议日本房屋的结构设计

结合实际的工程,简要地比较了日本房屋结构设计和中国房屋结构设计的不同点。日本的结构计算书不是完全由软件直接计算,一般都要用EXCEL给出详细的手动计算过程,有时需要编程序计算;其计算方法和结构布置特点和我国也有较大的不同,需要更进一步比较研究。

工程结构

议日本房屋的结构设计

范么清

(上海筑紫建筑工程设计咨询有限公司,上海200092)

　　【摘　要】　结合实际的工程,简要地比较了日本房屋结构设计和中国房屋结构设计的不同点。日本的结构计算书不是完全由软件直接计算,一般都要用EXCEL给出详细的手动计算过程,有时需要编程序计算;其计算方法和结构布置特点和我国也有较大的不同,需要更进一步比较研究。

【关键词】　日本;　房屋结构设计;　Midas-Gen;　BUILD一贯;　保有水平耐力

【中图分类号】　TU318+.1　　　　　　　　　　【文献标识码】　A

　　和中国房屋结构设计相比,日本的房屋结构设计有很多

不同之处。本文结合两个日本房屋结构设计的过程,简要阐述对日本房屋结构设计的体会。

,,。为此,笔者按日本,1m宽的柱单元,剪力墙的上、下,由此将该薄壁结构离散为横向依次连接的框架结构(图2)。图2中,楼板简化为横向的扁平实体梁,纵向简化为密度为0的扁平梁,电梯周围和储物间的壁采用壁单元。地下室底层桩顶处节点为三向位移约束,无桩节点为两向水平位移约束。为将楼层偏心率控制在0.15,此处主要是调整壁单元的壁刚性增减系数中的面内刚性增减系数中抗剪系数。偏心率按下式计算[1]:

Re=

re

1　稻城集合住宅工程

m2,地上4层、地下1层,1)外,。横向剪力墙最长为12.185m,最短为8.98m。剪力墙厚度为250mm和300mm两种,楼板厚度250mm,是典型的薄壁结构。采用结构分析软件Midas-Gen建立结构模型,分析其内力。采用电子表格EX2CEL编写结构计算书,按日本规范编制配筋的Visual-Basic程序

。

(1)

　　式中,e是各层的重心与刚心的偏心距离,re是各层的弹力半径

。

图2　稻城集合住宅有限元模型

图1　稻城集合住宅平面

　　和通常的结构设计相比,这个项目的设计的特点为:

(1)该房屋为剪力墙结构,纵向没有布置剪力墙,横向墙体呈不对称布置。这种结构布置,使得房屋纵向刚度很小,

　　[收稿日期]2008-10-16

[作者简介]范么清(1971～),男,湖北应城人,工学博士,设计员。

四川建筑　第29卷4期　2009.08

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结合实际的工程,简要地比较了日本房屋结构设计和中国房屋结构设计的不同点。日本的结构计算书不是完全由软件直接计算,一般都要用EXCEL给出详细的手动计算过程,有时需要编程序计算;其计算方法和结构布置特点和我国也有较大的不同,需要更进一步比较研究。

工程结构

(3)所有配筋都不是通过Midas-Gen的后处理程序完

　　各层刚心按下式计算:

Xk=

XD

∑D

i

yi

,Yk=

yi

YD∑D

i

xi

(2)

xi

　　式中:Xi、Yi是第i个构件的形心位置;Dxi、Dyi是第i个构件的刚性,构件的刚性和构件的水平力的分担率有关。

由于简化后的计算模型实际为框架-剪力墙结构,因此框架承担的水平剪力应达到该楼层水平剪力的30%以上。

[3]

(2)和中国规范不同[2]、,日本规范规定,对于高度在60m以内的房屋,统一计算水平地震作用,并考虑地下层受到的水平地震作用。此时结构自振周期仅与房屋高度、钢-混凝土组合结构的含钢量、场地类别有关。在我国的抗震规范中,结构自振周期与每个结构有关。由此确定地震作用影响系数。其中,地下层受到的地震作用按下式计算:

Qi=Q1+

成,而是根据Midas-Gen的力学计算结果编制Visual-Basic程序进行配筋计算。壁的配筋计算分别验算了平面内和平面外的抗弯配筋,平面内配筋按壁进行配筋计算,平面外配筋验算按梁单元进行,即Midas-Gen模型中的柱单元;

(4)楼板的厚度很大。在日本,房屋楼板不仅要满足承载能力的要求,还要满足居住舒适度、隔声的要求,因此在结构设计时,需进行楼板挠度和振动分析。

2　中之岛1条1丁目公寓工程

　　该工程位于北海道札幌市豊平区中之島1条1丁目(图

2

3)。建筑面积4095m,地上15层,地下1层,建筑高度48m,框架结构。设计分为两部分:主体框架结构的设计和二次部材的设计。]

贯计算程序ILD,ILDPKPM软件,它:。二次部材计算软。和国内设计相比,。

(1)墙体全部采用钢筋混凝土。地下室钢筋混凝土墙体参与结构水平受力,但上层的墙体不作为剪力墙参与结构受力,仅考虑其自重,采用构造配筋。

(2)采用计算程序BUILD一贯IV进行设计的具体步骤如下:先对结构构件编号,设置好墙的开洞情况,小梁在楼板上的布置,楼板的布置编号,预先布置好梁柱配筋;完成这些工作后,结构模型就建立了,然后设置许容应力计算和保有水平耐力计算的参数;最后进行计算分析。

　　(3)结构要满足许容应力要求和保有水平耐力要求。许

∑kω

i

i

(3)(4)

ki≥0.1(1-H/40)Z

　　式中:Qi为地下部分第i层产生的层剪断力;Q1一层的层剪断力,第i层的水平震度;H为i(),mm计算;ωi是第i采用Midas-Gen,不考虑地下层的水平地震作用,。此种考虑对基础的计算结果影响很大。①在桩的设计中,通常要考虑建筑物底部作用在桩顶的水平力,以进行桩的抗弯设计;②在基础梁的设计中,也要考虑由于桩顶的水平作用力引起的基础梁内的附加弯矩和附加剪力,因此忽略地下层受到的地震作用,将使基础的设计不安全。

图3　北海道札幌市豊平区中之島1条1丁目工程平面图

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四川建筑　第29卷4期　2009.

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结合实际的工程,简要地比较了日本房屋结构设计和中国房屋结构设计的不同点。日本的结构计算书不是完全由软件直接计算,一般都要用EXCEL给出详细的手动计算过程,有时需要编程序计算;其计算方法和结构布置特点和我国也有较大的不同,需要更进一步比较研究。

工

容应力计算主要是设置构件截面尺寸以及梁柱断面配筋,以满足构件的抗弯和抗剪要求以及梁柱结合部的抗剪要求,而且不能超筋;当不满足抗弯或抗剪要求时,要加大梁柱的抗弯钢筋或抗剪箍筋;当加大钢筋不能满足要求而又出现超筋时,可能要考虑加大截面尺寸,比如梁的宽度或柱的截面尺寸。结合部不满足要求,通常是梁的纵筋配置过大,导致发生节点破坏时,交接处柱发生剪切破坏。保有水平耐力计算,就是进行PUSH-OVER分析,分析塑性铰发生的位置。按强柱弱梁的原则,塑性铰通常只允许发生在梁端。除底层柱外,上层柱不能产生塑性铰。当塑性铰发生在上层柱中时,要减小梁的抗弯钢筋或增大柱的纵筋等强柱措施。

(4)按日本规范设计要求,楼层的框架梁尺寸很大。在本设计中,框架梁尺寸最小为550mm×750mm,最大为800mm×800mm。国内梁尺寸一般没有这么大。

这种假定配筋然后验算结构的受力性能的配筋计算方式在日本的桥梁和房屋结构设计中应用得很普遍。

程结构

mm,最厚为250mm;而我国的结构设计中,楼板厚度一般为100mm,规范允许的最小厚度为60mm

[6]

,屋面考虑到结构

3　结论

本文结合笔者的设计工作,计和结构布置的特点,主要有:

(1),,并用电子表格EXCEL部分计算工作,通常利用L中的程序开发语言Visual-Basic完成程序开发。在日 …… 此处隐藏：3507字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……