时间：2022-12-11 05:24:50
1.1本项目的基本情况
本工程位于湛江市开发区的某小区。总用地面积17062.13m2，总建筑面积82351.57m2（其中地下建筑面积为12829.25m2，地上建筑面积为69522.32m2）。另外本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类。
1.2场地自然条件
（1）风荷载：基本风压按50年重现期取0.8kN/m2，地面粗糙度B类。（2）本工程设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值0.1g，地类别为Ⅲ类，属于中软场地土。
2结构设计
2.1地基基础
由于业主未提供详细地质资料，基础设计待业主提供详细地质资料后确定。本院根据当地工程经验，本工程拟采用桩基础。
2.2上部结构设计
根据建筑使用功能的要求并结合本工程的特点，本工程结构形式为：1~3栋采用框架-剪力墙结构；4栋采用剪力墙结构，其中剪力墙及框架抗震等级均为二级。本工程混凝土强度等级为C50～C30，钢筋采用HRB400级钢筋。
2.3PKPM系列结构软件分析
在本次湛江市开发区的某小区的结构设计中采用PKPM系列结构软件进行结构分析。具体来讲本设计所采用的计算机程序为中国建筑科学研究院PKPM-SATWE，版本型号是2010版，这也是在目前设计院住宅结构设计中较为常用的一款软件，并且该转件的结构计算结果较为可靠。本次住宅的结构采取较为常用的框架加剪力墙结构，目前这种结构在现有的高层住宅设计中被广泛的应用，这种形式结合了框架和剪力墙两种结构的优点，具有受力稳定，造价相对经济的特点。同样的为了保证整个结构的稳定性，在住宅建筑的-1~3层对结构进行了加强。整体结构的嵌固位置为地下室的顶板。每个建筑的结构在计算的过程中都会对灾害进行预估，提前计算其所受的荷载，并在设计过程中采取相应的措施。在本次住宅小区的结构设计中，对于五十年一遇的大风，预估的基本风压值为Wo=0.8kN/m2，建筑物地面的粗糙程度按照B类设计，以一号住宅楼为例，其承载风荷载效应时的放大系数为1.1，最终建筑物的体型系数采取1.4来进行计算。其次，对于地震灾害中的受力，在建筑结构的整体设计中也是应当考虑的，本项目的所处的地质环境要求建筑物按照Ⅶ度抗震烈度进行设防，所以在结构设计中按照其相应的抗震烈度设防地震分组为第一组，场地的类别为三类，建筑物的抗震设防类别为丙类，并且需要考虑在地震作用下构的偏心问题，以及双向地震作用力的问题。在地震作用下：计算振型个数为15，重力荷载代表值的活载组合值系数为0.5，周期折减系数为0.75，结构的阻尼比为5％，特征周期Tg为0.45，地震影响系数最大值为0.08。具体来讲混凝土框架的抗震等级为二级，剪力墙的抗震等级为二级，综合来讲其抗震结构措施为二级设计。最后在计算的过程中还需要对一些系数进行调整和修改：梁端负弯矩调幅系数为0.85；梁活荷载内力放大系数为1；梁扭矩折减系数为0.4；托墙梁刚度增大系数为1；实配钢筋超筋系数为1.15；连梁刚度折减系数为1.0（注：风荷载控制），0.6（地震荷载控制）；梁刚度放大系数按2010规范取值；并且柱配筋的计算按照双偏压来进行设计。
3本工程的结构计算
本工程位于湛江市开发区的某小区，在进行结构计算的过程中采用的活载标准值按照《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012），取值见表1。
4展望
对于实际的居住区工程来说，好的结构设计往往是整个项目成功的关键所在，合理的结构设计不仅可以使形体优美的建筑得以成为现实，更是为建设的设计者提供新的构思机会，因为合理的结构设计通常与美学的要求不谋而合。所以本文通过对实际项目结构计算过程中的地基基础、上部结构设计、PKPM系列结构软件分析等重要步骤的解析，探讨住宅小区在结构设计的过程中应当注意的关键点，对居住小区结构设计的方法进行了验证，希望可以对实际的居住区的建筑的结构设计提供一些灵感。
作者:潘伟朝 单位:广东省建科建筑设计院有限公司
参考文献
[1]梅丽娜.浅谈结构设计的几项基本原则[J].黑龙江科技信息，2010（15）.
[2]梁兴泉.结构设计的体会[J].山西建筑，2009（27）.
关键词：工程概括 设计与解决方案 人防工程
Abstract: the building structure in along with the rapid economic development of our country, the construction industry also made a rapid progress and has made a lot of achievements. In the design in the use fixed number of year, structure design codes should have the reliability. In the design of the provisions to design use fixed number of year, structure or structures of the component reliability may decrease, but technically, does not mean that it has completely lost to continue to use the security. This article mainly for community structure design of the common design schemes are analyzed, and gives some advice of substance.
Keywords: engineering summarized design and solutions of civil air defense projects
中图分类号：TB482.2文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
1.1自然状况
小区位于安阳市某合围地段，小区内共有21幢单体建筑,除几栋多层建筑外,其余均为16层左右的高层建筑。在各单体之间的地下部分设地下车库,车库与各单体的地下室相连。在平面上整个小区分为三块,各块间是5m左右宽的土带。
1.2地质状况
本区地处安阳市某地漫滩地段,地形较为平坦,地面海拔在120m左右。该建筑场地地层为第四纪冲―淤积地层,上部为粘土层,砂类土中含有薄厚不均的粘土夹层。勘探期间其初见水位:4・50~5・50m,静止水位为3・90~4・20m,水位较高。地震基本烈度为8度,抗震等级为二级,Ⅱ类场地土。此区地基土为季节性冻土,其标准冻深为1.0m。
1.3建设周期
整个小区分两期建设,一期工程于2005年7月开工,二期工程于2006年2月开工。一期工程主体于2006年5月完成,到2007年8月二期工程主体多数已完成。
2、设计难点与解决方案
2.1地下水的处理
由于建筑场地地下水位较高,而且一期工程开工正值安阳市的雨季,所以将小区整体室内地面标高确定为海拔120・40m,这不仅使承台底提升至地下水之上,方便了施工;而且使整个小区的室外标高高出四周道路0・6m左右,解决了小区的排水问题;另外提升基底还可以减少一定的土方量。虽然在施工中个别基坑地下水标高超过基底标高,但只要通过井点降水,就可以很好地解决局部过多的地下水。由于地下水位较高,地下室可能受到有压水的冲击,因而整个小区采用了连成整体的混凝土刚性防水层与柔性防水层相结合的方案。刚性混凝土底板厚250mm,采用C25的混凝土(外掺膨胀剂),内配双层双向Φ12~150的钢筋网,钢筋网锚入承台(独立基础内的35d)。侧墙也采用了钢筋混凝土挡土墙,虽然620mm的砖墙在挡土方面没问题,但考虑到地下水位较高,故采用了300mm的钢筋混凝土挡土墙。混凝土中钢筋能防止大裂缝的出现,将大裂缝分化成小裂缝,而外加剂又能通过化学反应将小裂缝挤得更小,而且混凝土本身已经连成了一个整体。另外再加上柔性防水层的作用,就解决了地下室防水的问题,已竣工的1#、2#车库就是很好的证明。
2.2建筑超长问题的处理
一期工程开挖时正值安阳市的雨季,因为整个工程分为三部分,而每部分都是由多栋单体及中间与之相连的地下车库组成。这样车库就相当于各单体群房,每块建筑群体的长和宽都超出《规范》关于伸缩缝、沉降缝设置间距的规定。另外由于1#车库部分柱网不大,柱下轴力在2000kN左右,且持力层承载力较高,而单桩承载力为850kN,考虑到经济因素和天然基础施工快的特点,在车库部分采用了天然基础,而各单体采用桩基。由于基础形式不同和建筑超长,在一期工程的设计时,在车库底板、侧墙、顶板与各单体相连处均设置了一道变形缝,为了防水,在变形缝外用橡胶止水带连接,详见图1。这样既解决防水问题,又解决变形问题。在设变型缝后每部分的长宽还有50m左右,为解决大体积混凝土浇注引起的温度应力,首先在混凝土中掺入WG-HEA型高效抗裂防水剂。然后按30m左右的间距设了一道从基础到屋面的后浇带,后浇带宽800mm。为解决混凝土两次浇注处的应力集中,在后浇带处设的附加筋以及凹槽,另外提高了外加剂在后浇带中的用量,这样也可以很好地解决漏水的问题,详见图2。后浇带设置的部位,一般情况下设置在高层建筑的裙房紧临主体最近一跨框架上。当后浇带上有梁时,尽量减小梁的高度,降低后浇带处的抗弯刚度。在本工程中由于建筑内部功能的特殊要求,用后浇带取代了一些变形缝,在主楼与裙房之间用后浇带隔开,使其各自形成独立单位,在施工期间各自沉降,把主沉降差所引起的内力释放掉,然后用后浇带连成整体,满足建筑使用功能的要求,效果很好。另外在最近的一些工程中,我们还用过加强带来解决超长建筑的温度变形。所谓加强带就是在超长的建筑平面结构中加入膨胀剂,并在按照温度变形缝的间距设置宽度800~1000mm的加强带,加强带内混凝土需掺入更高含量的膨胀剂,加强带内混凝土可以在两侧的混凝土初凝之后进行浇注,这样做可以解决变形问题,还可以加快施工进度,但造价略高,且对裂缝的控制容易失效。
2.3人防设计
根据《规范》要求本小区应设置的人防工程,本小区的人防工程设在2#地下车库,按照《人民防空地下室设计规范》设计,并按六级设防。在进行设计时,人防荷载分为顶板等效静荷载、外墙等效静荷载、临空墙的水平等效均布静荷载及混凝土底板等效静荷载,这样等效后,可按静力计算方法进行结构内力分析。在确定以上荷载标准值后,其承载力设计应采用(GB 50038-94)中的式4・6・2-1和4・6・2-2。除正常的荷载组合外,对于考虑人防地下室的普通构件(如梁墙柱等)还应考虑以下两组人防作用效应组合:
其中,为恒载作用效应,为顶板等效静荷载作用效应;对于临空墙,考虑的人防作用效应组合同上,其中为相应于顶板等效静荷载和临空墙的水平等效均布静荷载的作用效应。以上构件的截面验算内容包括墙平面内强度验算和平面外强度验算。在PKPM系列软件的SATWE中已经考虑以上的组合情况,故本设计采用了SATWE的计算结果。经比较得知有人防荷载参与的组合是起控制作用的组合,也就是说人防荷载比消防车荷载大。除计算上的规定外,《规范》在地下室侧墙、顶板和开洞处还有一些构造规定。由于地下车库顶板有消防车荷载,且柱网及梁高受限,所以在使用二级钢时,梁配不下来。为解决这一问题,在使用新三级钢(HRB400)的同时,配合使用了C40的混凝土,解决了上面的矛盾。新三级钢是通过在二级钢中加入一定量的微量元素,来提高钢筋的强度(提高到),而且解决了老三级钢脆性大,焊接性能差以及机械加工性能差的缺点,同时又保证了一定的强度。三级钢在强度上比二级钢高20%,但在价格上只比二级钢高10%左右,可见在荷载较大的情况下使用三级钢不仅可以满足梁截面受限、钢筋过密等问题,而且可以节省一定的材料费。但应注意在梁中用三级钢时,混凝强度等级要大于C30,否则会在一定程度上影响三级钢优势的发挥。
3、结语
3.1建筑超长问题的处理
首先应尽可能采用一种基础形式,二期工程的车库因为柱距较大,而且按六级人防设计,柱底内力较大,再考虑施工期间室外温度较低,车库基础采用了与主体一样的桩基础,经估算在造价上比天然基础略高。这样做之后,在解决超长建筑裂缝问题时,可靠度更高一些。当地基承载力较高,并进行了必要的沉降验算后,才可以采用不同的基础形式。另外沿超长建筑水平方向最好还是设置变形缝,如条件不容许,可通过后浇带解决,这时在水平构件内最好也要加入膨胀剂,当后浇带也不容许时在采用加强带的方案。
3.2人防设计
由于人防荷载比较大,在车库顶梁设计时,即使梁截面不受限制,也应尽量采用新三级钢和高强度等级的混凝土组合使用,这样既经济且施工时不会出现钢筋过密情况。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部・混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)[S]・北京:中国建筑工业出版社,2002:18~19
[2] 查全平.浅谈房屋结构设计以及应注意的几个问题[J].广东科技,2006:10.
1工装配套设计
根据机电械设备最大组合功率，计算如下:P=(540kW(空压机)+90kW(二衬)+20kW(洞内照明)+15kW(生活区用电)+15kW(一台电焊机)+36kW(2台水泵))=698kW现场配备800kVA的变压器，负荷计算功率因素取0.8，现场输出功率640kW。变压器在用电最高峰时期超负荷9%，在安全范围内的，基本可以满足现场施工要求。此外，为应对紧急突发事件，配备一台柴油发电机，保证隧道洞内照明、洞内二衬混凝土的施工、电焊机等正常使用，经计算故配置200kW柴油发电机1台，以备急用。线路配置施工用电采用“三相五线制”，铝线，截面积240mm2，洞内主要设备为施工功率总计:P=(90kW(输送泵)+20kW(洞内照明)+30kW(电焊机，2台)+(18kW，水泵1台)+(20kW，湿喷机2台))=175kW。现在计算洞内电压损失，电压损失计算与较多因素有关，计算比较复杂，这里采用经验计算公式估算。具体参考相关资料，这里不再做详细说明。先计算负荷矩:假设进洞，再计算240mm2铝线在380V三相情况下电压损失1%的负荷矩:以2.5mm2铝线为基准，每20“kw·m”负荷载电压损失1%。由于240mm2，是2.5mm2的92倍，再根据“三相五线6倍计算”。因此，负荷矩增大为20×72×6=11520kW.m，最后得电损。所以洞内800m，电压降为380×(1－16.2%)=334V。通过计算得出结论:在进入隧道800m左右，由于电压损失，无法保证洞内机械设备正常运作，所以必须采取增压措施。一方面可增加一条线线路，增大线路截面积，减少电损。另一方面可在洞内800m位置增设一台变压器，对电路进行升压，保证设备正常施工。假设增加一条240mm2电线，洞外电压启动电压设为400V，重新计算电损得出6.3%，洞内电压降为375V，机器可以在容许的电压范围内正常启动，基本可以满足洞内施工需求。
2施工供风系统布置
2台喷混凝土机，每台8m3/min，管道损耗系数取0.15、设备的磨损系数取0.1，故所需要的排气量，故隧道洞内需配置4台20m3/min电动空压机方可满足隧道开挖、喷混凝土的工作需要。同样分别计算YT28凿岩机与喷混凝土机所需风量。YT28凿岩机，共18台，每台3.5m3/min，管道损耗系数取0.15、设备的磨损系数取0.1，故开挖所需要的排气量。通风机的配置通风机的选配按一定时间内将洞内爆破产生的有害气体排出洞外为前提，计算式如下:q=(5Gb－Al)/t式中:q—工作面风量m3/min;G—爆破所用炸药量，取240kg;b—爆破产生有害气体量取40;A—隧道开挖面积，取80m2;l—爆破瞬间炮烟抛郑长度，取30m;t—将洞内有害气体排出洞外所需要的时间取30min。考虑到管道漏风的的影响，结合莲花山隧道的实际情况，百米漏风率为1.5%，本隧道最长开挖1800m，系统漏风系数P=1/(1－1800×1.5%/100)=1.37计算隧道风机的供风量最低为采用西安交大咸阳风机厂生产的SDDY型隧道专用三速对旋式通风机，风量在70000～135000m3/h，可以满足施工要求。施工用水系统布置在洞顶30m高以上的位置设置一座30m3蓄水池，用高压水泵抽水压入水池中，管道接入洞内，供生产用水。
3开挖、出碴运输施工
隧道出碴利用侧式装载机装碴，“后八轮”自卸车出碴，运至洞外约500m的弃土场。根据开挖长度，合理增加、调配机械设备。达到“挖、装、运”一体化作业，最大限度利用器械设备。根据现场施工现场经验计算:需要出碴车辆数为N:N=H/h式中:H—一辆自卸车一个循环所需要的时间，min。从洞口到弃土场距离为0.5km，假设从洞口到掌子面距离为L，按自卸车行驶速度20km/h计算，洞内倒车、装碴时间及弃土场卸车时间按15min计算得每辆车装碴所需要的时间，一般为6min。根据上述公式配置出碴车数量，确保隧道出碴时自卸车数量正好满足要求，使得出碴的机械设备均得到最大限度的得到利用，确保了施工前后衔接。优化设计假设隧道一头2个洞口由1个队伍施工，进行机械人员设备资源配置优化。
4结语
一般前期资源需求较小，随着进洞深入和围岩条件的改变，施工进度加快，资源需求也加大，应做好工装设计和计划进场时间，以免资源浪费或耽误施工进度。施工组织设计对工装配置影响很大，通过分析可以发现同一端得两个隧道口由一个队伍施工与单个隧道口分队伍施工的时候，在保证同样施工进度的前提之下，人力资源、机械设备均得到了充分的利用，资源节约很明显，所以在隧道施工的时候，应综合各方面的因素，以控制施工成本实现效益最大化。
作者：欧阳磊徐建洋单位：中铁十七局集团第六工程有限公司
一、总结式小结
这是一种常用的小结法，也就是对一堂课的内容、知识结构、解题思路、学习方法等加以概括总结，使学生对整堂课有一个完整、清晰的印象。运用此方法时，应注意避免由教师一个人来完成。我们要相信学生，让他们与教师共同进行课堂总结。我的做法是：由学生进行总结归纳，相互补充，或者教师提问，学生共同讨论解决。这种让学生参与的课堂小结法提高了总结的质量，达到了总结的真正目的。具体的做法通常是以问答的形式展开。如教学“三角形面积的计算”时，我是这样引导学生的：1.这节课学习了什么内容？2.通过本节课的学习你知道了哪些知识？3.你是怎样学会这些知识的？4.计算三角形的面积时为什么要除以2呢？5.谁还有疑难的地方要问老师和同学吗？
二、游戏式小结
这是指在本节课结束时，安排一些与本节课内容有关的游戏，使学生在游戏中进一步加深对所学知识的认识和运用，同时也可再次激发学生的学习兴趣。如教学“能被2、3、5整除的数”一课时，我安排了以下游戏作为小结：下课铃一响，我没让学生像往常一样离开，而是神秘一笑说：“今天想离开教室得过我这一关，座位号能被2整除的请先走。”有一小部分人离开。“能被5整除的也可以走。”又有一部分同学笑着走出教室。“能被3整除的也走吧。”带着欢笑又有一些同学离开。这时剩下的同学面面相觑，此时我提出，现在请你们来补充一个条件，使剩下的同学都能离开，小家伙们都皱起了眉头。这时只见平时最爱发言的小博士董震江站起来说：“老师我认为补充的条件是：能被‘1’整除的可以走。”我点头表示赞同，只见所有同学都云开雾散，开心地走出教室。这样的下课模式我想在他们的脑海中会留下永久的记忆。
三、渗透式小结
小学数学教学的思想品德教育，一定要注意知识与技能的教学有机结合起来。将意识的教育寓以无意识的受教育中，做到在知识教学中自然，适时、适量地渗透。如教学“年、月、日”知识后，小结这样设计，时间就像日历一样撕掉就不会再回来，所以时间是十分珍贵的，今后你们应怎样对待时间呢？结合学生实际，力求达到“润物细无声”的境界。
四、界定强调式小结
教学中有些极易混淆误解的东西，或者某些知识往往有特定的前提、背景。在教学结束时应对此强调辨定清楚。如教学“质数、合数、奇数、偶数”概念性知识教学结束时，我出示两个判断题：1.合数一定是偶数；2.质数一定是奇数。通过学生的判断，分析，举例说明。把极易混淆的四个概念，再次理清一遍，加深认识。
五、孕伏延伸小结法
关键词：小高层住宅；结构形式；结构方案
中图分类号：TB482.2文献标识码：A
1小高层住宅的优越性
随着住宅层数的增加,容积率的提高,同等规模的居住区的用地面积也会相应减少。小高层住宅能有效地节约用地。住宅设计应以人为本。电梯的使用,体现了对人的关怀。小高层住宅电梯的使用,不仅解决了垂直交通问题,方便居民(尤其是老龄居民)的出入,而且大大提高了房屋的居住品质。小高层住宅由于采用框架和剪力墙结构体系,整体性、抗震性都大大优于多层砖混结构。小高层住宅的经济性体现在电梯的优化设计和土建费用较低方面。总之,小高层的整体投入低于高层,其中7层～9层的小高层住宅的投入只略高于多层住宅,但由于节约了土地,也就减少了资源浪费、节省了大笔的费用。
2小高层住宅的基本结构形式
2.1框架结构
框架结构一般适用干多层结构和小高层结构，适用高度范围在60.0m以下(6度设防)框架结构具有布置灵活，可以有较大的室内空间等特点。填充墙采用轻质隔墙可以减轻结构自重，但是框架柱内凸会影响户型的实际使用面积，并影响家具的布置，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。《高规》在第4.8.2条中规定，对高度大干30.0m的框架结构建筑，在抗震为6度设防的地区，抗震等级为三级，sATwE程序计算结果为：在水平荷载(风荷载及地震荷载)作用下，水平位移与层间位移比为最大(1／1200)；由于框架柱作为唯一的抗水平力构件，轴压比限值为0.90，故框架柱截面尺寸较大。并且由于建筑的造形或使用的要求，会形成框架的一端位于柱上、另一端位于梁上的现象，或几根框架柱不在同一条轴线上，形成单跨框架现象，从而成为抗震的薄弱环节。在需要考虑到抗震设防要求的结构设计中，由于框架粱柱截面比较小，剐度比较低，抗震性能又差，如果采用砌体填充墙，在地震中会损坏严重并且修复费用高，所以对高层结构不宜采用。
2.2异型柱框架结构
这种结构形式派生于框架结构形式，具有框架结构的特点，此外，它与墙同宽的异型柱解决了建筑平面使用问题。据《混凝土异型柱结构技术规程~JGJ1492006第3.1.2条规定：抗震设防为6度时，异型柱结构适用于高度为24m以下的房屋。由于异型柱在受力性能方面(比如受剪承载力、节点承载力以及延性等)比普通矩形柱差，它无法满足比较高的建筑物在抗侧力以及轴力等方面的要求。所以，相对来说异型柱框架结构在抗震性能方面是最差的一种结构形式。但由于能够解决住宅室内无柱角的问题，在多层中还是有比较好的应用市场。
2.3普通剪力墙结构
普通剪力墙结构一般用于高层住宅的结构设计，尤其是在30层左右的高层结构中广泛应用。这种结构形式的特点是根据建筑平面布局来设置钢筋砼墙，使用剪力墙以解决建筑平面的使用问题。它的优点是整体刚度大，抗震性能好，水平位移小，居住舒适。剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，否则对结构受力及抗震均不利。若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但如果刚度太小，结构变形太大，则会影响建筑物的使用。对于小高层住宅来说，剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。
2.4框架剪力墙结构
在近几年的高层结构设计中，框架剪力墙结构形式应用比较广泛。这种结构形式既具备框架结构布置灵活的优点，又具备较好的抗震性能，缺点是其框架柱的内凸也会影响到户型的使用面积及家具的布置。在这种结构形式中，由于框架柱主要承受竖向荷载，轴压比限值较框架结构有所放宽，但是考虑到框架柱的构造要求，若在实际计算中轴压比大于0．90，柱配筋则可能比较大，所以与框架结构一样存在上述的建筑使用问题。
2.5异型柱框架剪力墙结构
这种结构形式派生于框架剪力墙结构形式，与墙同宽的异型柱解决了建筑平面使用问题。在抗震方面，异型柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小，但是异形柱的肢长较短，所以当建筑物较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。以抗震为6度设防的地区为例，建筑物高于18.0m抗震等级即为三级，框架剪力墙结构的总高度要小于45.0米，柱中距要小于7.20米，这点比框架结构的60.0米上限的要求严格。
2.6短肢剪力墙结构
这种结构形式的特点是根据建筑物平面布置的要求而在其凹凸转角处布置各种形式的短墙肢，主要有“一型、Y型、+型、T型、Z型、Y型”等各种形式。在使用这种结构形式时，结构布置极其灵活，可以将管道井、电梯间和楼梯间等部位四个侧面的剪力墙均布置短肢剪力墙，也可以根据需要布置一些长肢墙，所以基本上能满足建筑物的使用布置和竖向受力要求。不过由于短肢剪力墙在抗震性能方面较弱，而且在地震区应用的经验也不多，所以为了安全起见，在抗震方面，对这种结构设计的使用范围、抗震等级、最大适用高度、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率等方面都有较严格的规定限制。目前的短肢剪力墙体系小高层建筑由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室，基础则采用桩筏基础，对桩基础进行合理选型，将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。
3小高层结构设计的总体指标控制
3.1总体信息的设置与控制。
电算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中。总体信息的设置对这几组电算限值的影响是十分明显的。因此，合理设置总体信息的数值，才能正确地判别结构体系及构件截面尺寸是否可行。譬如说建筑物刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，就会造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，又会影响建筑物的使用。这里以小高层住宅常用的剪力墙结构设计为例，有以下几组数值值得注意：
（1）抗震设计时，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于 15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的 9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的 90%。
（2）计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减，当非承重墙体为填充砖墙时，剪力墙结构可取 0.9 ～ 1.0，框架剪力墙结构可取 0.7 ～ 0.8。
（3）在内力与位移计算中，抗震设计的框架剪力墙结构和剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，节减系数不宜小于 0.5。
（4）楼层层间最大位移与层高之比的限值 u/h 不宜小于1/1000 且第一自振周期为平动周期，周期大小约为层数的 0.06～ 0.08 倍之间。
3.2 高层结构的平面及竖向布置。
在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单，规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置。竖向体形宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。
（1） 结构平面布置应减小扭转的影响，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移是A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍。
（2） 当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的 30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于 5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于 2m。
（3）高层建筑结构伸缩缝的最大间距现浇框架结构为 55m，现浇剪力墙结构为 45m。
（4）抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%。
3.3 高层建筑的基础设计。
高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量的沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑物的影响，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等的正常使用与安全。常用的高层建筑基础类型有筏形基础，箱形基础，桩基础等。笔者所在地区的浅层土体承载力较低，持力层埋深一般大于 25m，较多选用预应力钢筋混凝土预制桩基础。桩基承台可选用：柱下单独承台、双向交叉梁、筏板承台、箱型承台。目前的剪力墙体系小高层由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础则采用桩筏基础。如何对桩进行合理选型，将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。
3.4 剪力墙结构的设计。
抗震设计的剪力墙结构中，剪力墙应沿主轴或其他方向双向布置，避免单向有墙的结构布置形式。剪力墙布置必须均匀合理，自下到上连续布置，避免刚度突变，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且X，Y两向刚重比接近。
（1）在结构布置上应避免一字形剪力墙和短肢剪力墙，若出现则尽量布置成长墙（h/w>8）。短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为 5 ～ 8 的剪力墙，一般的剪力墙是指墙肢截面高厚比大于 8 的剪力墙。短肢墙的厚度不应小于 200mm，7、8 度抗震设计时，宜设置翼缘。
（2）剪力墙墙体配筋一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可，即一、二、三级抗震设计时均不应小于0.25%，四级抗震设计和非抗震设计时不应小于 0.20%，双排钢筋之间采用φ6@600 600 拉筋。
（3） 一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应按《高层建筑混凝土结构技术规程》第 7.2.16 条设置约束边缘构件；其余剪力墙应按第 7.2.17 条设置构造边缘构件即可。由于规范中已有十分详细的规定，这里不再重复了。
关键词：短肢剪力墙；建筑结构；概念设计
Abstract: in this paper the main structure of residential building in combination with an example, the paper introduces the short shear wall structure design of the general provisions, mechanical characteristics, the calculation results analysis and the main technical measures, and put forward the short shear wall structure seismic weak links and concept design's views, and related counterparts to discuss.
Keywords: short-shear walls; Building structure; Concept design
中图分类号：TU3文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
该工程位于某小区4#楼，是1栋小高层带电梯的住宅楼，总建筑面积约1.02万m2，房屋总高度31.8m。主楼共10层，平面尺寸为45.6m×22m，其中架空层一层，层高4.8m，作车库使用；地上9层为住宅标准层，层高3m；局部突出屋面部分为电梯机房。裙楼为外扩地下室，也作车库使用，平面尺寸为45.6m×18m，层高3.3m，顶板面比主楼1层楼面低1.5m。
本工程建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，地面粗糙度为B类，基本风压值取0.35kN/m2，场地土类别为Ⅱ类，属抗震有利地段。
2.上部结构体系
本工程的平面体型较为复杂，住宅层结构平面Y向一侧凹进的尺寸为10.8m，为Y向总尺寸的49.1%，大于30%，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第3.4.2条，属平面不规则类型。加上主、裙楼高差较大，地下室外扩部分面积也较大，故本工程设置了两道防震缝，将上部结构划分为三个较规则的抗侧力结构单元，即主楼为两个结构单元（完全相同），裙楼为1个结构单元。其中，主楼结构单元局部高差较大部分采用后浇带处理。
3.主楼上部结构抗震计算结果分析
3．1主要结构构件
剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度：四周外墙肢肢厚240mm，内墙肢肢厚200mm；但无端柱的一字形短墙肢除外：底层肢厚300mm，其余肢厚240mm。剪力墙砼强度等级2层以下为C35，3层以上为C 25梁、板的砼强度等级均为C25。主要连梁的尺寸多为240×500mm核心筒处楼板的厚度为200mm，顶层楼板厚度为120mm。
有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱，短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。
3.2计算结果分析
从构件力学特性上来说，短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0，更接近于剪力墙，故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此，结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序（2003年版）进行。SATWE
采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙，墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态，计算结果较精确；同时，对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。
（1）自振周期的控制
考虑扭转耦联时的自振周期（计算时自振周期折减系数取0.8）如表1所示。从表1可得，结构扭转为主的第一自振周期T3=0.7233s，平动为主的第一自振周期T1=1.0532s，T3/T1=0.687＜0.9，满足JGJ3―2002第4.3.5条的规定。
（2）结构位移的控制
最大层间位移角（应≤1/1000）、最大水平位移与层平均位移的比值（不宜大于1.2，不应大于1.5）及最大层间位移与平均层间位移的比值（不宜大于1.2，不应大于1.5）见表2，从中可以看出结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。
（3）楼层最小地震剪力的控制
GB50011-2001及JGJ3―2002规范中，均没有对6度设防烈度区的楼层最小地震剪力系数值作限制，故本工程不予考虑。
（4）短肢剪力墙与一般剪力墙刚度比的控制
短肢剪力墙及一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩见表3。由表中数据可见，本工程一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，满足JGJ3―2002规范第7.1.2条的规定。
底部地震倾覆力矩 表3
4.结构设计的主要技术措施
4.1短肢剪力墙设计
为了保证结构有足够的抗侧刚度，设计中将电梯井道与楼梯间的剪力墙形成本结构的核心筒，其余剪力墙采用短肢剪力墙通过连梁连接，形成了具有一定抗侧力的短肢剪力墙结构体系。根据短肢剪力墙结构的特点：地震作用下的抗扭能力较弱，因此本工程设计中将一般剪力墙布置在建筑四角处，短墙肢尽量均匀对称布置，以减小水平力作用下的扭转效应，且短墙肢绝大多数在两个方向有连接，即截面型式多采用L、T型。少量短墙肢由于建筑需要采用了一字型，为了减少剪力墙平面外弯矩，设计时尽量不布置与之垂直相交的大跨度单侧楼面梁，避免不了的墙肢，尽量设端柱。短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，并且保证每一段墙肢长度不小于1.2m，另外，对短肢剪力墙的轴压比均控制在0.6以内，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率均大于1.2%。由于短肢剪力墙的肢长较短，故截面配筋型式参照异形柱（见图3），纵向钢筋间距不大于200mm，箍筋肢距不大于300mm，箍筋间距100mm。
图3短肢剪力墙截面配筋示意图
4.2连梁设计
本工程中，由于剪力墙数量较多，且比较分散，布置均匀，墙肢较短，各片剪力墙之间抗侧刚度相差不大，在水平力作用下，每片剪力墙受力较均匀，因此，构成剪力墙壁的主要构件连梁无超筋现象。跨高比≥5的连梁按框架梁进行设计（顶层处按连梁的构造要求配筋），其余连梁按JGJ3―2002中第7.2.26条的规定设计。为保证楼层处的梁连成一个整体，框架梁、连梁及暗梁设有一定数量的纵向钢筋拉通。
4.3楼板设计
由于核心筒处的楼板受到电梯井及楼梯开洞的削弱，使得核心筒上下两部分平面的连接较为薄弱，故与建筑专业协商，要求该部分楼板的连接宽度不小于5m，并在设计时加厚为200mm，配双层双向通长筋ф12＠200。为加强建筑物的顶部约束，提高抗风、抗震能力，顶层楼板加厚为120mm。
5.短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
短肢剪力墙结构是介于框架-剪力墙结构和一般剪力墙结构之间的一种结构形式，其抗震薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢、“一字形”短肢剪力墙及连梁。当有扭转效应时，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，短肢剪力墙因截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一字形”小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，连接短肢剪力墙间的连梁已类似普通框架梁，其受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，应加强概念设计和抗震构造措施。
6.结束语
作为剪力墙结构体系的分支，短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而在小高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。设计短肢剪力墙结构时，应区别于一般剪力墙结构，多结合住宅特点，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经济、适用。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3―2002
[2]建筑抗震设计规范GB50011-2001
跨刚构设计能起到一定的参考作用。
关键词：小边跨；连续刚构桥；不对称施工；压重作用
中图分类号：TB21文献标识码：A
一、桥梁概况
1、桥型、桥位特点
该桥跨越水源保护区河流，桥位处河道顺直，基本与路线正交，河面宽约40m。两侧山体陡峭，呈“U”型；针对桥位处的地形特点，经各种桥梁的方案必选，最终确定采用连续刚构的桥型方案。
本桥平面位于R=1600m的圆曲线及A=600、A=536.66的缓和曲线上，设计纵坡为-1.9%。
2、孔跨选择的控制条件
由于桥位处属水源保护区，水中不能设桥墩，大小里程各有地方路，且地方路不能改移，综合各方面的因素，主跨长度确定为125m，左边跨长度不受地形限制，根据连续刚构边跨长度与中跨长度合理比值(0.55~0.6左右)原则，将左边跨长度定为72m，右跨侧有山，且不能开挖，右侧跨长度仅有40m左右，与中跨的比值不在合理的范围内，故该桥需采用特殊设计。
3、初步拟定的结构特点
针对桥位处的地形，确定本桥主桥孔跨布置为： (72+125+48)m，桥梁全长245.0m，采用预应力混凝土连续刚构，小边跨侧梁端16.5m范围为等梁高，采用这种形式，既不失结构的美观性，又对小边跨侧起压重作用。经过计算对比发现：采用刚度较小的桥墩可以减小最大负反力值(或增加最小正反力值)，故本桥采用刚度相对较柔的双薄壁墩，而不采用刚度较大的空心墩，主墩最大墩高约26.2m。
二、具体方案的构思与特点
在施工图设计之前，针对该桥较为特殊的结构特点进行了几种方案的研究：
方案1：小边跨侧压重方案
方案2：拉压支座方案
方案3：重力式锚锭桥台方案
方案4：中跨悬臂不对称方案（施工图设计采用方案）
经过初步计算分析，上述桥梁方案在理论上均成立，施工可行，各方案的特点如下：
⑴、方案1：压重方案
由于边跨较短，为使支座不出现负反力，最直接也是容易想到的方案就是在小边跨进行压重，本方案设计采用几种压重方式：梁端16.5m范围用等梁高、箱内加压重材料、采用4.5m宽的大端横梁（大端横处无悬臂，4.5范围等梁高）。
经过结构计算分析，箱内采用1.2m高的混凝土压重材料时，可使边支座的最小反力达到1000KN（为使支座不脱空，并留有一定富裕度，设计时最小反力按1000KN控制）。
本方案特点就是受力较明确，与常规刚构体系类似，设计安全并可以得到保障。但是采用箱内填料压重及大端横梁的形式，对桥梁的美观性有一定影响。
⑵、方案2：拉压支座方案
国内的拉压支座大多用在斜拉桥辅助墩位置，用在类似这种小边跨刚构上较少，但是国内抗拉支座目前已做到最大可承担10000kN拉力,拉压支座与其它一般支座不同，均没有形成现成的成品，根据不同的桥梁结构，拉压支座需要特殊设计，设计与加工拉压支座的任务单独由生产支座的企业完成。
经计算分析，本桥单个拉压支座的最大承受拉力需按2000kN设计。
该方案的最大特点就是拉压支座的可靠性需要得到充分的保证，在运营阶段，由于结构在纵桥向及横桥向均有位移产生，所以要考虑支座疲劳及可能失效的问题，以及支座的后期养护及检查更换问题；
⑶、方案3：重力式锚锭桥台方案
该方案的结构形式，四川泸州长江二桥曾经采用。
本方案采用桥台与梁体现浇为一体的结构方式，桥台采用了锚碇桥台，桥台尺寸为10m×16.5m×6.6 m,为箱式结构，箱内填C15片石混凝土，桥台下设预应力锚桩。
这种结构形式能够解决小边跨侧重量不足及容易出现支座脱空的问题，但由于采用刚性连接，使温度等产生的次应力无法释放，势必造成在零号块产生应力集中，所以这种结构体系，主墩必须采用柔性墩，比如双薄壁墩。
该方案梁体与桥台采用整体固结，与设支座方案相比，不会发生支座脱空、小边跨上翘等问题，安全性得到足够保证。
本方案的不足点在于：采用固结方式,结构刚度大,小边跨侧在温度等作用下产生较大次内力,该侧水平位移受到限制，同时锚锭桥台结构受力复杂,桥台的抗滑及倾覆等稳定性问题需要准确验算和很好地解决，此结构将所有变位发生在长边跨侧,该侧主墩的变位较大。
三、(72+125+48)m小边跨连续刚构的施工图设计
1.在施工图设计阶段，受斜拉桥中高低塔原理的启发，对本结构中跨悬臂采用不等长度，将中跨合拢段不设在中跨几何中心的方法，找到了一种较为合理的方案，使得即使小边跨侧箱内不进行填料压重也能使支座最小支反力达到1000KN。这样就大大节省了不必要的箱内压重材料，为桥梁建设节约了造价。
2、施工图所采用结构的特点
⑴梁体构造特征及主要尺寸
梁体采用C55混凝土。箱梁截面采用单箱单室直腹截面，顶板宽16.3m，底板宽8.3m，悬臂长4.0m。根部梁高7.8m，高跨比为1/16.03，跨中梁高3.1m，高跨比为1/40.32，跨中根部梁高之比为1/2.52，梁高和底板厚度均按1.8次抛物线变化。由于跨中合拢段不在结构中心位置，为不影响结构美观，将跨中三个节段(含合龙段)共10m长范围做成等梁高，使跨中整体外观上是对称结构。合龙段中心离跨中结构中心距离为5m。
中跨、72m边跨侧腹板厚度变化为55～70～85cm，0号块处为100cm，底板厚度为32～90cm，顶板厚度为30cm，0号块处顶板厚度加厚至60cm。
根据结构受力需要，为起到压重作用，对48m小边跨侧的截面尺寸进行了加强：距5#主墩30.5范围内梁高按1.8次抛物线变化(与中跨相同)，其余部分梁高为等梁高(4.473m)。距5#主墩23.5m范围内底板厚度按1.8次抛物线变化(与中跨相同)，其余部分底板厚度为58.5～150cm。距5#主墩27m范围内顶板厚度变化与中跨相同，其余部分顶板厚度为30～50cm。距5#主墩27m范围内腹板厚度为85cm，其余部分腹板厚度为85～200cm。小边跨侧端横梁为实体截面，顶板宽16.3m、底板宽13.3m、两侧悬臂长1.5m，端横梁纵桥向尺寸为4.5m。
中跨(4#主墩侧)、72m边跨侧节段划分为（单悬臂状态）10.0/2+5×3.0+5×3.5+7×4.0+2.0/2（合拢段）=66.5m。中跨(5#主墩侧)节段划分为（单悬臂状态）10.0/2+5×3.0+5×3.5+5×4.0+2.0/2（中合拢段）=58.5m。48m边跨侧节段划分为10.0/2+5×3.0+3×3.5+2×5.0（支架现浇段）+2.0（边合拢段）+5.28（边节段）=47.78m。
4#墩单悬臂施工17个节段，最大悬臂长为66.5m，5#墩中跨侧单悬臂施工15个节段，最大悬臂长58.5m，48m侧悬臂施工8个节段，最大悬臂长30.5m, 9'～12'三个大节段采用支架现浇施工。
梁体构造立面图
⑵下部构造主要尺寸
为减小小边跨侧最小支座反力，本设计主墩(4#、5#墩)采用双肢薄壁墩，顺桥向间距为5.6m。单肢薄壁顺桥向宽1.4m，横桥向宽8.3m。承台、桩基等结构尺寸本文不再赘述。
3、施工方案
⑴施工步骤介绍
本桥72m边跨(4#主墩)侧采用对称逐段悬臂灌注施工，先托架浇注0号块，再对称逐段悬臂浇筑其它块件(1#节段～17#节段)。
48m边跨侧采用非对称悬臂灌注施工：先托架浇注0号块对称逐段悬臂浇筑1#节段～8#(8’#)支架现浇9’#节段悬臂浇筑9#、10#梁段支架现浇10’节段悬臂浇筑11#、12#梁段支架现浇12’节段(端横梁)右边跨合拢悬臂浇筑13#、14#、15#梁段。
合拢块浇注顺序为：48m边跨合拢72m边跨合拢中跨合拢。
⑵施工阶段配重计算
根据以上施工步骤，5#主墩两侧节段8与8'对称悬臂施工完成后(8与8'两梁段重量相差不大，可近似认为两侧对称施工)，9（9'）以后的梁段采用单悬臂不对称施工，两侧不对称的原因除了梁段本身的重量差异外，另一个原因就是在小边跨侧梁段满堂支架施工时，拆除了该侧的挂篮，而中跨仍进行挂篮施工，多出了挂篮的重量。
同时由于小边跨侧9'之后的梁段采用满堂支架施工，为保证施工中桥墩的受力安全，本设计考虑施工中在小边跨侧增加适当的临时配重，使得施工中9'~12'梁段与支架之间不出现脱空（不出现负反力）现象。经过多次试算发现，当节段施工时，在9'~12'梁段上施加150KN/m的临时配重时，9'~12'与支架之间不会脱空（出现正反力）。
4、结构配束及受力结果
通过与其它常规跨度的刚构桥相比，本桥由于边跨较小，中跨下缘的钢束量应适当加大，才能使中跨下缘应力满足规范要求。
采用空间程序MIDAS2011进行结构受力计算，得到结构主要应力指标情况如下表：
混凝土主要应力控制参数（一）（MPa）
C55 法向压应力 法向拉应力
规范要求 设计 规范要求 设计
短暂状况 荷载标准值组合 ≤12.56 荷载标准值组合 ≥1.27(压应力)
σcct≤22.365 σctt≤1.726(拉应力)
持久状况 作用标准值组合 ≤16.77 作用短期效应组合 ≥1.09 (压应力
σkc＋σpt≤17.75 σst－0.8σpc≤0
混凝土主要应力控制参数（二）（MPa）
C55 主压应力 主拉应力
规范要求 设计 规范要求 设计
持久状况 作用标准值组合 ≤16.77 作用短期效应组合 ≤0.91
σcp≤21.3 σtp≤1.069
预应力钢绞线主要应力控制参数
运营期钢束永存应力(MPa) 锚下张拉控制应力值(MPa)
≤1204 ≤1339
由上表可见，通过合理地配束，能使改结构受力满足规范要求，并有一定的富裕，结构安全可靠。
5、该结构所用主要材料的指标情况:
在进行该桥设计时，同个项目中设计了一座常规跨度刚构（72+125+72m），且两座桥的结构宽度等尺寸一致，使得两座刚构的材料指标可以进行很好的对比，指标对比表如下：
(72+125+48)m刚构 (72+125+72)m刚构
混凝土指标(m3/m2) 1.289 1.15
钢束指标(kg/m2) 84.2 78.5
钢筋指标(kg/ m2) 229 213
由上表可见，(72+125+48)m小边跨刚构的混凝土和钢束指标稍高于常规跨度的(72+125+72)m刚构，这是由于48m侧边框的结构尺寸适当加大，以起到对小边跨一定的压重作用，同时因为(72+125+48)m小边跨刚构中跨下缘钢束数量较(72+125+72)m刚构增加。
四、结论与问题
1、通过对(72+125+48)m小边跨刚构几种方案的比选研究，本设计将小边跨侧的构造尺寸适当加大，同时采用不在中跨结构中心合拢的方法，使得不用在小边跨箱内加压重材料，就可以使小边跨刚构达到比较合力的受力状态，同时小边跨侧最小支反力可以达到1000KN。
关键词：建筑工程；剪力墙；结构设计
1 工程概况
某住宅楼经调查地表无不良地质现象存在。该工程属于住宅建筑，设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，裙房为框架结构。地基基础设计等级为乙级，主体为筏板基础，裙房为柱下独立基础和墙下条形基础。总建筑面积为6485. 72㎡，东西长约42. 0m，南北长约15. 0m，主体为地上12层带1层地下室，右边裙房为地上1层带1层地下室，前边裙房为地上1层。（本文仅介绍主体的剪力墙结构设计）
2 概念设计与总体指标控制
小高层住宅剪力墙结构由于住宅建筑空间分割面积较小，很多设计人员对剪力墙布置往往有一定的随意性，电算通过后就不加调整地去做施工图，实际上如此结构布置很难做到安全、合理、经济。概念设计具体到工程设计中需要结构设计人员布置剪力墙时在结构平面上尽量使x向和y向抗侧刚度接近，剪力墙不宜过多以免刚度过大，在梁系布置上也应力求受力明确，传力路径简捷，避免梁系为多重搭接传力，造成安全隐患。在竖向布置上也要力求均匀，避免少数楼层出现敏感薄弱部位，使结构整体形成均匀的抗侧力结构体系，在此基础上，结合电算才能作出安全、经济、合理的结构。在布置该楼主体剪力墙时，x向剪力墙墙肢较短，y向剪力墙墙肢较长，墙肢尽量多做成带翼缘的L形、T形等，不做“一”字形短墙；高厚比多在8以上，通过这些措施使结构总体指标控制在规范允许范围内。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。对于小高层住宅合理的刚度μ/H取1/1 000～1/2 500，刚重比在10～15之间，周期约为层数的0. 06～0. 08倍之间。另外，对结构布置扭转的控制，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1. 2倍，不应大于该楼层平均值的1. 5倍（该处的1. 2和1. 5表示取2位有效数字后的值，如：1. 24取2位有效数字为1. 2）。该工程计算结果x方向地震作用的楼层最大层间位移为1/1324，y方向地震作用的楼层最大层间位移为1/1594，均小于《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]（以下简称《高规》）第4. 6. 3条要求的1/1000；x方向的位移比为1. 12，y方向的位移比为1. 21，均不大于1. 2，满足《高规》第4. 3. 5条的要求。刚重比为10. 8，自振周期为1. 0123 s，均在合理范围内。
3 基础设计
目前的剪力墙体系小高层由于考虑埋置深度的要求，一般均设置地下室。基础多采用筏板基础。合理选择筏板厚度及边缘挑出长度也直接影响结构整体安全和工程造价。该工程上部12层带1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000 mm，经细算后筏板可减至800mm，经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对小高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按50mm厚增加。如12层建筑则初选可取600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况
再逐步加大或减小。筏板厚度及配筋与地基持力层的承载力和压缩模量有关，同时应考虑桩冲切、角桩冲切、墙冲切及板配筋等多方面的因素进行优化调整才能取得较满意的结果。另外，筏板长度的设置也需进一步研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达百米以上，中间就设置几条后浇带，也没有其他措施是不妥当的。目前可采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程长50. 75m，大于规范要求的45m，故筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题，效果良好。
4 剪力墙设计
4. 1 剪力墙科学合理的布置
剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且x，y两向的刚重比接近。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙（h/w>8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2. 5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程剪力墙布置后，刚心和质心x向在同一位置，y向相差0. 5 m，大大减小了扭转效应；主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。
4.2 剪力墙配筋及构造
4.2.1 剪力墙配筋
该工程剪力墙一层墙厚（除电梯间四周）为250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋Φ10@ 200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@ 400拉筋；六层以上Φ8@ 200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@ 600拉筋。地下部分墙体竖向配筋 14@ 200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取 12@ 150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》[2]第4.1. 6条规定：迎水面保护层应大于50 mm。
4.2.2 剪力墙边缘构件的设置
试验研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7. 2. 17条设置构造边缘构件。有工程技术人员对剪力墙约束边缘构件配箍特征值偏大的问题进行了研究，对某具体工程计算结果中在墙肢轴压比小于0. 25情况下计算配筋仅为构造配筋，而约束边缘构件配筋则高达40c㎡，造成设计时钢筋配置困难，施工难度更大，虽然在小高层设计不常见，但上述情况也反映出配箍特征值偏大的实际情况，故对剪力墙的配筋应首先区分剪力墙的受力特性及类别，即普通剪力墙（长墙）、短肢剪力墙、小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0. 7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》第7.1. 2条控制配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按《高规》控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往按长肢墙进行暗柱配筋并不妥当，建议有两种方法：其一，计算中另一方向短肢不进入刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢计入刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率在加强区取1?0%，一般部位可取0.8%。该工程地面一、二层设置构造边缘构件，纵筋最大直径为Φ14，加强区暗柱配筋率最大为1.45%，最小为0.8%；三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在0.6% ～0.7%。
4.2.3 剪力墙的连梁
剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，虽然在计算中对其刚度进行折减，但在地震作用下弯矩、剪力仍很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。所以连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加1根梁，2根梁之间用轻质材料填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。该工程连梁截面均为墙厚×400mm，大部分连梁纵筋为4 14，箍筋为Φ8@100；个别连梁纵筋为4 16，箍筋为Φ8@ 100。
4.2.4 剪力墙的暗梁
目前各设计院在剪力墙的楼层处均设置暗梁，而对暗梁的作用及配筋亦各有理解。对于框架-剪力墙结构，如剪力墙周边仅有柱而无梁时，宜设置暗梁，并且要求剪力墙两端是明柱，这是因为周边有梁柱的剪力墙，抗震性能要比一般剪力墙要好。剪力墙结构则没有这方面的要求，在墙板交接处设置暗梁对加强墙体整体性作用还是有利的，但究竟有多大则无从确定。因此在楼层位置设置暗梁虽然可行，但没有必要设置太大断面及配筋。该工程在地下室挡土墙顶面设置暗梁，断面取墙厚×500mm，配筋上下各2 18。
5 结 语
小高层住宅剪力墙结构设计呈多样化的趋势，如何做到安全、经济需要结构设计人员通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学布置剪力墙，合理设计基础。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院。JGJ 3—2002《高层建筑混凝土结构技术规程[S]》。北京：中国建筑工业出版社，2002。
关键词：地下室底板；无梁楼盖；肋梁式筏板；抗浮设计
中图分类号：TU93+1
文献标识码：B
文章编号：1008-0422（2008）03-0122-02
1工程概况
衡阳某花园小区项目总占地面积45000m2，分三期开发，本工程为小区的二三期工程，二期工程用地7200 m2，地上建筑为16层，建筑面积为24500 m2；三期工程用地9230 m2，地上建筑为二栋13层，建筑面积为28500m2；建筑结构均采用框支剪力墙结构。其地下室横跨二三期高层和小高层建筑物及中间位置，地下二层，面积为23000 m2，作车库和设备用。
2地下室底板结构设计方案确定
本工程地下室底板板面相对标高为－9.250m，由于基础较深，地下室底板承受水浮力作用，现就无梁楼盖及肋梁式筏板两种结构形式方案分别作如下计算分析比较。
2.1无梁楼盖式底板
该方案的内力分析和配筋计算应按柱上板带和跨中板带进行。为了使各截面的弯矩设计值适应各种活荷载的不利组合，在应用该法时，要求无梁楼盖的布置必须满足下列条件：
（1）每个方向至少应有三连续跨；
（2）同方向相邻跨度的差值不超过较长跨度的1.3；
（3）任一区格板的长板与短板的比值不应超过2；
用该方法计算时，只考虑全部均布荷载，不考虑活荷载的不利布置。弯矩系数法的计算步骤如下：
（1）分别按下式计算每个区格两个方向的总弯矩设计值：
g、q――板单位面积上作用的永久荷载和可变荷载设计值：
c――柱帽在计算弯矩方向的有效宽度。
（2）将每一方向的总弯矩，分别分配给柱上板带跟跨中板带的支座载面和跨中载面，即将总弯矩乘以相应的系数。
假设本工程地下室底板板厚750mm，则底板板底承受着9.85m（9.25+0.75－0.15=9.85m，由于地下水比较丰富，故计算设防水压取到自然地坪）高水压作用。因此计算得到此时水浮力标准值为42.75KN/m2(扣除板自重及覆土重)；而底板自重加面层及其上使用荷载，其标准值为23.75KN/m2，因此，该地下室底板处于向上作用的水浮力控制状态，现在按照经验系数法计算结果如表1：
故此，柱上板带支座截面弯矩作用下需要配置φ22@150（As=2534mm2）跨中板带跨中截面弯矩作用下需要配置φ18@150（As=1696mm2），才能满足计算要求。
2.2肋梁式筏板结构
为了减少板厚，常在单向或双向设置肋梁，肋梁可以往上也可以往下设置。当底板、墙板和顶板连成整体时，便形成刚度很大的箱形基础。将地下室底板设计成肋梁式的筏板时，梁既是柱间的连梁又是板的支座，特别是梁上凸型肋梁筏板，既便于底板上坑、沟的设置，又可避免基础边缘的应力集中造成裂缝，且梁板结构受力明确，刚度大。由于连续基础高度方向的尺寸远小于其它两个方向的尺寸，可以把它们看成地基上的梁板结构。该结构的受力特征是：
（1）剪力墙与柱下梁顶压应力和梁底拉应力较大，跨中梁顶受拉，内纵梁跨中顶受拉，梁底受压，支座处梁底受拉、梁顶受压；纵向边梁与横向主梁相交处梁顶受拉，与次梁相交处梁顶受杖，特征明显；柱角处处梁底存在着应力集中现象。
（2）内柱周边板顶拉应力和板底压应力较大，应力集中现象明显。
（3）基础梁的竖向位移中间较大，两端较小，边界元压力分布与基础位移分布相对应，基本符合文克勒假定。
按《规范》第8.4.5条规定，梁板式筏基底板应满足受冲切承载力和受剪切承载力的要求，通过对跨度从6～10m、长宽比从1～3、板厚从400～1000mm变化的梁板式筏基底板的计算来看，梁板式筏基底板都是受冲切承载力起控制作用，因此一般的梁板式筏基底板可以不进行底板受剪切承载力的验算。对于平板式筏基而言，底板的柱下及核心筒边的抗冲切验算则必不可少，且应考虑不平衡弯矩的作用，尤其是边柱和角柱。与平板筏基相比，梁板式筏基对于减小不均匀沉降、改善筏板内力分布、降低工程造价方面都有比较明显的优点。
因此，经过两个方案的反复比较，本工程最后选定的是肋梁式筏板结构。
3地下室肋梁式结构底板的主要结构参数和优化设计处理
地下室底板基础主梁截面为600×1200，次梁为450×1000，底板板厚500mm，双层双向φ16@150。具体布置详见图1所示。与无梁楼盖式底板相比，板厚比其折算厚度减小将近15 mm，底板配筋也相应减少。
地下室底板采用肋梁结构时，为了加强筏基梁与板的共同作用，设计时采用了适当的构造措施。图2为筏基梁基槽施工图，用素混凝土将梁侧充垫，扩大板与土体的有效接触面积，在发挥板作用的同时，可改善梁的受力状况。图3为梁纵筋与板筋位置关系示意图，板①筋位于梁②号筋以下较为合理，因为此时的板作用没有完全发挥，更有必要加强二者的整体性，只是板的有效高度比设计值小，但并不影响板的抗冲切能力，设计时须注意该位置关系。
4地下室底板抗浮设计处理
地下室上浮是因为地下室结构及上部结构的荷载重量不足以克服地下水的浮力，当筏板基础底板上的结构重量大于实际上浮力后，整个基础结构就能稳定。本工程地下室底板承受9.6m（9.25+0.5－0.15=9.6m）水浮力作用,但是由地下室底板、地下一层板，地下室顶板及覆同产生的永久荷载标准值为49.5KN/m2，由计算可知，建筑物自身重量不能来平衡水浮力的作用，因此本工程需要对地下室进行抗浮设计。但是由于锚杆在施工过程中，需要的施工工艺比较高，施工周期长，且费用较大。因此，本工程采用灌注桩作为抗拔桩，利用侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，由于地下水丰富，故此选用φ800灌注桩来实现地下室的抗浮设计。桩长26m，配筋12φ25，12фs15.2。考虑经济合理原则，采用后张法无粘结预应力技术，减少钢筋用量。
根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的规定，承受抗拔力的桩基需验算以下几部分：
(1)桩侧阻力和自重：桩侧阻力和自重满足抗拔极限承载力标准值要求：
采用桩侧两道后注浆，桩侧阻力提高1.7倍。
经计算，满足要求。
(2)桩身主筋和预应力：依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，桩身主筋和预应力筋满足抗拔承载力要求。
经计算，满足要求。
(3)桩身混凝土依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，桩身混凝土满足抗裂要求：
最大裂缝宽度：
将以上结果代入式（3），得最大裂缝宽度ωmax=0.057mm
以上分析验算表明,本工程的抗浮处理措施是合理有效的。
5结语
地下室底板结构除了作好抗浮处理外，还应对其做好防水处理措施，以防止其局部渗漏造成结构破坏现象的发生。地下室超长结构设计时，单靠后浇带不足以解决混凝土收缩和温度变化问题，可以考虑采用补偿收缩混凝土，在适当位置设置膨胀加强带，结构设计时还应对地下室，各部位混凝土的限制膨胀率提出明确要求。
参考文献：
[1] 建筑地基基础设计规范.GB50007-2002.
[2] 建筑桩基技术规范.JGJ 94-94.
关键词:小波变换;处理器;体系结构;算法
中图分类号:TP18 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)10-2529-02
Design of Oriented Wavelet Transform Architecture
OU Yang-ling
(Hunan Normal University, Changsha 410081, China)
Abstract: Wavelet transform with its superior performance has been more and more widely applied. But recent support of the wavelet algorithm in the processor, is mainly completed by the specialized accelerating completion in the hardware, which increases the design costs and is not conducive to the expansion of its applications. However, with the development of IC technique, consideration to support wavelet transform by architecture-level in the processor of MCU has been possible. On the basis of such a view, the paper analyzes the features of 9/7 lifting wavelet transform and 9/7 integer wavelet transform in the core operations, data flow, and parallelism, etc. It puts forward the architecture design to support wavelet transform in processor class.
Key words: wavelet transform; processor; architecture; algorithm
小波变换算法一经提出,就以其多分辨分析的特点得到了热切的关注,经过十几年的发展,已经有很多成熟实用的小波算法在信号处理,图像以及视频处理中得到广泛的应用。因此在处理器的设计中有必要考虑对小波算法的支持。但是目前的大多数做法都是设计专用的小波加速器,在提供了对小波算法支持的同时增大了芯片的面积与功耗。而随着集成电路技术的不断发展,处理器的性能越来越强大。只需在处理器的体系结构设计中加入对小波算法的考虑,便可以在获得对小波算法加速支持的基础上,消除专门设计硬件加速部件所带来的功耗以及面积的增加等缺点。本文正是给予这样的考虑,首先以9/7提升小波和9/7整形小波为代表,从核心操作,数据流,并行性等方面对算法进行了分析,以此为基础探讨了从总体框架到指令级对小波变换具有很好支持的体系结构设计。
1 小波变换算法分析
小波变换经过十多年的发展,形成了众多的分支,但是各个分支的核心操作却是大同小异的,本文以9/7提升小波和9/7整形小波为例,从体系结构设计的角度对小波变换进行了分析,得到了小波的运算特征,为体系结构的设计指明了目标。
1.1 传统9/7提升小波分解算法
对于传统的9/7提升小波分解算法,假设我们的输入是Xn,n= 0,1,N-1.那么具体的提升过程如下:
1) 分裂:奇数部分:di(0)=X2n+1;偶数部分:Si(0)=X2n;
2) 第一级提升:
预测:di(1)=di(0)+ α×(si(0)+si+1(0));
更新:si(1)=si(0)+β×(d(1)i-1+d(1)i);
第二级提升:
预测:di(2)=di(1)+ γ×(si(1)+si+1(1));
更新:si(2)=si(1)+ δ×(d(2)i-1+d(2)i);
3) 尺度归一化:di=d(2)i/K;si=K×S(2)i;
通过观察算法流程可以看出,在算法的核心操作层面,该算法涉及到较多的两个数相乘后与第三个数相加的操作。在算法的数据流层面,该算法在对数据进行运算之前,都要经过数据搬移的操作,而所有的搬移操作由两种模式组成,第一种是按元素下标的奇偶性搬移为两个数组,例如算法首先对于顺序存储在计算机中的数组X[N]:X0,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7…按照元素下表的奇偶重新排序,使之变为S0,S1,S2,S3,…和d1,d2,d3,d4…两个数组。第二种模式是把一个数组中的数据依次复制得到两个数组。例如对数组S0,S1,S2,S3,…执行依次复制的搬移模式,使之变为S0,S1,S2,S3,…和S1,S2,S3,S4,…,以便于执行预测步骤的迭代。在算法的并行性层面,该算法具有较高的并行性,在通过搬移操作准备好数据以后,预测和更新操作具有大量数据进行相同操作的特点,这就为体系结构的设计提供了启示。
1.2 整形9/7小波变换算法
对于整形9/7小波变换算法,假设我们的输入是X2n。那么,一级一维的整形小波变换将一个信号失量映射为两个小波系数集:一个高通集Di和一个低通集Ci,处理信号两端时要用到具体的边缘滤波器,即当j=0,j=N-2和j=N-1时的计算略有不同,具体流程如下:
从算法的流程可以看出,在核心操作层面,同样有很多两数相加再与第三个数相乘的操作。值得一提的是对算法中分数形式的系数,例如9/16,1/16,9/8,可以变为先乘再移位的操作,这样就减小了由除法带来的性能损失。在数据流的层面,该算法也只有两种核心搬移模式,分别是:依次复制的模式(同于9/7提升算法),以及按照Dj的计算需求搬移数据。即搬移数组的2j-2,2j,2j+1,2j+2,2j+4位。使之组成一个新的数组。以便于对Dj的计算。在算法的并行性方面,通过数据搬移操作准备好数据以后,同9/7提升算法类似同样可以获得较大的并行性。
1.3 算法分析的总结
通过对9/7提升算法与9/7整形算法的分析,可以得出以下的三个特点:
第一:小波算法用到了大量的相加与相乘紧密连接的操作模式。
第二:通过数据搬移,可以加速小波算法的执行,并且这些搬移的模式是固定的,数目是有限的。
第三:巧妙的数据搬移,可以极大的增加小波算法的并行性。
上述的算法特点为下文从体系结构的角度分析算法提供了有效的依据,下文将就小波算法的这三个特点探讨相应的体系结构支持。
2 体系结构设计探讨
随着集成电路技术的发展,单片所能取得的性能越来越强大,这样就可以通过合理的体系结构设计,把在传统体系结构设计中处于协处理器部分的功能,转移到了单个处理器核上,从而在减小了芯片的功耗,面积的同时,也增强了芯片对应用的扩展能力。通过上文对小波算法在核心操作,数据流特性,并行性等方面的分析,本节从在体系结构设计的角度提出了对小波分析的支持。
2.1 总体结构框架
由上文可知,在合理准备运算所需数据的基础上,小波的运算体现出较大的并行性,这种并行性,主要表现为多个数据同时执行相同的操作。而这个特点,刚好符合SIMD(单指令流多数据流)的体系结构特征。因此,面向小波的体系结构框架可以采取SIMD结构。同时,小波分析在处理边界的数据时,表现出严格的串行特征,因此采用SIMD和SISD(单指令流单数据流)结合的结构能够使边界点与中间点的运算并行起来,进一步提高算法的性能。
2.2 指令级支持
由于在小波算法中表现出很多的相乘后立即相加的操作,因此,借鉴在DSP指令集设计中将乘加操作作为一条硬件指令实现的方式,以加快这类大量存在于小波变换中的特征运算的执行速度。从而相比普通的采用两条指令的实现方式,这样的乘加指令能够更好的支持小波算法。另外,通过上文的分析还发现小波变换中存在大量的数据搬移操作,但是所幸的是这些搬移操作的类型有限(通过上文分析,只有三种类型的搬移),因此可以考虑采用专门的搬移指令实现这些搬移操作。但是这样的指令对其他算法的作用微乎其微。因此更合理的实现方式是在整体结构中增加一个数据混洗的部件,该部件采用文[1]提到的best shuffle结构,这个结构可以在有限次的循环中,实现任何形式的数据搬移方式。这样设计的优点是在有效的支持了小波变换的同时,具有较好的可扩展性,可以灵活的支持新的应用。文[2]中已经证明这样的混洗部件对新一代的通信算法也具有高效的支持。因此本文认为对于数据搬移的操作采用专用的混洗部件有优于设计专用的只针对小波的指令。
3 总结
本文通过分析9/7提升算法,9/7整形算法在核心操作,数据流特征以及并行等方面的特点,提出了在体系结构的设计中对小波变换算法的支持。未来,将进一步扩展对其他各类小波处理的应用分析,从而完善面向信息处理体系结构的设计。
参考文献:
[1] 田昕,谭毅华,田金文.一种并行提高小波基的设计方法与VLSI实现研究[J].计算机学报,2008,31(3):411-418.
【关键字】剪力墙结构；小高层；设计要点
在经济快速发展的形势下，我国人民的生活水平迅速提高，多年来沿用的固定户型的小开间住宅变得逐渐不能满足人们的生活需求，再加上人口的持续增多，人们对住房的需求不断增长，促进了剪力墙结构在小高层住宅中的应用。剪力墙可以将住宅的内部空间灵活的分割，以满足不同人口结构、文化审美和生活方式的居住者的使用需求。
一、剪力墙的特点和常见结构类型
1.1 小高层使用剪力墙结构的原因
现在的建筑一般采用砖混结构，由于砖混结构的承重能力有限，使得建筑的层数受到限制，在我国人口日益增长的背景下，人们对住房的需求很难得到满足。剪力墙结构既可以实现对住房内部空间的合理分割，又具有较轻的重量，其出现促进了小高层建筑的进一步发展。
1.2 剪力墙的特点
从剪力墙的功能上来看，剪力墙要能够承受较大的竖向荷载和横向荷载，要有较好的整体性，竖直角度上的刚度要大，水平力作用下的位移要小，不能将梁柱等支撑结构露在外面，而且要便于在房间内部布置。
1.3 剪力墙的常见结构类型
根据使用的材料划分，可以将剪力墙结构划分为轻钢结构、砖混结构和钢筋混凝土结构三种。
（1）轻钢结构
轻钢结构以轻钢为主要材料构建剪力墙。采用轻钢结构的剪力墙具有节约能源和占地面积、抗震性好和材料使用量小等优点，具有优化居住环境和提高住宅功能质量的作用，有利于提高住宅建设中的工业化水平。
（2）砖混结构
采用砖混结构的剪力墙将楼梯间制作成现浇混凝土筒，而其他的横墙以及外墙则由带有约束柱的组合墙制作而成。分户墙为承重墙，其间距一般在4.8m到7.8m之间，外墙则是自承重的组合砖墙。这种剪力墙布置可以使每户的住宅内部都有较大的可布置空间，其施工方便、造价低，具有良好的经济效益和社会效益。
（3）钢筋混凝土结构
钢筋混凝土框架+剪力墙结构是一种典型的钢筋混凝土结构剪力墙，它将框架和剪力墙两种体系结构相结合，融合了各自的长处，在为住宅提供较大的可使用空间的同时，抗侧力性能也很好。这种结构的剪力墙既可以单独布置，也可利用楼梯间等的墙体，目前被广泛的应用在各类建筑的建设中。
二、小高层剪力墙的设计要点
2.1 小高层剪力墙的布置要点
剪力墙的布置要有合理的结构。小高层建筑的空间工作性能应该比较好，同时为了承载任何方向的力，剪力墙结构应该在竖向和横向均匀的布置来形成必要的空间，特别在抗震结构中应该尽量避免单向布置剪力墙，并尽量使横竖两个方向的刚度接近。剪力墙不要设置的太密，并使其结构有合理的侧向刚度，这样可以同时达到提高剪力墙能力和减轻结构重量的目的。在地震力的作用下，剪力墙的抗弯刚度和侧向位移不是反比关系，因此如果剪力墙数量过多，其结构刚度就会很大，地震的作用也会变大，但是侧向位移却没有相应的减少，所以一般的建设工程中，以位移作为剪力墙数量的判断依据。
在布置剪力墙时，应该尽量避免在剪力墙上搁置楼面的主梁平面，如果确实无法避免，则应该在剪力墙的对应位置设置暗柱，特别当楼面主梁的高度超过墙厚度的2.5倍时，应该为暗柱设置配筋，由于转角处的受力比较集中，转角处的墙肢要尽可能长，有条件的情况下可以在两个方向都设置成长墙。当墙肢的长度超过8m时，应该开设洞口，将较长的剪力墙分成长度均匀的墙段，并用弱连梁连接墙段，跨高比要大于6，每个墙段的截面高度不大于其总高度的一半，为了保证连梁的耗能作用，每个墙段都应该是有连梁连接的双肢墙或多肢墙，一二级剪力墙之间的连梁跨高比不应超过5，连梁的截面高度要在0.4m以上。
常见的剪力墙布置方案一般有三种。横墙间距为3-4m时，称为小间距横墙承重方案；横墙间距为6-8m时，称为大间距横墙承重方案；横墙间距在8m左右，在墙之间现浇双向板或者布置肋梁的方案，称为大间距纵横墙承重方案。
2.2 小高层剪力墙的构造要点
（1）配筋的构造
由于剪力墙的受力特点比较特殊，一般在剪力墙的外侧设置水平钢筋，在内侧设置竖向钢筋。地下室部分，水压力和土压力产生的侧压力对配筋的控制较大，简化计算后主要由竖向配筋控制。在地下部分的剪力墙外侧设置竖向钢筋，内侧设置水平钢筋，可以增大墙体的有效高度。
（2）连梁的构造
剪力墙中，连梁的跨度小，截面的高度大，虽然在受力计算中人为地减小了其刚度，但是在地震力的作用下，墙体的弯矩和剪力仍然会很大，这时如果将连梁的高度增大，可能使配筋值更大。一般将洞顶到上一层洞底的高度或者洞顶到楼面的高度定义为连梁的高度，虽然对于门洞来说，在该定义下连梁的高度是一样的，但是对于窗洞，连梁的高度有时可能很高，导致高跨比比较大，相应的配筋也会比较大，显然这是不合理的。所以在连梁的高度设计中，将连梁的高度一致规定为洞顶到楼面的高度。可用轻质材料砌筑窗洞区域楼面到窗台的部分，当窗台有飘窗时，可以适当的再多用一根梁，并用轻质材料将两根梁之间填充好。为了受力均匀，连梁的配筋要设置成对称的。
（3）剪力墙边缘的构造
研究表明，钢筋混凝土结构的剪力墙在设置边缘构件后耗能能力可提高约20%，极限承载能力可提高约40%，并且墙体的稳定性也得到了增强，因此剪力墙需要设置边缘构件。根据需要，设置边缘构件的剪力墙一般为一二级抗震剪力墙的底部以及其上一层的墙肢端部。配筋是主要的边缘构件。普通剪力墙的加强区配筋率一般为0.7%，普通区为0.5%；短肢剪力墙的加强区的配筋率一般设置为1.2%，普通区为1.0%；小墙肢加强区的配筋率为1.2%，普通区为1.0。二级抗震剪力墙也应该设置边缘构件，但是配筋不宜过大。
三、结论
在小高层中合理地设置剪力墙结构，既可以减轻楼体的承重压力，又可以满足人们对空间的分割需求，而且便于内部空间的灵活划分，当前的剪力墙结构设计方案虽然满足了人们的使用需求，但是随着社会的发展和技术的进步，人们会不断的提出新的需求，因此剪力墙结构存在着广泛的发展和应用空间。
参考文献
[1]姚谦峰.新型建筑结构住宅体系发展与研究[J].工业建筑，2002.
[2]王玉菲.小高层剪力墙设计中的几个问题[J].山西建筑，2006，32(7).
关键字：小高层剪力墙结构设计
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
一般情况下，建筑结构并无小高层一说，小高层属于建筑范畴，习惯上把8—12层的建筑称为小高层。按规定8层以上必须配电梯，所以小高层属于配电梯的范围之内，它的特点是方便的同时又能给生活带来一种新的高度。目前的小高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置，先假定好构件尺寸，通过电算，电算一般是个别指标超限，则对这部分进行调整，至于整个方案是否完善，构件尺寸假定是否太大，则心中无底。很多时候都会产生不必要的浪费。另外，住宅布置有时候建筑考虑立面和内部空间，使结构产生很多不合理之处。例如：某些剪力墙布置不均匀，产生刚度偏心和扭转；多处形成一字型短墙；顶部布置共享空间，产生平面不规则等，这些形式对结构受力及抗震均不利。因此我们在设计时必须强调概念设计，在平面布置和构造设计上使结构更趋合理，做到经济合理。
1．结构体系的选取
由于小高层建筑总高有限，如果采用全剪力墙结构，显得过于保守，考虑到某特区属于六度抗震地区，抗震烈度较小，所以笔者认为一般可采用异形柱结构中的框架—剪力墙结构体系。此种结构体系一方面可以满足水平荷载的承载力及变形要求，另一方面也比较经济。
2．总体指标控制：
计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中。总体指标对建筑物的总体判别十分有用。譬如说若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。合理的刚度是多少，笔者建议对于小高层住宅μ/H取1/1000左右，刚重比在6左右是比较合理的。周期约为层数的0.1n倍（n为建筑层数）。另外，对结构布置扭转的控制：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.45倍。当然，笔者建议对于顶层构件可不考虑在内，否则很难满足上述指标。
3．基础设计：
在某特区地质情况比较好，但不能忽视较发育的喀斯特地形带来的溶洞问题，就一般而言，墙下基础优先选择条基，基础持力层宜选择坚硬的中风化岩石，当遇到溶洞时，可采用桩基来处理，值得提出的是，由于墙下基础反力很大，我们需要演算基础的抗剪切承载力，而对于此，国家规范没有很明确的说法，所以我们可以采用《贵州省地基规范》中的公式加以验算。另外，地下室底板长度的设置也须我们研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规我们采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达100m以上，中间就设置几条后浇带，也没有其他措施，笔者认为是不妥当的。
4．剪力墙设计：
1). 布置：剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且X，Y两向的刚重比接近。在结构布置应尽量避免一字形剪力墙，若出现则应布置成长墙（h/w>8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上,若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱,当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍以下为短墙，大于8倍则为普通墙，这就引起高厚比为7.9倍及8.1倍的两种墙的受力特性截然不同，而配筋亦大相径庭，这显得比较机械而不合理。
2). 配筋及构造：对于小高层住宅来说,剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。
a) 剪力墙墙体配筋（以200厚墙体为例）一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。笔者建议加强区Φ10@200，非加强区Φ8@200双层双向即可，双排钢筋之间采用Φ6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定：迎水面保护层应大于50mm，且在保护层内按《混凝土结构设计规范》第9.2.4条规定增设双向钢筋网片。在这种情况下，很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mm计算，笔者认为是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋效果相当明显。
b). 剪力墙按规范应设置边缘构件，边缘构件的设置及配筋在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有明确的要求，但笔者有不同看法，笔者认为首先要区分剪力墙的受力特性及类别，即：普通剪力墙（长墙），短肢剪力墙，小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待配筋。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7﹪，一般部位0.5﹪。对于短肢剪力墙，应按高规第7.1.2条控制配筋率加强区1.2﹪，一般部位1.0﹪；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2﹪，一般部位1.0﹪；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋，笔者认为这并不妥当，建议有两种方法。其一，计算中另一方向短肢不进人刚度，则配筋可不考虑该方向短肢影响；其二，计算中短肢进人刚度，则配筋中应考虑该方向短肢的不利影响。建议该短肢配筋率加强区1.0﹪，一般部位0.8﹪。
c). 剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。笔者建议，连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加一根梁，两根梁之间用砖填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。
