建筑工程师评职论文保障性住宅工程结构设计探讨

　　摘要：随着保障性住宅工程的快速推进，如何做好保障性住房的结构设计，防止和减少质量通病的产生，进一步提高保障性住宅工程质量，是设计人员面临的一个重要课题。本文结合笔者多年的工作经验，对保障性住宅高层剪力墙结构中常见的问题从平面不规则处理和剪力墙连梁超筋处理两个方面作了一些简单的探讨。

　　关键词：建筑工程师评职论文,核心期刊论文发表,保障性住宅工程,平面不规则,剪力墙连梁超筋

　　一、平面不规则处理

　　保障性住宅工程受制于户数和户型面积，高层剪力墙住宅的建筑平面经常会出现不规则的情况：平面凹进或凸出深度过大、细腰形平面和楼板的宽度急剧变化。结构在地震作用下除发生平移振动外，还会发生扭转振动。震害调查表明，扭转作用会加重结构的地震破坏，甚至在某些情况下(由于结构或构件的扭转能力位列其诸多能力的最弱项，扭转效应的少量增加将导致结构明显的破)将成为导致结构破坏的主要因素;依照《上海市超限高层建筑工程抗震设计指南》，应避免具有下述情况之一：

　　(1)、结构平面凹进或凸出的一侧尺寸大于其凹凸方向相应结构投影尺寸的40%。

　　(2)、平面中部两侧收进超过平面宽度的50%，或使中部两侧收进超过平面宽度的30%且细腰部分的长度大于其有效宽度的2倍。

　　(3)、有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的40%。

　　在考虑偶然偏心影响的地震作用下，一般建筑都存在楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值1.2倍的情况，依照《上海市超限高层建筑工程抗震设计指南》，应避免同时具有下述两项或两项以上不规则情况：

　　(1)、结构平面凹进的长度大于相应投影方向总尺寸的30%;或凸出的长度大于相应投影方向总尺寸的30%，且凸出的宽度小于相应投影方向总尺寸的30%或小于凸出长度的50%。

　　(2)、细腰形平面中部两侧收进超过平面宽度的30%;

　　(3)、有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%。

　　针对以上情况的相对应的措施如下：

　　(1)、对于平面凹进凸出，在凹凸根部和端部设置与抗侧力构件平面内相连的拉梁和拉板，拉板宽度不少于2000mm;若拉梁处无抗侧力构件，应设相应方向的抗侧力构件，如框架柱或者长度大于3倍墙厚的墙肢;

　　(2)、对于细腰形平面，在细腰中部两侧设置拉梁和拉板;

　　(3)、对于楼板宽度急剧变化的，应设置拉梁或拉板;

　　(4)、调整结构抗侧力构件布置，减少质心和刚心之间的偏心，减少结构的扭转效应，控制结构的扭转位移比小于1.3;

　　(5)、拉板、平面中楼板间连接较弱部位的楼板均宜加厚20mm以上，并采用双层双向贯通配筋;

　　(6)、楼板开大洞的情况，应加强洞口周围楼板的厚度和配筋;

　　(7)、屋面层的凹口位置应设拉梁或拉板，屋面楼板厚度宜加厚20mm以上，并采用双层双向贯通配筋;

　　(8)、地下室凹凸处外墙和顶、底板宜贯通，以加强地下室的整体抗弯刚度;

　　(9)、结构拉板是否应计入建筑总面积应征询规划主管部门意见，若不能实施拉板(拉梁)措施时，建筑布置应作合理调整，或者作为平面特别不规则超限高层建筑进行抗震设防专项审查。

　　为浦东新区北蔡御桥社区北蔡御桥社区Z000901单元01-10、01-11地块动迁安置房建设项目5#住宅楼右单元标准层结构平面布置图，该建筑地下1层地上17层，总高度47.6m，采用钢筋混凝土剪力墙结构，设防烈度为7度(0.10g)，抗震等级为三级。30轴~32轴区域b/Bmax=4.25/15.05=0.28<0.40，按照《上海市超限高层建筑工程抗震设计指南》相关规定，其平面不规则。

　　实际设计中采取了以下措施：

　　(1)、在30轴~32轴区域加设拉梁和拉板，拉板宽度为3.50m，并且拉梁两侧均有抗侧力构件;加设拉板后，有效楼板宽度b/Bmax=(4.25+3.50)/15.05=0.51>0.5，满足规范要求，避免平面不规则;

　　(2)、在25轴~26轴/T轴~a轴区域加设拉梁和拉板，拉板宽度为2.0m，并且拉梁两侧均有抗侧力构件;

　　(3)、拉板和相邻区域的板厚和配筋均加强，拉板 “B5”板厚为130mm，楼板配筋为?8@100双层双向;“B3” “B4”板厚为130mm，楼板配筋为?8@150双层双向。

　　表1数据表明，结构自振特性中前两个周期均为乎动周期，第一扭转周期T3与第一平动周期T1之比：T3/T1=0.67<0.9。在规定水平力作用下，地震作用下X向及Y向楼层竖向构件的最大水平位移与该楼层水平位移平均使的比值分别为1.07和1.16，均小于1.3;地震作用规定水平力下的X向和Y向最大值层问位移角分别为1/1077和1/1064;各项指标均满足现行规范要求。

　　浦东新区北蔡南新1号1-2地块配套商品房项目4#住宅楼标准层结构平面布置图，该建筑地下1层地上17层，总高度47.6m，采用钢筋混凝土剪力墙结构，设防烈度为7度(0.10g)，抗震等级为三级。11轴~14轴凹进深度l/Bmax=4.30/11.05=0.39>0.30，16轴~18轴区域有效楼板宽度b/Bmax=5.00/12.95=0.39<0.40， 22轴~23轴凹进深度l/Bmax=3.40/9.75=0.35>0.30，按照《上海市超限高层建筑工程抗震设计指南》相关规定，其平面不规则。

　　实际设计中采取了以下措施：

　　(1)、在11轴~14轴区域加设拉梁和拉板，拉板宽度为2.0m，并且拉梁两侧均有抗侧力构件;加设拉板后，凹进l/Bmax=(4.30-2.00)/11.05=0.21<0.30，满足规范要求，避免平面不规则;

　　(2)、在16轴~18轴区域加设拉梁和拉板，拉板宽度为2.50m，并且拉梁两侧均有抗侧力构件;加设拉板后，有效楼板宽度b/Bmax=(5.00+2.50)/12.95=0.58>0.5，满足规范要求，避免平面不规则;

　　(3)、在22轴~23轴区域加设拉梁和拉板，且拉梁两侧均有抗侧力构件;

　　(4)、拉板和相邻区域的板厚和配筋均加强，拉板 “B6”板厚为130mm，楼板配筋为?8@100双层双向;“B4” “B5” “B7”板厚为120mm，楼板配筋为?8@150双层双向。

　　表2数据表明，结构自振特性中前两个周期均为乎动周期，第一扭转周期T3与第一平动周期T1之比：T3/T1=0.76<0.9。在规定水平力作用下，地震作用下X向及Y向楼层竖向构件的最大水平位移与该楼层水平位移平均使的比值分别为1.04和1.17，均小于1.3;地震作用规定水平力下的X向和Y向最大值层问位移角分别为1/1051和1/1025;各项指标均满足现行规范要求。

　　从上述工程的计算结果来看，依照一定的方法进行结构调整后，对结构的薄弱处针对性地采取了有效的措施和进行细部处理，不仅使结构布置满足建筑要求，而且结构各项指标满足规范要求，并达到较理想的结果;同时使设计的结构安全可靠和经济合理，使保障性住宅工程得以快速安全的推进。

　　二、剪力墙连梁超筋处理

　　连梁是连接各墙肢协同工作的关键构件，5>ln/hb>2.5时连梁以弯曲破坏为主，当ln/hb <=2.5其破坏形态为剪切破坏。在多遇地震作用下，连梁的超筋多为抗剪截面不够，剪压比超限，破坏时产生脆性的剪切破坏，不符合强剪弱弯要求，无法确保连梁塑性发展后其他结构构件有足够的抗震能力，实际工程中要对连梁的超筋进行必要的处理：

　　(1)、连梁调幅处理：一是在内力计算前，直接将连梁的刚度进行折减，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.2.1条，在剪力墙结构中，连梁的刚度可予以折减，设防烈度低时可少折减一些，6、7度时可取0.7;折减系数不宜小于0.5;二是在内力计算后，将连梁的弯矩和剪力组合值乘以折减系数。采用对连梁弯矩调幅的方法，考虑连梁的塑性内力重分布，降低连梁的计算内力，同时应加大抗震墙的地震效应设计值，对跨高比较大的连梁效果比较好，而对跨高比较小的连梁效果较差。

　　(2)、加大连梁跨度或减少截面高度：主要是降低连梁的截面高度，从而到达减小连梁计算内力的目的，同时加大抗震墙的地震效应设计值。

　　(3)、连梁的铰接处理：当连梁不作为次梁或主梁的支承梁时，可假定该连梁在大震下的破坏，可对抗震墙按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的结构内力分析(实际操作可将连梁按两端铰接梁处理)，墙肢应按两次计算结果较大值进行配筋设计(一般连梁铰接处理后的计算结果较大)，以保证墙肢的安全。在确保连梁强剪弱弯的前提下，尽可能充分利用连梁的有效截面和刚度吸收地震能量并耗能，合理确定墙肢内力及配筋，达到既满足抗震设计要求又节约投资的目的。

　　(4)、增加梁高：抗弯刚度的增加快于抗剪刚度的增加，效果不明显。

　　上述措施中，可优先采用(1)和(2);当采用上述两种方法后仍然不能解决问题，则可采用上述(3)的处理方法;必要时应调整结构平面布置，使连梁的承载力满足要求。

　　三、结语

　　随着保障性住宅工程的快速发展，在设计中可能会遇见各种问题，需要工程设计人员不断的提高自身的知识和业务能力，结合工程的具体状况，对设计中遇到的问题进行合理分析和科学判断，并运用恰当的方法进行处理和完善，保证保障性住宅的设计质量。

　　参考文献：

　　[1] 吕西林. 超限高层建筑工程抗震设计指南(第2版)[M]. 上海：同济大学出版社，2009.

　　[2] 建筑抗震设计规范(GB50011-2010)[S].北京:中国建筑工业出版社

　　[3] 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010) [S].北京:中国建筑工业出版社