建筑平面布置对结构含钢量的影响范文

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《江苏建筑杂志》2014年第三期

1含钢量差异的原因分析

1.1规定水平力下倾覆力矩百分比的对比2种结构布置方案的计算结果均符合规范的相应要求，在“规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规)”这项上结果有所不同，现分别列举如下：方案一时的结果，表2。方案二时的结果，表3。

1.2倾覆力矩百分比不同对结构抗震等级的影响根据JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》8．1．3条的规定“抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法，并应符合下列规定：（1）框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10％时，按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计；（2）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10％但不大于50％时，按框架-剪力墙结构进行设计。比较以上2个平面布置的结果，发现方案一的情况下框架柱在底层倾覆力矩所占百分比，在X向和Y向分别为15.68%和10.95%，超过了10%但小于50%，按规范要求必须按框架剪力墙结构进行设计，而方案二的情况下，此百分比均小于10%，按规范可以按剪力墙结构进行设计。我们可以发现2种相似的平面布置，其最终得到的结构体系却不同，结构体系的不同最终反映出来的就是抗震等级的不同，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.9.3，方案一的情况下，剪力墙的抗震等级为2级，而方案二的情况下，剪力墙的抗震等级为3级。抗震等级提高1级，意味着更高的配筋率和更高要求的抗震构造措施，必然意味着更高的含钢量，所以2种方案的含钢量就产生了差异。

2引申

本例的2种结构体系，方案一是框架-抗震墙结构，方案二是抗震墙结构，以下将分析在各高度区间内这2种结构体系以及框架结构的抗震等级分布情况，并以此为基础分析这3种结构体系在各高度区间内的抗震等级的差别，从而得到一些可以利用的普遍性规律。从表4中可以看出，各结构体系都有一个抗震等级的突变高度，建筑高度超过这个高度限值后会造成抗震等级提高1级。从表4中可以看出框架结构的突变高度为24m，从这个角度来看框架结构用于多层建筑较为合理，这也符合一般的工程经验。所以框架结构的建筑，在确定初步方案的时候建筑高度就尽量控制在24m以下。框架-抗震墙结构的突变高度是60m，所以框架-抗震墙结构的建筑高度在60m左右时，尽量将高度控制在接近而不超过60m将是最佳的。抗震墙结构的突变高度是80m，所以剪力墙结构的建筑高度在80m左右时，尽量将高度控制在接近而不超过80m将是最佳的。而且从表中可以看出，在24m~80m区间内框架-抗震墙结构抗震墙的抗震等级要高于抗震墙结构一个等级，所以对于空间没有过高要求的纯住宅类建筑在此区间内选择剪力墙结构对应的抗震等级较低，本文的工程算例2种结构体系的最后的含钢量的差别，就是因为抗震等级的不同造成的。当高度超过80m后，框架-抗震墙与抗震墙结构的抗震等级又趋于一致。

3结论

本文所引用的算例是极为简单的一种平面布置，即便如此简单的平面布置依然有如此大的优化空间，可见建筑的平面布置不仅仅是建筑师的事情，结构工程师根据建筑的高度区间，结合建筑功能及空间要求，合理的选择结构体系，并对建筑的平面布局进行优化调整是相当重要的，也是控制建筑造价不可或缺的一环。

作者：朱敏杰单位：南京华业建筑设计院