大开间短肢墙结构及其预应力楼板设计

大开间短肢墙结构及其预应力楼板设计
刘萍昌
（深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司 北京 100000）
1概述
近来，住宅设计需要考虑“可持续发展”，业主希望每户单元平面除厨房和卫生间外，提供一个可任意灵活布置的大空间，同时发展商还要求高层住宅室内的梁、柱尽可能隐形于隔墙内。

另外，在房屋销售中，遇到两户合并为一户或者一户拆成二户的情况下，隔墙也可重新布置。

这种既满足基本建筑使用功能要求，又为业主参与平面设计提供几种不同户型的分隔方案，也许是今后住宅建筑设计的发展趋势。

为此，必须提供一个与之相适应的结构方案来满足上述建筑隔墙灵活布置的要求。

大开间短肢墙就是这样一种结构方案
2大开间短肢墙结构方案
在我国南方沿海地区，“井字形”或“丫形”高层住宅平面，建筑平面中部一般设置电梯井和楼梯间以及设备管井组成的钢筋砼核心筒，而围绕核心筒周围布置六~八户住宅。

为满足采光、通风要求，每户住宅单元需要两开间或三开间的面宽、进深约九米左右的平面尺寸。

一般情况下，客户开间尺寸4米，卧室开间尺寸2.6米~3.6米。

因此，每户住址单元边界范围约为7米*9米。

所谓大开间短肢齐全结构方案，是指在此范围内沿其边界的外墙，内隔墙、窗间墙布置短肢墙和边梁，形成了一个封闭的，中间无梁的‘大开间短肢墙结构单元，这六~八个大开间短肢墙结构单元，通过预应力楼板与内核心筒组成一个抗震结构体系。

笔者曾在第十六届全国高层建筑结构学术会议上发表了《关于短肢墙-内核心筒结构抗震设计研究与运用》，文章中提到：通过模拟实验表明短肢墙-内核心筒结构体系，其内核心筒承担了80%地震作用，短肢墙主要承受竖向荷载（其承受地震作用仅占20%左右）。

所以，在七度抗震区，大开间短肢墙只要设计合理，与内核心筒组成多道抗震防线，该结构体系可以满足抗抗震设防要求。

3 大开间短肢墙结构设计实例
3.1 工程概况
广州某小区高层住宅，人防抗力等级五级，基础采用人工挖桩，桩基持力层为微风化岩。

地上十九层，总高65米。

其中，裙房将三幢点式住宅连成一体，首层至三层为商业裙房，四层为结构转换层，五层以上为三幢点式住宅。

抗震设防烈度七度，场地上类别为Ⅱ类。

3.2结构布置与电算分析
为了满足建筑功能要求，本工程结构体系的一至四层为框架剪力墙结构体系，五层以上为大开间短肢墙结构体系。

两种结构体系通过四层结构转换层进行转换。

从该结构布置可以看出：
（a）在每个大开间单元的周边布置短肢墙，通过其边梁或连梁以及预应力板形成了一个封闭的结构单元。

几个这样的结构单元与内核心筒组成一个抗震结构体系。

（b）在每个结构单元的转角处布置“L字形”短肢墙，增加角部抗扭刚度
（c）尽量让每个短肢墙的刚度接近，防止出现薄弱墙肢过早出现破损。

（d）采用大开间短肢墙，可以避免剪力墙结构抗侧刚度过大问题，减轻结构自重和地震作用。

（e）由于短肢墙之间的跨度均不超过4米，所以其连梁高度500左右刚度不大，连梁配筋不困难，便于设计成耗能构件。

（f）采用大开间预应力平板结构比普通梁、板结构受力明确，可以避免设置主次梁和多重次梁，楼面荷载通过边梁直接传给竖向结构（短肢墙）。

传力途径较短。

对“一字形”短肢墙，其出平面方向也不会出现设梁情况。

（g）上部大开间短肢墙可以与下部裙房房柱网基本吻合，使得边界上短肢墙直接在框架上方或在转换梁的支座处，大大改善了转换梁的受力情况减少了配筋。

本工程采用TBSA和SETWE两个软件进行电算，对单塔和大底盘三塔模型分别进行计算。

经比较内力和配筋按大底盘方向控制。

在单塔模型情况下转换层上、层下刚度比，X过0.65.振型选用27个，考虑扭转耦连，前12个振型周期如下：T1=1.517秒；T2=1.498秒；T3=1.488秒；T4=1.369秒；T5=1.367秒；T6=1.308秒；T7=1.176秒；T8=1.070秒；T9=1.001秒；T10=0.879秒；T11=0.841秒；T12=0.836秒。

关于位移、基底剪力、基地弯矩、剪重比参数见下表所示：
地震作用方
向
最大总位转换角
最大层间转
换角
基底剪
力（KN）
基底弯矩
（KN-M）
剪重比·X方向
1/5232（塔1）
1/3854（塔2）
1/3566(塔3)
1/1974137964 2.35% 2.35% Y方向Y方向1/149417********* 2.95&
3.3短肢墙设计与构造措施
大开间短肢墙设计过程中，要严格控制短肢墙的轴压比不超过0.5；其截面高厚比不宜小于5，通常墙肢长度不小于1.2米；墙厚考虑施工因素不要小于220。

短肢墙截面形成应尽量采用“T字形”、“L字形“，尽量避免采用“一字形”墙以及在其出平面外方向设梁。

每个短肢墙刚度要基本接近，不要相差过大。

短肢墙端部应设暗柱。

要重视短肢墙与转换结构的锚固和连接构造，转换层以上的两层短肢墙应按加强区要求进行配筋。

转换梁与短肢墙的外皮不宜平齐，最好相差100以方便短肢墙纵筋插入转换梁内。

3.4 大开间短肢墙的楼板设计
大开间短肢墙结构楼板跨度较大，一般在7米~9米范围。

若采用普通钢筋砼平板，板厚自重大，用钢量也不经济。

据有关资料统计，对楼面结构而言，预应力平板比普通钢筋砼平板结构造价节省30~50元/每平方米；与普通钢筋砼、板结构相比，综合造价节省或基本持平。

因为，在同等条件下预应力平板结构净空 (下转P49)
摘 要：本文通过例实例对七度区高层住宅大开间短肢墙结构有关结构布置、短肢墙设计、楼板设计进行了探讨并提出设计建议。

关键词：大开间；短肢墙；预应力楼板
中图分类号：K928.77 文献标识码：C文章编号：2096-1995(2016)24-0051-02
节约低压电缆，降低工程成本。

第二种情况：地体隧道风机与车站主体距离少于三百米。

为应对这种情况，我们采用以下方案，在隧道风机的周边建立配电室或者配电柜，两路电源就可以经过配电柜或者配电室进行切换以此达到为地铁隧道风机供电的目的。

在这种模式下，我们在把电压损耗降低到5％以内的同时还可以满足一级负荷两路电源现场自动切换的要求。

第三种情况：地体隧道风机建设在车站主体内。

在这种情况下，我们一般是让两路电源由变电所到环控电控室，都采用单回路的供电方式来为地铁隧道风机进行供配电，而现场的双电源自动切换任务则由环控电控室负责，这样的设计就可以满足一级负荷供电要求的规范。

根据上述，我们得出如下总结：
地铁区间隧道风机的情况及供配电方案
所处环境供配电方案
地体隧道风机与车站主体距离小于
三百米
建设跟随变电所
地体隧道风机与车站主体距离小于
三百米
建设配电室或配电柜
地体隧道风机在车站主体内采用单回路供电方式
3地铁变电所的设置方式
我们在设置地铁变电所时遵循的主要原则是：在满足供电要求的同时降低经济支出。

所以根据这个原则，我们主要设置了一所式供电、两所式供电以及一所一室的供电三种方案。

在一所式的供电方案中，我们只在车站负荷中心处建设一座降压变电所；在两所式供电方案中，我们则是选择在地铁区间建设跟随变电所；在一所一室式供电方案中，我们则选择设置一个变电所和一个低压室的配电模式。

4结束语
地铁在我们的生活中扮演着十分重要的角色，相应的它的用电设备种类多样，设备用电的负荷也各不相同。

所以设计者进行设计时，不但要满足供电要求，还要降低工程造价，以设计出最优的地铁供配电方案，适应现代地铁的发展。

参考文献：
[1]卫鹏飞,陈朝奎.浅谈地铁车站低压配电设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,6(8):1305-1306.
(上接P50)电子设备的外部设置屏蔽层，降低交变磁场对设备的影响。

当高频磁场与屏蔽层相互作用时，二者就会形成涡流式反应，并在涡流磁场的影响下，逐步减弱辐射的强度，直到这种辐射干扰消失，以确保电子自动化控制装别可以正常运行。

也可以在静电屏蔽的基础上再利用一些金属屏蔽罩保护设备。

引入一些电阻低的金属屏蔽层，就能够有效避免电磁与静电辐射双方面的影响，力求将干扰程度降到最小化。

对于共阻抗干扰因素，主要可以采用扩大电源功率容度的方式来降低电源的内阻，同时还可以将装置分别设置为模拟与数字电路，将二者连接到相关联的交变电压输出口处，这样一来，设备信号接收器不仅能够最大限度的接收发射信号设备输出的电压信号，还可以增大电源导线的横截面积，另外还能缩短线路距离，节省电路线路开资。

针对一些高强度工作的设备带来的共阻抗干扰而言，要确保连接在一起的关联设备工作区域与安全区域有足够小的接地电阻，这样才能保障电子自动化控制装置系统正常运转。

2.3加强对装置的日常维护
电子自动化装置系统在长期的使用过程中，不可避免的会产生一些主观或客观上因素对设备造成影响，对于绝缘线磨损破皮造成的漏电耦合干扰来说，最便捷有效的方法就是日常的定期维护和线路的保养，定期检查线路，特别是信号线路上的一些金属杂物等，发现杂物或异常应立即采取有效措施应对。

另外，要将设备的工作环境调节到最佳，也就是要优化装置运转的环境，将温度、湿度等外界因素调到最佳状态。

3结束语
综上所述，电子自动化装置在各大型企业中应用广泛，为了确保装置的正常工作，使其设备最大限度的为企业带来生产效益，就需要明确各种干扰因素，并采取合理的解决措施，不断削弱干扰程度，力求将干扰减到最低，逐渐消除干扰，从而推进我国工业领域电子自动化装置的可持续发展。

参考文献：
[1]张东.提高电子自动化控制设备可靠性的措施分析[J].中国管理信息化, 2014(18)：41-43.
(上接P51)高度比普通钢筋砼梁、板结构可提高300~500，这样就可以降低每个楼层的高度，最终降低建筑物总高度达到节约投资的目的，或者在建筑物总高度不变情况下，可增加层数（一般每十层可多增加一层），从而获得更多建筑面积提高投资效益。

另外，平板结构节约模板用量，加快施工进度，同时也省去吊顶的费用。

根据以上的分析和比较，本工程大开间短肢墙楼板采用有粘结预应力平板结构。

经计算，板的预应力控制只要是抗裂要求。

在长、短期荷载效应组合作用下，当板的控制截面受拉边缘砼产生的拉应李满足规范要求时，板的挠度一般不需要验算。

板内事假预应力后抗裂性和挠度明显改善，因此，预应力板计算要优化，布筋要合理。

从本工程预应力筋平面布置看，预应力筋主要之中布置在板的中部，板的四个角部支座约束较好，不需要布置预应力筋仅布置普通非预应力的钢筋即刻满足要求。

预应力钢筋楼板厚度取值：除9米半垮取200厚外，其余均取160厚。

板砼标号为C35。

预应力筋采用Фj15.24有粘结高强预应力钢绞线，其抗拉强度标准值为1860MPa。

预应力筋张拉端采用夹片式扁锚15-3、4锚具，固定端采用H型锚具。

楼板的材料用量如下：普通非预应力钢筋8公斤/每平米；预应力钢筋约3公斤/平米；砼折算厚度160毫米/每平米；预应力分项工程综合造价为43元/平米。

4 结束语
在七度抗震区，高层住宅采用大开间短肢墙结构以及预应力楼板方案，可以为建筑提供任意分隔房间的大空间，满足房地产市场的需要。

通过合理的结构布置，大开间短肢墙鱼内核心筒结构组成的抗震体系，具有多道抗震防线，抗侧刚度适中，结构自重减轻从而使得地震作用减小。

大开间短肢墙楼板采用预应力平板结构，大大改善了版的受力性能。

由于每户一块大板，在竖向荷载作用下，短肢墙受力明确，穿力途径简捷。

此外，楼层净高度的提高，可降低建筑总高度或增加标准层层数，取得明显经济效益。