建筑結(jié)構(gòu)論文：對某小高層建筑結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟性的分析

1、建筑結(jié)構(gòu)論文 ：對某小高層建筑結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟性的分 析摘 要 :通過對某棟小高層建筑采用兩種不同的結(jié)構(gòu)布置進 行抗震設(shè)計 ,從周期比、位移比、振型數(shù)、剛度比等主要控制 指標(biāo)進行分析 ,在結(jié)構(gòu)造型、經(jīng)濟性方面做出對比總結(jié),以期設(shè)計出安全性高、經(jīng)濟合理的建筑。關(guān)鍵詞 :建筑結(jié)構(gòu) ,框架剪力墻 ,安全性 ,經(jīng)濟性1 概述隨著房地產(chǎn)市場的迅猛發(fā)展, 商品房成為大多數(shù)人們的選擇 ,安全性與經(jīng)濟性之間更為合理的平衡點成為結(jié) 構(gòu)設(shè)計人員所面臨的重要問題之一,在滿足建筑使用功能的前提下 ,從結(jié)構(gòu)布置入手 ,都更加關(guān)注其經(jīng)濟性。2 工程概況本工程為一住宅樓 ,層高 3 m,11 層 ,總高 33 m?？偨ㄖ?/p>

2、積約為 4 032 m2，兩單元并聯(lián)，乙類建筑，抗震設(shè) 防烈度為6度,設(shè)計基本地震加速度為 0.05g, H類場地，設(shè)計地 震分組第一組 ,剪力墻抗震等級三級 ,框架抗震等級四級。軟 件運 用 PKPM-2005 。 其 上 部結(jié) 構(gòu) 計 算結(jié) 果 見 表 1。表1上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果頊次1框架一剪力埴2柑;聖一剪力墻規(guī)范條文権架柱底部地震傾覆力 矩打結(jié)構(gòu)總底郁就粒刀 矩之比/冬4 6732. 25偽規(guī)乩1.3周期比0,甜().K7(髙規(guī) 4.3+5最大扭轉(zhuǎn)鉉移比L 251. 28（I 高規(guī)M 3.5、收抗規(guī)左4 3最大值IS間世移角 （層數(shù)）1/ 590(6. 71/1 301( 6)縞規(guī)丄6.

3、 32121(高煤加* 1. 12右效質(zhì)圮系數(shù).99. 6799. 65Y96.抽96. 62堪鹿眄乘比f徒(L 970. 93高規(guī)J3.1 ）3、抗他滋2.5剛度比1. 311. 25(崙風(fēng)4 4. 2 .抗S4S3.4. 2-2剛乘比X5. 304, 9K縞 W5.4.45. 5H丄43軸壓比柱(1 620. 871W5規(guī)粧4.Z 7. 2. 14 或抗規(guī)甌3. 7,6.4. 6墻0 750. 67含鋼盤（此含鋼凰不包括基礎(chǔ)裁腳火樣、樓梯Ukg-nr 24142. 5每平方米混舉上用址0. 247 50. 245 23計算結(jié)果分析以下所述 1框架一剪力墻用 A代替,2 框架一剪力墻用B代替

4、。（1）周期比主要為控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度 之間的一種相對關(guān)系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側(cè)力 構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至于出現(xiàn)過大（相對于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實 而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振型及周期是 其扭轉(zhuǎn)剛度、扭轉(zhuǎn)慣量分布大小的綜合反映。任何情況下 , 當(dāng)扭轉(zhuǎn)振型趨向于結(jié)構(gòu)第一振型時 ,說明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度小、 轉(zhuǎn) 動慣量大 ,扭轉(zhuǎn)振型成為主振型 ,對結(jié)構(gòu)抗震抗風(fēng)均不利 ,都是 不允許的。(2) 位移比 :指樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移 角與本樓層平均值的比 ,

5、位移比的大小反映了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效 應(yīng),同周期比的概念一樣都是為了控制建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)提出 的控制參數(shù)。綜上兩條 ,分析結(jié)果得出 A 比 B 結(jié)構(gòu)體系抗震 抗風(fēng)性能要好 ,但都滿足規(guī)范規(guī)定的限制。(3) 振型數(shù)是軟件在做抗震計算時考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量 ,使計算結(jié) 果失真 ;取值太大 ,不僅浪費時間 ,還可能使計算結(jié)果發(fā)生畸 變。必須指出的是 ,結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)并不是越大越好,其最大值不能超過結(jié)構(gòu)總自由度數(shù)。(4) 有效質(zhì)量系數(shù) :如果計算時只取了幾個振型 ,那么這幾 個振型的有效質(zhì)量之和與總質(zhì)量之比即為有效質(zhì)量系數(shù)。用 于判斷參與振型數(shù)足夠與否。兩種結(jié)構(gòu)布置

6、都選用相同的振 型數(shù) ,有效質(zhì)量系數(shù)也比較接近。同時亦滿足規(guī)范要求。(5) 剪重比是抗震設(shè)計中非常重要的參數(shù)。 規(guī)范之所以規(guī) 定剪重比 ,主要是因為長期作用下 ,地震影響系數(shù)下降較快 ,由 此計算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小。而對于 長周期結(jié)構(gòu) ,地震動態(tài)作用下的地面加速度和位移可能對結(jié) 構(gòu)具有更大的破壞作用 ,但采用振型分解法時無法對此作出 準(zhǔn)確的計算。因此 ,出于安全考慮 ,規(guī)范規(guī)定了各樓層水平地 震力的最小值 ,該值如果不滿足要求 ,則說明結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn) 比較明顯的薄弱部位 ,必須進行調(diào)整。 剪重比對 6 度區(qū)規(guī)范沒 有做規(guī)定 ,在此僅供參考。(6) 剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則

7、的重要指標(biāo),其目的是為了避免豎向剛度突變 ,形成薄弱層。(7) 剛重比 :主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 ,以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移 和傾覆。重力二階效應(yīng)在建筑結(jié)構(gòu)分析中指的是豎向荷載的 側(cè)移效應(yīng)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生水平位移時 ,豎向荷載就會出現(xiàn)垂直于 變形后的結(jié)構(gòu)豎向軸線的分量 ,這個分量將增大結(jié)構(gòu)的水平 位移量 ,同時也會增大相應(yīng)的內(nèi)力 ,這在本質(zhì)上是一種幾何非 線性效應(yīng)。此兩種結(jié)構(gòu)布置均沒有薄弱層 ,結(jié)果較接近 ,相差 不大 ,均滿足規(guī)范。(8) 軸壓比 :為了控制結(jié)構(gòu)的延性 ,進行軸壓比的比較 ,軸壓 比是指有地震作用組合柱的組合軸壓力設(shè)計值與柱的全截 面面積和混凝土軸心受壓抗壓強度設(shè)計值乘積的比值,對軸壓

8、比的控制主要因為它是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要 因素之一。據(jù)于此 ,對抗震區(qū)的豎向構(gòu)件進行軸壓比限制,從而更好地實現(xiàn)耗能機制 ,并使得柱不過早破壞 ,實現(xiàn)強柱弱梁 , 從而達(dá)到控制結(jié)構(gòu)的延性。 此項參數(shù) A 要優(yōu)于 B, 很明顯其延 性要好很多 ,后者則剛滿足規(guī)范。(9) 由計算結(jié)果可以看出含鋼量 A比B少1.5 kg/m3,每平 方米混凝土用量 A比B就多0.002 3 m3,以鋼材價格4 400元 /t和C25混凝土價格380元/m3來算,A比B不但性能好，而且 經(jīng)濟性也要好。4 結(jié)語在商品房占主流的時代, 經(jīng)濟性越來越受到建設(shè)單位的注意 ,往往感性的認(rèn)為在小高層甚至高層建筑中 ,只要框架柱 多,就一定經(jīng)濟性好 ,這不是很合理的 ,通過以上比較 ,至少可 以說明 ,框架柱多 ,不一定經(jīng)濟性好 ,剪力墻多 ,只要結(jié)構(gòu)布置 合理 ,它的經(jīng)濟性不一定不好 ,建設(shè)單位在要求設(shè)計院有好的 經(jīng)濟性的時候 ,請參考設(shè)計人員的建議 ,最好不要感性的要求 , 設(shè)計人員會經(jīng)過比較做出安全性和經(jīng)濟性均比較合理的選 擇。