淺論高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

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1、淺論高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計廣東省維美工程設(shè)計有限公司523000摘要：木文通過對某高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計實例，分析了高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計對優(yōu)化設(shè)計的重要性.剪力墻結(jié)構(gòu)是民用高層建筑住宅的主要形式，它具有剛度大，整體性好，用鋼量較省的特點.關(guān)鍵詞：剪力墻；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計1概述我國高層住宅建筑大多是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系分框架、剪力墻、框架一剪力墻三大結(jié)構(gòu)體系，在高層建筑的整個建造環(huán)節(jié)，建筑結(jié)構(gòu)部分在整個建筑中的比重最大，約占整個工程造價的60%,合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)將會降低工程造價。2剪力墻結(jié)構(gòu)特點剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻來代替框架

2、結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)，以便與一般承受垂直載荷的墻體相區(qū)別。剪力墻承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。其特點是整體性好，側(cè)向剛度很大,變形小，既承重乂圍護，水平力作用下側(cè)移小，并且由于沒有梁、柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置。缺點是剪力墻的間距一般為3-8m，使建筑平面布置和使用要求受到一定限制，不能提供大空間房屋，結(jié)構(gòu)延性較差。剪力墻結(jié)構(gòu)中墻與樓板組成受力體系，缺點是剪力墻不能拆除或破壞，不利于形成大空間住戶無法對室內(nèi)布局自行改造。短肢剪力

3、墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來越廣泛，它釆用寬度（肢厚比）較小的剪力墻，住戶可以一定范圍內(nèi)改造室內(nèi)布局,增加了靈活性，但這是以整個結(jié)構(gòu)受力性能的降低為代價的（雖然有試驗和研宄表明這種降低幅度較小）。目前，純剪力墻結(jié)構(gòu)造價高，施工困難，耗鋼量極大，所以往往因為建設(shè)單位的制約，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計于成木而不得不降低標(biāo)準(zhǔn)。3剪力墻優(yōu)化設(shè)計3.1抗震優(yōu)化設(shè)計高層剪力墻結(jié)構(gòu)底部的底層剛度與上部剛度之間的差距過大，一旦發(fā)生地震，會引起底部出現(xiàn)突出的彈塑性集中變形，造成剪力墻結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。一定要嚴(yán)格控制剪力墻結(jié)構(gòu)的底部剛度與上部剛度之比，根據(jù)對抗震的要求，合理設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)，保證

4、經(jīng)濟性。3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻適合沿主軸方向或其他方向雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)。對于20層以下的高層住宅，采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻體系是在傳統(tǒng)剪力墻體系通過開設(shè)一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)洞而形成的。這種結(jié)構(gòu)保持了較好的抗震性能。對于一些連梁，由于斷面較大，需要加大短肢墻與連梁的線剛度比，同吋增大連梁的跨高比，避免連梁發(fā)生剪力破壞。20層以上的高層住宅，傳統(tǒng)的全現(xiàn)澆剪力墻是最好的選擇。由于20層以上的建筑中，如果仍采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)較柔，結(jié)構(gòu)頂點位移和層間位移不一定滿足規(guī)范要求，底部剪力系數(shù)也變低等問題，結(jié)構(gòu)不安全。奮時，

5、采用全剪力墻體系通過將較長的墻肢開設(shè)結(jié)構(gòu)洞或?qū)⒋芭_改為艽他砌體等措施來解決結(jié)構(gòu)剛度計算值偏人的問題。4、控制建筑結(jié)構(gòu)成本的措施控制成本的措施可歸納為以下幾點：4.1米用輕質(zhì)高強材料隔墻盡可能采用輕質(zhì)墻體，如加氣混凝土砌塊、輕質(zhì)墻板等，以減輕荷載，減小地震作用，降低基礎(chǔ)造價。暗柱、梁、板采用高強鋼筋，以減少計算配筋量。4.2精心的荷載清理如有大量的門、窗洞U，其墻體荷載可以扣除，明確建筑使用功能以確定活荷載，去掉不必要的荷載。4.3合理的結(jié)構(gòu)布置和精細的計算1）在保證豎向及水平承重情況下，盡量拉大剪力墻的布置間距；2）剪力墻厚度沿結(jié)構(gòu)高度均勻變

6、化；3）剪力墻之間應(yīng)冇梁連接，避免獨立懸臂墻肢及半框墻肢的出現(xiàn)；4）剪力墻的軸壓比盡量接近規(guī)范限值，以減少剪力墻布置量及結(jié)構(gòu)自重；5）在布置剪力墻吋，應(yīng)考慮剪力墻轉(zhuǎn)折及小墻垛布置對邊緣構(gòu)件的影響，以避免不必要的大暗柱設(shè)置；6）連接較厚剪力墻的框架梁及連梁的寬度不一定同墻厚，該做法會給建筑功能帶來益處；7）在僅考慮豎向荷載的情況下，各剪力墻的軸壓比應(yīng)基本接近，以避免通過連梁來調(diào)整各墻肢的軸向變形差;8）層間位移角盡量靠近規(guī)范限值1/1000。4.4嚴(yán)格按計算結(jié)果及構(gòu)造要求配筋模型荷載都準(zhǔn)確無誤的情況下嚴(yán)格按計算結(jié)果配筋，不盲B放大（尤蘇對剪力墻

7、），可保證結(jié)構(gòu)安全。5、高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)節(jié)材分析與設(shè)汁5.1材料用量的合理范圍結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是“安全、適用、經(jīng)濟、美觀"，結(jié)構(gòu)設(shè)計在滿足結(jié)構(gòu)安全以及滿足建筑使用功能的前提下，應(yīng)最人限度地追求結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。設(shè)計階段，材料用量往往作為結(jié)構(gòu)經(jīng)濟指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)。高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)材料主要包括鋼筋和混凝土，結(jié)構(gòu)成本經(jīng)濟性評價指標(biāo)一般以單位面積用鋼量為主，單位面積折算混凝土厚度為輔。影響結(jié)構(gòu)材料用量的因素眾多，蘇中對高層住宅剪力墻上部結(jié)構(gòu)影響較大的因素有地震設(shè)防烈度、場地類別、基本風(fēng)壓、建筑高度、建筑層高、結(jié)構(gòu)規(guī)則性以及結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的主觀因素等。

8、由于過去十來年我國基礎(chǔ)建設(shè)展現(xiàn)出迅猛發(fā)展的狀態(tài)，全國大小設(shè)計單位如雨后春夢般萌芽、發(fā)展壯大，結(jié)構(gòu)從業(yè)人員也隨著大環(huán)境迅速發(fā)展達到過飽和狀態(tài)。過快的發(fā)展使得眾多設(shè)計單