高层剪力墙住宅优化设计

《高层剪力墙住宅优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高层剪力墙住宅优化设计　　摘要本文通过对同一工程两个方案的对比分析，得出针对用钢量这一方面，高层剪力墙住宅的优化设计措施。包括：楼板采用塑性计算理论、剪力墙尽量选择L形长墙肢、结构布置采用大开间形式等。关键词：用钢量、塑性理论、肢墙优化、大开间中图分类号：P421.35文献标识码：A文章编号：正文在现在的城市中，高层剪力墙住宅已成为主导的建筑形式。随着土地价格持续攀高以及市场竞争的日益激烈，开发商对成本的控制越来越重视。尤其是对于结构用钢量的控制越来越严格。因此，如何在满足安全性以及现行规范的前提下，更好的

2、节省钢筋，已成为结构工程师的重要课题，也是剪力墙住宅优化设计的主要内容之一。一、影响结构用钢量的主要因素【1】6待建建筑的抗震设防烈度、场地类别、风压大小、气候、温度等等对建筑物用钢量的影响是客观存在的。抗震烈度越高、风压越大，温度变化越大，用钢量也就越高。建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，还应根据规范的规定，采取更严格的抗震构造措施。基础形式在建筑物造价中占很大一部分，但基础形式往往也是由环境因素决定的。如建筑场地土质差，浅层图承载力较低，持力层埋深较大，需要采用较厚的筏板，桩基础等等。此外，建筑方案也是影响用钢量的

3、一个因素。例如层高、开间、进深、平面选型、有无大悬挑，以及平面及竖向的规则性等等。以上两点在结构设计中往往干预很少，因此结构设计最重要的一点是结构方案和选型，想要在建筑方案的基础上降低含钢量，必须进行多方案比较。这也是本文所重点探讨的问题。二、工程实例对比分析本工程为河北的剪力墙住宅，地上19层，地下一层，层高2.8m。抗震设防类别丙类，抗震设防烈度7度（0.1g)，结构抗震等级二级。对本工程有两种方案。方案一：考虑到尽量减少约束构件的数量，且减小板厚度，用小开间。方案二：考虑到住户使用方便，且减少墙肢，用

4、大开间。计算软件为pkpm。结构平面布置及底部加强区计算轴压比分别如下图所示，由于是对称结构，故只给出一侧平面布置图。方案一方案二6在满足位移、周期等指标的基础上，两方案的单位面积钢筋如下表所示。表1单位面积用钢量统计（单位：KG/m2）三、设计优化通过对上述实例的对比，得出以下的优化措施，可在一定程度上减少结构用钢量。1、楼板塑性计算理论的应用现浇楼板的计算方法可分为弹性理论计算方法和塑性理论计算方法两种。弹性理论计算方法实际是考虑板为匀质弹性材料，不考虑其塑性特性。在混凝土开裂的初始阶段是适用的。塑性计

5、算方法假定板为四边支承的正交异性板，板在极限荷载作用下发生破坏，在板底或板面的裂缝形成塑性铰线体系且铰线沿板的周边、在四角及板中部把整块板划分成四块梯形或三角形的小节板，采用极限平衡法进行板的内力分析。通俗地说，现浇弹性板就是假设楼板是弹性，而塑性理论则假设楼板变形为塑性，通常是指带裂缝工作，弹性理论偏安全，但不经济；塑性理论比较接近实际受力情况。6在实际工程设计中，选用双向板且将板厚控制在跨度的1/40，一般都能满足裂缝及挠度要求，有一定的经济性。在上述实例中，由于楼板荷载较小，且跨度不是很大，故用塑性理

6、论计算的优势并不是很明显。但是人防顶板设计时，由于不考虑裂缝，且人防顶板荷载较大，用塑性理论计算的优势较明显。2、剪力墙的优化布置剪力墙布置应尽量规整、均匀、对称，且贯通全高，并尽可能使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转。剪力墙宜双向布置，形成空间结构，并宜使两个方向的刚度相近。剪力墙的门窗洞口宜上、下对齐，形成明确的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙。除此之外，墙肢类型的选择也很重要。对于单个剪力墙构件，通常有一字形、L形、十字形、］形等。由于短肢剪力墙结构在设计中是需要抗震加强的，尤其是一字形短肢剪力墙【

7、2】。轴压比控制更为严格，剪力设计值需考虑增大系数，抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%。这些都会导致配筋量的增加。故设计时应尽量避免。在实际工程中，窗间墙是最主要的能形成一字型短肢剪力墙的部位。对它的处理通常有两个办法：当建筑允许时，可设侧向墙肢，形成T形或L形截面；或者将两窗拉通，做成框架梁，中间的窗间墙按构造配筋，不考虑它对抗震的贡献。6此外，对于暗柱来说，约束边缘构件所需配筋比构造要大的多，因此尽可能的减少约束构件，将墙肢轴压比控制

8、在规范要求以内。并且边缘构件的纵向钢筋配筋面积主要与构件自身的截面有关【3】，故在结构布置时，尽量减少T形、十字形、］形等墙肢，而选用L形，也能在一定程度上减少结构的用钢量。通过计算对比分析发现，长墙肢有利于降低竖向构件的配筋率及减少暗柱数量。其边缘构件纵向配筋率往往较低。如果墙体分布均匀，墙体水平筋计算结果一般多为构造配筋。布置一定数量的长肢剪力墙有利于实现剪力墙的低配筋率。因此，尽量选择L形墙肢且使墙肢一端长