、住宅等十分适用；简洁、宽敞，用户可根据实际需求改造，使用功能较好；抵抗水平荷载能力强，侧移小；结构质量大，可吸收更多的地震能量，安全性高。2.2.劣势劣势抗侧移刚度大，因此某些情况下易引发强烈地震反应，威胁结构安全；结构延性较差，由于采用的是构造配筋，配筋率不高，虽然结构较为灵活，但是延性却受到了影响。结构设计优化原则结构设计优化原则基于高层建筑剪力墙结构的优、劣势分析，在结构设计时必须做好相关优化工作，本项目通过对原方案的计算分析发现，设计比较保守，结构位移角较小，具有一定的优化空间，因此决定遵照以下几点原则开展优化工作：确保结构整体安全、可靠；确保结构刚度合理，对特殊部分需做好加强处理；允许减小结构构件，但是必须经审核通过方可执行；合理控制建筑造价，获得更大的经济效益。结构设计优化方案结构设计优化方案1.1.优化方案优化方案（1）调整剪力墙边缘构件范围：通过对原设计方案的计算分析显示，剪力墙边缘构件范围较大，现决定以 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）为准，合理减小剪力墙边缘构件范围。（2）优化剪力墙布置：对原设计方案中的剪力墙布置进行优化，调整楼、电梯形成的核心筒与结构平面四角部的剪力墙，以优化 X、Y 向抗侧刚度。具体优化方案如下：将部分“一”字型剪力墙，调整为“T”、“L”形剪力墙；将部分过长剪力墙肢，调整为带翼缘剪力墙；在大片剪力墙开设洞口，调整墙肢长度。2.2.优化结果优化结果本项目优化后与原设计方案下的结构振型周期、最大楼层位移、层间位移角的对比情况，具体如表 1 所示。根据表 1 数据显示，优化后与原设计方案的各项指标均满足规范要求。根据最大层间位移相关数据显示，原设计方案较为保守，远小于规范要求，优化后，适当减小了结构抗侧刚度，最大楼层位移由原本的49.00、52.59（地震 X、Y 向）与 28.83、46.86（风荷载 X、Y 向），升至 59.12、53.25（地震 X、Y 向）与34.18、49.61（风荷载 X、Y 向）；最大层间位移角由原本的 1/1458、1/1198（地震 X、Y 向）与 1/2587、1/1613（风荷载 X、Y向），升至 1/1386、1/1363（地震 X、Y 向）与 1/2166、1/1519（风荷载 X、Y 向）。由此可知，在保证结构安全的基础上，其经济性有所增加。优化后，X、Y 地震作用下的楼层剪力也均有所下降，周期增加，结构延性增强，地震抵抗作用更佳。结束语结束语综上所述，高层建筑结构优化设计是保证建筑使用安全与可靠度的关键所在，此项工作较为复杂、繁琐，必须处理好构件与结构关系，以获得最佳受力状态，传力简单、承载性良好，每一个构件均实现协调运行。在保证结构安全可靠的基础上，结构优化也必须考虑建筑的经济性问题，合理控制材料用量，实现成本的有效降低与效益的增加。