钢筋混凝土剪力墙结构的优化设计.pdf

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1、规划与设计■嘲蜀泰强2012年9月钢筋混凝土剪力墙结构的优化设计张春海(华优建筑设计院)、摘要：随着城市建设速度加快，高层建筑越来越成为主流。钢筋混凝土剪力墙结构以其自身独特的优势在高层建筑中被广泛采用。本文主要介绍了在符合各项技术要求的条件下如何进行高层建筑剪力墙的结构优化设计，从而达到实现降低工程造价、充分发挥剪力墙结构抗侧刚度大、外观简洁等优点的目的。关键词：剪力墙结构；概念优化；结构优化1引言随着社会经济的高速发展和人类活动的需要，城市的土地用量越来越大，高层及超高层建筑发展速度也越来越快。由于高层建筑对结

2、构的刚度要求比一般建筑要高，而剪力墙是用筋混凝土墙板来替代框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，加之该结构的整体性很好，所以这就保证其结构刚度和稳定性，使其不仅具备强大的承载功能，并且水平方向在受力较大的情况下也不容易发生侧滑，基本上符合了有关规要求，所以剪力墙以其自身独特的优势在高层建筑中被大量采用。剪力墙结构也成为了高层建筑的一种普遍结构形式。2高层建筑结构选用的优化高层建筑中不能够完全地使用短肢剪力墙，若当使用短肢剪力墙时，需布置成简体。短肢剪力墙结构的抗震性相对较差而且经济指

3、标也相对不好。所以在设计时应该体现其结构竖向和水平向要具有合理的刚度及对承载力的分布，因此要将剪力墙的高度傲褥要比八倍墙厚稍大一些，符合一般的剪力墙，并且也不必按开间布置，同时满足了竖向负荷传递的要求。尽可能地将剪力墙设置成“L’，形或者为“T”形，这样既有利于剪力墙的结构稳定性，还可以形成较好的侧向剐度。因此这样就在复杂韵设计上进行了～些简单的优化，达到我们最初的目的。并且同样是在满足各种规范的条件下，与其他的结构相比更能减轻结构的自重，可以让构件更小，这样做有利于减少工程的投资。根据实践的经验，对于“L”或者为

4、“T”形的剪力墙来说，当一个方向的墙符合了所有基本要求的时候，另一个方向的墙肢不能够过短，因为较小的墙肢会出现较大的配筋。这样做不仅让结构的自重减小而且还减少了对工程的投资，达到了对剪力墙的优化设计的目的。在剪力墙的结构设计时，要根据规范的要求来考虑这样的结构是否合理，所以我们需要先进行一些必要的计算，才能在实际的工作中更好地进行优化。结构设计在仔细计算后，其实就没有必要预留一些富裕量，过多的富裕量只能说明对计算缺乏必要的控制能力，在确保计算准确的情况下，甚至不需要看计算书或建筑方案，就可以省掉很多不必要的东西。比

5、如说剪力墙的结构刚度不能够过大，应该是以规定要求的楼层最小剪力系数为目标，这样可以使计算结果接近规范限值。在布置剪力墙的时候，我们应该将它布置成双向的，而不仅仅是单向设置，以此来形成空间的结构；尤其是对于那些抗震设计的剪力墙结构，更应该避免仅单向布置剪力墙。而将剪力墙布置成双向结构来形成的空间结构，我们可以利用这个优点来做些其他的设计，而且剪力墙自身对负重的能力较高，我们可以减少对材料的投资，并且减少材料本身对自然环境的污染。我们不仅达到了对剪力墙的优化设计目的，还减少了环境的污染，这样就符合我们原本意愿。我们这样

6、还可以对规范的要求更加理解，做到灵活使用，让我们的设计更加完美。3钢筋混凝土剪力墙结构优化的具体措施3．1剪力墙结构构件含钢量控制如果要实现高层建筑结构设计的经济性，我们就必须对其剪力墙结构中的含钢量进行适当的控制。因此，在高层剪力墙结构设计时应该根据实际情况，优化结构设计，在确保结构安全的前提下将剪力墙的含钢量控制到较为经济合理的状态。通过多年的设计及施工经验积累，我已经整理出高层建筑剪力墙的合适含钢量的一些相关的标准，合适的含钢量指标对钢筋混凝土剪力墙结构设计的经济性有很大的指导意义。(见表1)·18·种类受力

7、纵向钢筋非受力纵向钢筋箍筋腰篾粱O．35～I．50．3O．25—n4≥2击12；≤@300柱0．5—1．5，O．812，墙O-35—0．5O．35~o．5，板035—0．6O-35加．6，3．2楼层最小剪力系数(剪重比)的调整如果短肢钢筋混凝土剪力墙满足其所承受的第一振型底部地震倾覆力矩与结构总底部地震倾覆力矩的比值不超过40％这个条件对须尽可能的少布置剪力墙，尽可能的选用大开间的剪力墙，这样使结构具有适宜的侧向刚度，同时楼层最小剪力系数也接近规范限值。这样能够使结构自重降低，并且有效地减小地震作用的输入，同时很可

8、观地降低工程造价。3．3结构扭转为主的周期比的调整在实际的工程设计方案中，应当将结构竖向构件尽可能沿建筑两边布置，尽可能地降低结梅中问构件的刚度，通过调整周期比使得结构的侧向刚度能够提高，同时结构的整体刚度也能相对提高。我们可以在《高规》中查阅到“以结构扭转为主的第一自振周期E平动为主的第一自振周期B之比小，高层建筑应小于等于O．90。”限定周期比是力了使抗