房建工程中短肢剪力墙的优化.pdf

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1、N-r技术■村目囊商2012年3月房建工程中短肢剪力墙的优化苏业桢(广州市房屋开发建设有限公司)摘要：笔者介绍了某高层住宅楼的建筑优化施1二过程，并通过对其建筑体系的选择及计算结果的分析。阐明了短肢剪力墙是高层住宅建筑施工中较为经济合理的一种建筑形式，是降低高层建筑经济指标的可行途径。关键词：建筑；短肢剪力墙；施工1工程概况介绍的工程为一幢高层住宅楼，地上18层，层高2．9m：局部突出屋面部分为电梯机房，建筑总面积约为9450m2，建筑高度为54．50m，标准层建筑单元见图1。由于本工程最终采用短肢剪力墙的建筑形式，所以其抗震等级为二级．抗震

2、设防烈度为Ⅶ度，施工基本地震加速度为0．109，施工地震分组为第一组。地面粗糙度为B类，基本风压值为0．70kN／mz，场地上类别为Ⅲ类。这种多元化发展建筑实用性和美学性的施工思路，值得我们学习和继续探讨。：。：‘‘。：‘：瞥。：。：。：”：idtp冉OOo矗甘3围I标准层结构单元围2结构布置的方案本工程原结构方案采用一般的剪力墙结构，这种结构形式对于高度不太人的高层建筑来说，会造成刚度过大，重量增加，导致地震反应过强，增大结构构件截面及其配筋用量。为了有效控制经济指标．满足业主提出的投资经济合理，保证各主要房间柱梁角不外露等要求，经过多种方

3、案讨论，决定采用短肢剪力墙结构体系。本工程在进行结构平面设计时，为使结构平面形状和刚度均匀对称，短肢剪力墙双向布置，尽量拉通、对直；结合建筑平面，利用隔墙位置来布置竖向构件，通过布置同尺寸墙体来调整刚度和刚度中一Ii,位置将中一11,竖向交通区(电梯)处理成为简体，使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载的合力中心，以免建筑物发生扭转。根据建筑的平面布置，在房间、楼梯间的四角，均采用z形、L形、T形或异形的墙肢。在设计过程中注意周期的调整，使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期，以免产生地基与结构形成共振或类共振，既要保证结构在风和地震荷载作用

4、下的变形值控制在规范允许的范围内。又要保证建筑物有相对合理的自振周期，做到结构设计的经济、合理并实用。根据上述设计思路，经过多次调试，整理出以下2种结构方案进行比较。结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度与相邻砌体填充墙厚度均为200mm，剪力墙混凝土强度等级分别为C40、C35、C30，梁板的混凝土强度等级分别为C30、C25。主要连梁的尺寸大都为200rnm×400mm。标准层楼板厚度为100mm，顶层楼板厚度为120mm。有别于肢长肢厚比不大于4．0的异形柱，短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5-8范围内，一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8

5、。值得注意的是，对肢长肢厚比为4-5范围内的墙肢，目前规范尚无明确条文规定其构件类型．设计时尽量避免采用。由于原方案的剪力墙过多，底部剪力过大，同时还布置了少量钢筋混凝土柱子，结构平面布置不很合理，结构部分所占的经济成本较高。故方案l在原方案的基础上去掉了柱子并减少了局部的剪力墙。(见图2a)方案1基础上再适当的减少一些剪力墙，使方案更经济，在调试过程中由(7)、(15)轴处电梯间Y方向的剪力墙过多，故把电梯间Y方向的剪力墙去掉。使结构Y向的刚度减少，改善了Y方向的刚度，使两个方向·102·的刚度相接近，结构更合理且均匀对称。(见图2b)B一

6、方蹇I{b-方案2．圈2结构平面布置3l部结构抗震计算结果分析3．1计算结果分析’从构件力学特性上来说，短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5．0，更接近于剪力墙，故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑更合理。因此，结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2005年版)进行。sATWE采用的是在每个节点都具有空间六个自由度墙元，不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态，计算结果较精确：同时，对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则，立面也无刚度突变现象，但由于刚度较大的电梯井处简

7、体有点偏置，会产生扭转的影响，为了计算准确，地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5％偶然偏心的影响．取了27个振型计算。3．1．1自振周期的控制计算扭转耦联时的自振周期折减系数取0．8，从表l(只列前6个)可以看出，方案2中以结构扭转为主的第一自振周期T3=1．6695s，平动为主的第一自振周期Tl=2．3035s，T3厂r1=0．725<0．9，满足《商层建筑混凝土结构技术规程》第4．3．5条的规定。方案振型号l23456周期1．5“61．50591．36420．41740．50100．3602原方案平动系数1．00O．920．120．971

8、．000．10扭转系数0．000．08O．880．030．000．90周期l，98201．63001．39910．51940．45560．4136方案1平动系数1．