淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) - 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(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)理論淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)理論淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)理論淺談高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)理論一、高層住宅混凝土剪力墻布置方式、經(jīng)濟(jì)分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的合理選取1.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻布置方式剪力墻結(jié)構(gòu)一般都是應(yīng)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(shè)計(jì)的一個(gè)主要指標(biāo)。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(yīng)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(shè)計(jì)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(shí)，相對(duì)應(yīng)的側(cè)向剛度大；剪力墻布置較少時(shí)相對(duì)應(yīng)的側(cè)向剛度相對(duì)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(dá)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(jì)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(huì)形成一個(gè)能夠很好的抵抗墻體水平力的結(jié)構(gòu)體系，此時(shí)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(jì)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(jì)。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(shè)計(jì)中應(yīng)保證剪力墻結(jié)構(gòu)滿足國家規(guī)范關(guān)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(jì)合理，就必須在實(shí)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(jì)算參數(shù)的合理選?。?）周期折減系數(shù)：填充墻較多時(shí)的剪力墻結(jié)構(gòu)，取0.9～1.0；填充墻較少時(shí)的剪力墻結(jié)構(gòu)，取1.0。填充墻對(duì)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(guān)，以上數(shù)值填充墻按實(shí)心磚墻確定的，對(duì)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(duì)主體結(jié)構(gòu)周期的折減，實(shí)際上就是考慮填充墻剛度對(duì)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(duì)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(duì)主體結(jié)構(gòu)周期影響也越大，反之，

5、則越小。（2）振型個(gè)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(shí)n≥9個(gè)，耦聯(lián)時(shí)n≥15個(gè)；對(duì)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(jì)算中，連梁剛度折減系數(shù)可取0.5；當(dāng)結(jié)構(gòu)位移由風(fēng)荷載控制時(shí)，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(shè)計(jì)中的“保險(xiǎn)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(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化增加合理

6、性和安全性優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)受力均衡，技術(shù)應(yīng)用得當(dāng)，整體安全可靠，這樣設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)才能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又合理的目的。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guān)系，而構(gòu)造配筋與暗柱截面又有一一對(duì)應(yīng)關(guān)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(yīng)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(duì)稱性的。這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)就會(huì)造成極大的浪費(fèi)。因此，首先合理的布置剪力墻，盡可能使之對(duì)稱布置，這樣即節(jié)省造價(jià)，又增加結(jié)

7、構(gòu)的安全性。2.《建筑抗震設(shè)計(jì)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(jìn)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(duì)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(duì)主體造價(jià)起著關(guān)鍵性的作用通過

8、以往高層住宅項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)讓蛹袅χS壓比控制在抗震等級(jí)范圍不同限值內(nèi)，則剪力墻僅設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，而當(dāng)軸壓比大于規(guī)定限值時(shí)，應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。而在剪力墻配筋設(shè)計(jì)時(shí)，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(dāng)?shù)募哟?/p>