2010年注册二级结构工程师考试辅导资料：小高层建筑结构型式的探讨

3．2　异型柱框架结构
异型柱在受剪承载力、节点承载力和延性等受力性能方面比普通矩形柱差，在水平地震作用下，柱内钢筋的粘结锚易遭受破坏，对抗震性能有不利影响。因此，钢筋砼异型柱框架及框架抗震墙结构的房屋应在一定的高度及适用范围内应用，而不能等同于一般的钢筋砼结构。根据《砼异型柱结构技术规程》适用于总高度小于24m的房屋。当建筑的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。所以，异型柱框架结构相比较而言，抗震性能为最差。
3．3　框架剪力墙结构
一般用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小，轴压比限值较框架结构放宽，但考虑框架柱的构造要求，及实际计算中若轴压比大于0.90，则柱配筋较大，所以在小柱网的住宅中，与框架结构相比，柱截面尺寸与不可能小很多，同样存在上述建筑使用问题。
3．4　异型柱框架剪力墙结构
这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，异型柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙同宽的异型柱又能更好地解决建筑平面使用问题。6度地区，框架剪力墙结构总高度不得超过45.0m，柱中距不大于7.20m。抗震等级之所以异形柱有上述的限制条件，主要是异形柱的肢长较短，当建筑的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。在6度设防地区，建筑物高度大于18.0m抗震等级即为三级，这点较框架结构(60.0m)严格。
3．5　普通剪力墙结构
一般用于高层结构住宅，尤其在30层左右的高层住宅结构设计中应用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，适当部位开结构洞，以轻质填充墙代替，以减轻结构自重及工程造价，可使各墙段刚度均匀，抗震性能好，水平位移及层间位移大大减小，尤其在户型的实际使用面积及家具布置中。
3．6　短肢剪力墙结构
由于短肢剪力墙抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，对这种结构抗震设计的最大适用高度、使用范围、抗震等级、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率均做了较严格的限制。
4　计算结果的比较
4．1　地震周期
框架结构最大(T1=1.6463S)，短肢剪力墙结构最小，异型柱剪力墙结构次之，其余结构相差不大。显然，这是与结构的刚度有直接关系。
4．2　水平地震剪力
框架结构最小(1347.77f)，短肢剪力墙结构最大，异型柱剪力墙结构次之，其余结构相差不大。显然，这是与结构的地震周期是一致的。
4．3　最大层间位移
框架结构最大(Dx/h=1/455)，短肢剪力墙结构次之(1/3591)，其余结构相差不大。显然，这是与结构的刚度是一致的。
4．4　结构自重
框架结构最大，其余结构相差不大(约8300t)。活载相差不大(约600t)。恒载占总重量的百分比为93％以上，故在高层计算中，一般可不考虑恒活最不利组合，这对计算结果几乎无影响。
4．5　砼用量
短肢剪力墙结构与异型柱剪力墙结构较大(约146m3)，其余结构相差不大(约1333)。相差了146/13.1=1.1倍。
4．6　钢筋用量
短肢剪力墙结构与异型柱剪力墙结构较大(约18.5f)，其余结构相差不大(约16.0t)。相差了18.5/16.0=1.15倍。这是由于前者结构的最小配筋率要求较高。
4．7　工程造价
短肢剪力墙结构与异型柱剪力墙结构较大(约405元/m3），框架结构最小(349元／m2)。这是由于短肢剪力墙结构与异型柱剪力墙结构在砼用量和钢筋用量均较高。
4．8　基础造价
根据第4)项的分析结果，基础造价基本上与建筑物结构自重一致，这里不另做分析比较。
5　结论
对以上各类结构形式进行分析，各种类型均有优缺点，设计人员应根据建筑物所处的地区、业主的要求以及地质条件在满足国家规范及强制性条文的要求下选择合适的结构类型。

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