淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計 - 結(jié)構(gòu)理論

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1、淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計-結(jié)構(gòu)理論淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計-結(jié)構(gòu)理論淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計-結(jié)構(gòu)理論淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計-結(jié)構(gòu)理論一、高層住宅混凝土剪力墻布置方式、經(jīng)濟分析、結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的合理選取1.高層住宅結(jié)構(gòu)設計中剪力墻布置方式剪力墻結(jié)構(gòu)一般都是應用于超高建筑和高層建筑，而在高層建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)位移是結(jié)構(gòu)設計的一個主要指標。其中包括層間位移比和豎向?qū)娱g位移角。另外，伴隨著住宅建筑高度的不斷的增加，水平的荷載作用效應起主要控制作用。而剪力墻在平面內(nèi)有很大側(cè)移剛度，所以剪力墻是承載

2、著來自高層建筑的絕大部分的水平作用和水平剪力。在超高層建筑和高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度來控制結(jié)構(gòu)位移和層間位移角，而通過調(diào)整結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度來控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移。剪力墻結(jié)構(gòu)體系中結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大小是可以通過剪力墻的截面來控制，例如剪力墻布置較多時，相對應的側(cè)向剛度大；剪力墻布置較少時相對應的側(cè)向剛度相對較小。另外通過剪力墻在建筑平面中的布置位置調(diào)整，可以控制剪力墻的扭轉(zhuǎn)剛度從而達到控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、承載能力和剛度以及經(jīng)濟合理性的一種宏觀控制。假如剪力墻體在高層建筑物中有比較合理的截面和

3、平面布置，就會形成一個能夠很好的抵抗墻體水平力的結(jié)構(gòu)體系，此時還能夠有效的分割空間，最大限度的滿足建筑使用功能。2.高層剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟分析剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，用鋼量較省。在高層住宅中，開間均較小，分隔墻較多，采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)可將承重墻減少，比較經(jīng)濟。剪力墻外觀整齊，沒有露梁、露柱現(xiàn)象，便于室內(nèi)布置。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，結(jié)構(gòu)周期小。在結(jié)構(gòu)設計中應保證剪力墻結(jié)構(gòu)滿足國家規(guī)范關于結(jié)構(gòu)水平位移和地震力的要求，做到安全適用，經(jīng)濟合理，就必須在實際工作中有所判斷，將結(jié)構(gòu)水平位移和地震力控制在合理的范圍

4、內(nèi)，然后檢查結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋。3.高層結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的合理選?。?）周期折減系數(shù)：填充墻較多時的剪力墻結(jié)構(gòu)，取0.9～1.0；填充墻較少時的剪力墻結(jié)構(gòu)，取1.0。填充墻對結(jié)構(gòu)周期的影響與填充墻的類型、填充墻與主體結(jié)構(gòu)的位置等密切相關，以上數(shù)值填充墻按實心磚墻確定的，對其他各類填充墻（空心磚砌體、混凝土砌塊砌體等）可酌情調(diào)整確定。填充墻對主體結(jié)構(gòu)周期的折減，實際上就是考慮填充墻剛度對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響程度，主體結(jié)構(gòu)剛度愈大填充墻對結(jié)構(gòu)周期影響越小，反之，則越大；填充墻的自身剛度越大，對主體結(jié)構(gòu)周期影響也越大，反之，

5、則越小。（2）振型個數(shù)的確定：以保證振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%為前提。高層建筑地震作用振型數(shù)非耦聯(lián)時n≥9個，耦聯(lián)時n≥15個；對多塔結(jié)構(gòu)振型數(shù)n≥塔樓數(shù)量X9。（3）連梁剛度折減系數(shù)：在內(nèi)力和位移的計算中，連梁剛度折減系數(shù)可取0.5；當結(jié)構(gòu)位移由風荷載控制時，連梁剛度折減系數(shù)宜不小于0.8。連梁常被稱為結(jié)構(gòu)抗震設計中的“保險絲”，它可以起到耗散地震能量的作用，伴隨著連梁梁端產(chǎn)生塑性變形，結(jié)構(gòu)剛度退化，變形加大，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)內(nèi)力重分布，剪力墻墻肢內(nèi)力加大。二、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，降低工程造價1.結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化增加合理

6、性和安全性優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，使結(jié)構(gòu)受力均衡，技術應用得當，整體安全可靠，這樣設計出來的結(jié)構(gòu)才能達到既經(jīng)濟又合理的目的。從結(jié)構(gòu)設計整體布局來看，在水平荷載作用下，剪力墻的暗柱配筋往往是構(gòu)造配筋，暗柱截面的確定與剪力墻的布置有密切的關系，而構(gòu)造配筋與暗柱截面又有一一對應關系。由于剪力墻布置的差異性，一片剪力墻兩端暗柱的截面可能差6～10倍。配筋也相應差6～10倍。而剪力墻在不同方向的水平荷載作用下是具有對稱性的。這樣設計出的結(jié)構(gòu)就會造成極大的浪費。因此，首先合理的布置剪力墻，盡可能使之對稱布置，這樣即節(jié)省造價，又增加結(jié)

7、構(gòu)的安全性。2.《建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010》規(guī)定（1）側(cè)向剛度不規(guī)則。側(cè)向剛度小于相鄰層的70%，或小于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層或出屋面小建筑外，局部收進水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。（2）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞。（3）樓層承載力突變?？箓?cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%。從而對剪力墻豎向布置做了間接的規(guī)定。保持剪力墻從下向上貫通布置原則，通過減小截面厚度使側(cè)向剛度減小。3.剪力墻配筋控制對主體造價起著關鍵性的作用通過

8、以往高層住宅項目的結(jié)構(gòu)設計對比看，一般剪力墻配筋幾乎都是按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率構(gòu)造配筋，包括豎向分布筋和水平向分布筋。所以控制剪力墻厚度，可以有效的控制剪力墻身鋼筋用量。在抗震設計時，當?shù)讓蛹袅χS壓比控制在抗震等級范圍不同限值內(nèi)，則剪力墻僅設置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，而當軸壓比大于規(guī)定限值時，應設置約束邊緣構(gòu)件。而在剪力墻配筋設計時，構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件的配筋率相差甚大，所以適當?shù)募哟?/p>