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1、某剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)【】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的單位面積用鋼量是關(guān)系到建設(shè)項(xiàng)目投資方經(jīng)濟(jì)收益的決定因素之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)安全并滿足設(shè)計(jì)規(guī)范構(gòu)造要求的前提下努力實(shí)現(xiàn)用鋼量的節(jié)省，本文通過(guò)對(duì)某剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),探討了鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 【關(guān)鍵詞】剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)布置；優(yōu)化設(shè)計(jì)；配筋構(gòu)造 1引言 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)蓬勃發(fā)展，成為支柱性產(chǎn)業(yè)；同時(shí)，房產(chǎn)開(kāi)發(fā)商之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。在住宅項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中，房屋的土建造價(jià)的高低，將直接影響房產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。而房屋的單位面積用鋼量的
2、大小是影響土建造價(jià)的決定性因素?，F(xiàn)在內(nèi)行的投資方在簽署委托設(shè)計(jì)合同時(shí)往往會(huì)提出對(duì)含鋼量的限量條款。筆者認(rèn)為只要該限量合理科學(xué)，就不應(yīng)認(rèn)為是苛刻條件。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在保證結(jié)構(gòu)安全、各項(xiàng)配筋構(gòu)造符合現(xiàn)行規(guī)范要求的前提下，使單位面積用鋼量處于一個(gè)合理水平，不僅是設(shè)計(jì)者的職責(zé)，也是衡量設(shè)計(jì)單位技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力高低的重要標(biāo)志?！ 」鹆值貐^(qū)設(shè)防烈度6度,水平地震影響系數(shù)最大值αmax=0.04,特征周期Tg=0.35s。本文以一棟14層高，采用剪力墻（短肢）結(jié)構(gòu)的住宅樓為例,簡(jiǎn)述此類(lèi)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法?！ ?工程概況 工程為一座14層住宅
3、建筑，一層為架空停車(chē)及設(shè)備用房，上部為居住建筑，出屋面塔樓2層，其中3～13層為標(biāo)準(zhǔn)層。原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置（標(biāo)準(zhǔn)層）見(jiàn)“圖1”，建筑剖面見(jiàn)“圖2?！ D1原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置圖（標(biāo)準(zhǔn)層） 圖2剖面圖 3地基與基礎(chǔ) 擬建場(chǎng)地內(nèi)下覆泥盆系上統(tǒng)融縣組灰?guī)r。建筑的場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)液化土層。從本工程地質(zhì)資料分析，巖石層較淺，巖石層上面有硬塑紅粘土層和可塑紅粘土層及軟塑紅粘土層，上部土層不均勻。因此采用沉管灌注樁基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。樁徑D=500mm，樁尖支承在灰?guī)r上，單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值為600kN（灰?guī)r極限樁端阻力
4、標(biāo)準(zhǔn)值為7000Kpa,灰?guī)r樁端承載力特征值fak=3500Kpa）。平均樁長(zhǎng)10m，最后樁長(zhǎng)應(yīng)以貫入度控制，貫入度為3～5mm?！ ?yōu)化設(shè)計(jì)采用的基礎(chǔ)形式與原設(shè)計(jì)相同，根據(jù)上部荷載標(biāo)準(zhǔn)值確定樁數(shù)。布樁時(shí)盡量使樁處于墻體下，這時(shí)承臺(tái)避免受剪甚至抗彎，其厚度可較小，采用構(gòu)造配筋率配筋則其配筋量就較少。但大多情況下，布樁無(wú)法都設(shè)在墻體下，而使承臺(tái)受剪受沖切，為了滿足其受剪受沖切，設(shè)計(jì)中適當(dāng)加大承臺(tái)厚度，而不宜采用增加配筋來(lái)滿足其抗剪或抗沖切要求，以達(dá)到減小用鋼量的目的。此外，由承臺(tái)混凝土來(lái)滿足抗剪或抗沖切后，承臺(tái)的配筋就可采用低
5、配筋率而不應(yīng)也沒(méi)必要提高配筋率（通常采用0.15%的配筋率）?！ ?上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 建筑物抗震重要性為丙類(lèi)[1]。抗震設(shè)防烈度為六度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組；結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑抗震設(shè)防類(lèi)別二類(lèi)；采用(短肢)剪力墻結(jié)構(gòu)(剪力墻全部落地)?？蚣芰嚎拐鸬燃?jí)為四級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)均為三級(jí)（滿足《高規(guī)》[2]7.1.2條規(guī)定）?！ ?.1結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化 本工程影響用鋼量的宏觀因素已經(jīng)確定，如平面長(zhǎng)度尺寸、長(zhǎng)寬比、高寬比等；結(jié)構(gòu)的梁、板平面布置根據(jù)建筑的使用功能確定，梁板的布置僅局部修改，使傳力
6、更加明確合理。結(jié)構(gòu)布置的優(yōu)化主要在于剪力墻的布置優(yōu)化?！ ”竟こ屉m豎向體型規(guī)則，但平面形狀為不規(guī)則平面，基于概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用如下措施改善結(jié)構(gòu)性能： 4.1.1取消部分樓、電梯間剪力墻以減小中部抗側(cè)力構(gòu)件的剛度，適當(dāng)加長(zhǎng)角部及邊部剪力墻，改善結(jié)構(gòu)抗扭性能，且可限制差異位移?！ ?.1.2減小中部部分墻肢長(zhǎng)度。本工程一層為架空停車(chē)及設(shè)備用房，墻肢較短時(shí)對(duì)建筑功能的使用更加有利，在結(jié)構(gòu)總體性能要求得到滿足，且嚴(yán)格控制短肢剪力墻軸壓比滿足規(guī)范要求的前提下，適當(dāng)減小墻肢的長(zhǎng)度?！ ?yōu)化后的結(jié)構(gòu)布置圖（標(biāo)準(zhǔn)層）見(jiàn)圖3。采用SAT
7、系列軟件[3]導(dǎo)算荷載時(shí)也未考慮扣去重疊部分板重。計(jì)算表明，由于計(jì)算中未注意扣除梁板重疊部分的板重而引起的總重力荷載的增大的誤差通常有10%～20%左右；計(jì)算墻的自重時(shí)，同理要注意扣除墻板重復(fù)部分的板重，此重疊部分引起的總重力荷載的增大的誤差通常也有5%左右?！ ∫园搴駷?00mm為例，混凝土容重取25kN/m3,軟件自動(dòng)導(dǎo)算的梁自重比梁實(shí)際自重（包括抹灰自重，抹灰厚度按15mm,容重17kN/m3）增大，增大系數(shù)為β，見(jiàn)“表Ⅱ”。因?yàn)檐浖?dǎo)算板面荷載 時(shí)梁板重疊部分的自重被重復(fù)計(jì)算，此部分荷載與梁上的抹灰（裝修）自重相抵
8、消，且還有富裕，所以，在SATCAD工程部.SATWE用戶手冊(cè)及技術(shù)條件，2005年4期 [4]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002 [5]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002 [6]郁彥,高層
