浅谈高层剪力墙结构设计优化.pdf

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1、垫!≥生箜三期i盟簋!垫期l江酉建挝建筑皇趣型堡让浅谈高层剪力墙结构设计优化王国宏(上海经纬建筑规划设计研究院有限公司安徽分公司，安徽合肥230000)摘要：从高层建筑剪力墙结构的计算、经济含钢量等方面人手，详细探讨了高层建筑剪力墙结构设计优化方法及优化措施。从而达到建筑结构的整体优化，实现高层建筑结构设计科学、合理、经济、安全的设计目的。关键词：高层建筑剪力墙结构设计剪力墙结构具有刚度大、整体性强、用钢量小等优点，因此被广泛应用于高层住宅建筑中。尤其是在旅馆等分间较多的居住性建筑结构中，墙体通常采用剪力墙结构，这样就可以将分隔墙与承重墙合二为一，体现了

2、一定的经济性。此外，采用剪力墙结构室内不会出现露梁、露柱的现象，外形比较美观，有利于室内布置。虽然剪力墙结构在高层建筑中应用具有上述优点，但是，它还具有以下几个缺点：(1)由于剪力墙具有较大的抗侧刚度，因此会引发较大的地震反应，从而需要加大基础及上部结构的费用投入。(2)由于墙体采用混凝土浇筑，其自重较大，不但造成较大浪费，还会有较大的地震反应。(3)剪力墙结构中的各墙肢的轴压通常不大，从而导致不能充分发挥各墙肢的承载力。(4)剪力墙结构的墙体多为构造配筋，且配筋率一般较低，因此结构的延性较差。因此，在进行高层建筑剪力墙结构设计时，如何充分发挥剪力墙结构

3、的优点，规避其缺点，降低工程造价，已经成为广大建筑设计人员必须考虑的问题。近年来，建筑设计人员对于高层建筑剪力墙结构的设计优化予以了高度重视，并且取得了一定的成绩。1高层建筑剪力墙结构优化设计分析1．1高层剪力墙住宅的结构设计的经济分析(1)剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省。在高层住宅中，开间均较小，分隔墙较多，采用现浇剪力墙，可将承重墙减少，比较经济。另外，剪力墙外观整齐，没有露梁、露柱现象，便于室内布置，因此在高层住宅中常采用现浇剪力墙结构。(2)剪力墙结构设计中应注意的问题。剪力墙结构的坑侧刚度大，结构周期小，地震响应大；剪力墙结构墙体越多，

4、建筑物的重量越大，地震反应也大，会造成浪费；另外，剪力墙结构墙体多为构造配筋，如果配筋太低，则结构延性差。刚度较大的结构一般震害较轻，但是，一般情况下，建筑物的刚度越大，工程费用越高。因此，剪力墙结构应满足规范中的关于结构水平位移和地震力的要求，但如果要做到安全适用，经济合理，就必须在实际工作中有所判断，将结构水平位移和地震力控制在合理范围内，然后检查结构的内力和配筋。1．2剪力墙结构构件含钢量控制随着我国建筑科学的迅速发展，建筑高度越来越高，剪力墙结构在高层建筑中的应用也越来越广泛。要实现高层建筑结构设计的经济性，就必须对其剪力墙结构中的含钢量进行适当

5、的控制。因此，在高层剪力墙结构设计时应该根据实际情况，依据设计规范要求对高层剪力墙结构进行计算分析，优化结构设计，在确保结构安全的前提下将含钢量控制到最为经济。经过多年的设计及施工经验积累，对高层建筑剪：匀墙的合适含钢量已经有了一些标准，该合适含钢量指标对剪：)了墙结构设计的经济性有一定的指导意义。(见表1)表1合适含钢■统计表种类受力纵向钢筋非受力纵向钢筋箍筋腰筋粱0．35—1．50．30．25—0．4≥2qfl2：≤@300柱0，5一1．5，0．812，墙0．35一O．5，板0．35一O．60．35—0．6，1．3优化结构设计，降低工程造价优化结构设

6、计，使结构受力均衡，技术应用得当，整体安全可靠度一致，任一结构都能同时发挥其最大作用，这样设计出的结构才能达到既经济，又合理的目的。从结构设计整体布局来看，在水平荷载作用下，剪力墙的暗柱配筋往往是构造配筋，暗柱断面的确定与剪力墙的布置有密切的关系，而构造配筋与暗柱断面又有着一一对应关系。由于剪力墙布置的差异，一片剪力墙两端暗柱的断面可能差6倍一10倍。配筋也相应差6倍一10倍。而剪力墙在不同方向的水平荷载作用下是具有对称性的。这样设计出的结构就会造成极大的浪费，因此，首先调整剪力墙的布置，尽可能使之对称这样即节省了造价，又增加了结构安全性。2高层建筑剪力

7、墙结构设计优化2．1注重转换层结构设计现代高层建筑的使用功能越来越多样化，多功能的综合大楼，其上部结构、下部结构的使用功能是不同的。因此，其结构布置形式也应该有相应的变化，必须设置转换层结构。高位转换的底部大空间剪力墙结构相当复杂，因此在进行设计时必须要引起重视。由于高位转换时刚度和质量较大的转换层升高，调整转换层本身及其上、下的刚度比使之接近是必要的，转换层本身的刚度和质量不宜大，最终可通过水平力作用下精确的空间分析检查转换层附近的层间位移角是否基本均匀。宜尽量选用刚度和重量较小的转换层结构形式，计算时应多取参与组合的振型数。通过计算仔细分析可能存在的

8、薄弱部位，研究具体的内力分配特点，通过调整内力和构件配筋设计改善薄弱部位的性能。