装配式建筑结构设计分析

1）体系选择及结构布置

本工程1#楼住宅标准层平面图、效果图如图6-21、图6-22所示。由图可见，1#楼的建筑平面布置为矩形，X向的柱网尺寸基本均为7 800 mm，Y向的柱网尺寸均为6 300 mm，建筑平面的长宽比约为5，总体平面布置简单规整，符合模数化、标准化的设计理念。

图6-21　1#楼住宅标准层平面布置图

图6-22　1#楼住宅效果图

2）结构分析及指标控制

本项目所处亳州市涡阳县抗震设防烈度为7度，设计分组为第二组，地震动加速度为0.1g，基本风压0.45 KN/m2，房屋总高度45 m，钢结构抗震等级为四级，场地土类别为Ⅲ类，地面粗糙度类别为B类；1#楼的建筑平面布置规整，因此在结构方案选择分析时，主要考虑了钢框架和钢框架-支撑两种结构体系，结构分析发现由于1#楼建筑整体平面布置相对狭长，采用钢框架结构体系整体抗扭刚度不够，因此选择了钢框架-支撑结构体系，结构的柱网和支撑布置见图6-23所示。由于建筑整体平面为狭长矩形，X向柱多刚度大，无须设置支撑；Y向布置两道柱间支撑依然无法满足刚度要求，因此在Y向设置了四道柱间支撑，支撑尺寸1～5层采用180 mm×180 mm×10 mm方钢管支撑，6～15层采用150 mm×150 mm×10 mm方钢管支撑。

图6-23　钢框架-支撑结构布置方案(www.xing528.com)

钢框架-支撑结构的计算分析结果如表6-14～表6-16所示。表中风荷载以及地震作用下的弹性位移角限制是根据安徽省地方标准《高层钢结构住宅技术规程》DB34/T 5001—2014的规定采用。

表6-14 振型及周期

表6-15 结构底部地震剪力、地震倾覆力矩和刚重比

表6-16 风荷载及地震作用下位移角和位移比

由以上计算结果可以看出，采用框架-支撑结构后，结构的前两阶振型均为平动，抗扭刚度增大。Y向设置四道支撑后，Y向的刚重比大约是X向刚重比的2倍。

为提高框架柱的抗压承载力、防火性能以及隔声性能，框架柱采用了矩形钢管混凝土柱，同时，考虑框架柱加工及施工安装的方便性，框架柱选择了统一截面，均采用500 mm×500 mm的钢管混凝土柱，通过自下而上改变柱厚的方式来满足结构承载力、刚度以及经济性要求。

不考虑楼板用钢量，本工程采用框架-支撑结构模型计算考虑节点板后的钢结构用钢量约为62 kg/m2。