建筑剪力墙结构设计优化

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1、建筑剪力墙结构设计优化　　摘要：近年来，剪力墙设计技术已经广泛应用于各类高层住宅，特别是商业房地产项目，为了扩大使用空间而且出于节约建设成本的目的，大多采用结构简单经济效应明显的剪力墙设计。本文结合工程设计实际，结合相应的规范及技术规程，对建筑剪力墙的结构设计提出一些优化措施和方法，为广大结构设计人员提供参考。关键词：剪力墙；结构设计；优化措施；中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：一、建筑结构剪力墙设计优化思路及规程解读建筑结构设计优化，是在满足建筑规程规定的前提下，最大程度的降低工程造价。即便是同一个建筑设计方案，如果是采用不同的建筑结构设计及墙体布置，

2、建筑经济指标往往相差很大，而差异性的最大体现就是混凝土及钢材的用量差距上。因此，建筑结构剪力墙设计优化的思路就是在于最大程度的解读相关的设计规程，并根据项目实际对结构设计及钢筋布置进行优化布置，减少混凝土用量及钢筋使用量，这是建筑结构剪力墙设计优化的总的前提。7对于建筑结构剪力墙设计优化来说，最为重要的规程规定是JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》和JGJ149-2006《混凝土异形柱结构技术规程》。《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙结构。因此，在进行高层建筑结构设计时，由于需要设置门洞窗洞的需要，往往会出现较多的短肢剪力

3、墙，这时候就应当布置成简体或者是一般剪力墙，这样才能形成共同抵抗水平力的剪力墙结构体系。在抗震结构设计规范中也规定，简体和一般墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。短肢剪力墙结构抗震性能较差，经济指标不好，在抗震设计时其抗震等级要相应比一般剪力墙提高一级。而对于无翼缘或端柱的一字形的短肢剪力墙，轴压比限值应当相应降低0.1。除了高层建筑底层以及部分特殊的荷载加强受力部位意外，各个不同楼层的短肢剪力墙的剪力设计值应当作出以下调整：抗震一级要求增大系数1.4，抗震二级要求系数增大1.2。短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底层以及加强区部

4、位不应小于1.2%，其他部位不应小于1.0%。这些要求加大了剪力墙的截面厚度及配筋率，所以在实际工程中尤其是地震区域，应当尽可能减少采用短肢剪力墙结构。二、建筑结构剪力墙设计优化措施及实际应用在进行剪力墙设计优化时，应当根据以下措施进行优化：71、根据规范要求综合考察结构是否合理，并对建筑结构建模时进行的结构布置进行调整。比如说剪力墙结构刚度应以规范规定的楼层最小剪力系数为目标，使计算结果接近规范限值，同时要使楼层层间最大位移与层高之比满足规范限值。2、考察剪力墙底部加强区的轴压比是否满足规范要求，剪力墙连梁是否超限。要控制好结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自

5、振周期之比，A级高度的剪力墙结构不应大于0.9。楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不应大于该楼层平均值的1.2倍。而在进行剪力墙优化设计时，需要遵循一下原则：①楼层最小剪力系数的调整原则：减少剪力墙的布置，尽可能以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值。但是必须满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的不超过40%的前提。这样能够有效减轻建筑结构的自重，降低工程造价，同时有效减小地震作用力的输入，达到抗震结构优化的目的。7②楼层层间最大位移与层高之比的调整原则：在计算楼层最大弹性层间位移时，除了

6、地震区域以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形而应计入扭转变形。对于一般的高层建筑，其调整特点是考虑楼间的剪切变形以及扭转变形。在进行优化调整的时候，如果采用加大竖向构件的布置但是如果布置不合理，则会造成扭转变形过大，但是未必满足层间位移的要求。因此，对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小，而不能仅仅根据层间位移不够，就盲目的增加竖向构件的刚度。而在实际工程设计中，会出现某一方向层间位移不满足规范要求的情况，这时候应当考虑减小对应一侧的结构刚度。这样就能使得结构剪重比减小，减少地震作用力，达到比较好的结构优化结果。③周期比调整原则：震害表明，平面不规则、质量与

7、刚度偏心、抗扭刚度太弱的结构，在地震中破坏严重，因此应保证结构的抗扭刚度不能太弱。结构的扭转效应首先限制结构平面的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，其次限制结构的抗扭刚度，关键是限制结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比。在实际工程设计中，应将结构竖向构件尽可能沿建筑周边布置，这样即可以提高结构的侧向刚度，同时又能够较大幅度的提高结构的抗扭刚度；若在结构的形心附近加大竖向构件刚度，则对侧向刚度的贡献大而对结构整体的抗扭刚度贡献甚微。7④在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间