小高层住宅设计指标及优化分析

2020-11-06 05:25:13 中国房地产业·上旬 2020年10期

张彩凤

【摘要】本文选取三栋七十到八十米左右的常见小高层住宅,在三个不同抗震设防烈度下的设计指标进行对比,并分析其经济性及影响因素,对设计优化提出建议。

【关键词】小高层;设抗震设防烈度;设计指标;设计优化

今年来,城市化进程加快,大量人口向城市聚集,人口密度猛增,造成城市生产、生活用房紧张,地价猛涨,迫使高层建筑向更高空间发展。本文选取平时所做工程中的三栋七十到八十米左右的高層住宅展开分析,三个工程分别位于抗震设防烈度的6度区,7度区和8度区。工程概况及结构平面布置如下:

任何建筑都要同时承受竖向荷载和水平荷载作用,在高层建筑中尽管竖向荷载对结构设计产生着重要影响,水平作用力(水平荷载和地震作用)却起着决定的作用,且水平作用的影响随着高度的增加而不断加加大,并由水平荷载与竖向荷载共同控制结构设计逐渐向水平作用力成为主要控制因素过渡,同时竖向荷载的影响相对减小,而侧向位移迅速增大。本文选取的三个项目竖向荷载相同,对于风荷载,地面粗糙类别均为B类,选取的风荷载体型系数均为1.4,基本风压值分别为0.4、0.35和0.35KN/㎡,基本风向值分别程度均为水平地震作用不相同如下表所示:

根据上述设计条件,三个小高层的设计指标如下表:

从表中可以看出,抗震设防烈度为6度时,控制结构设计指标的是轴压比,风荷载和地震作用下的底部剪力,Y向风荷载要大于地震作用,X向基本相等;最大层间位移角也是风荷载作用下的最为不利,但都远小于《高层建筑混凝土结构设计技术规程》JGJ3-2010的限制1/1000要求。抗震设防烈度为7度时,轴压比起主要控制指标,最大层间位移角是地震作用控制,此时已经比较接近规范限值。抗震设防烈度为8度时,地震作用下的结构底部剪力和最大层间位移角都远远大于风荷载作用,结构设计时候主要在于增加抗侧力构件的刚度来满足规范的最大层间位移角限值,为满足经济性,此值已与规范限制1/1000极为接近,而轴压比此时较容易满足规范限值0.6的要求。由此看出,抗震设防烈度每提高一度,底部剪力7度较6度增加50%,8度较7度增加150%,这使得高烈度区结构造价急剧增加,8度区教7度区增加约15%。

了解小高层住宅的设计指标,现在不管是开发商还是设计院都在越来越关注其经济性问题。

首先要从结构选型入手。建筑体型与结构体系形式对结构综合性能的影响往往大于恰当的结构布置,精确的力学分析和精心的构造措施。尽可能选择规则,对称,均匀的体型,对风荷载和地震作用都极为有利。不规则结构扭转产生附加应力,加大了结构或构件中的内力效应等同于多施加了荷载。

其次,优化荷载的选取。隔墙采用轻质材料,活荷载进行适合理折减,风荷载体型系数和底面粗糙度合理选取。

再次,结构要有适宜的刚度。即通过结构刚度值的权衡和调整,不能因结构刚度过大致使地震作用增加而消耗过多的资源来抵抗地震,同时,刚度也不能过小,要有满足抗风抗震设计的一定的抗侧刚度。这也是地震作用优化重点考虑的关键。布置剪力墙时应强周边,弱内部,避免使用短肢墙及异形剪力墙。

以上几点建议,可供设计参考,在设计过程中,不断优化小高层住宅结构,使其满足“安全、适用、经济”的要求。

参考文献:

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部,JGJ3-2010高层建筑混凝土结构设计技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[2]方鄂华,钱嫁茹,叶列平.高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]焦柯,吴桂广,等.高层混凝土结构优化设计方法探讨[J].建筑结构,2016(21).

[4]江欢成.优化设计的探索和实践[J].建筑结构,2006(6).