剪力墙结构优化设计

【前言】剪力墙结构优化设计由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。引言 高层建筑是社会生产发展和人们生活需求的产物,是现代化、商业化、工业化和城市化的必然结果。它反应了一个国家的建筑科技、经济发展水平。随着经济和社会发展的需求,以及城市人口密度的持续增长,高层建筑正逐渐成为城市建筑的发展趋势,也是城市现代化的象征。高...

摘要：剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省。结构优化设计是结构设计理论的重要发展,其思想内涵不仅仅是追求体积最小或重量最轻,更重要的是要达到一种资源合理的优化配置。针对开发量最大的高层剪力墙住宅设计，探讨了从剪力墙及梁板布置、结构计算分析及调整方法、结构构造措施等多方面控制结构成本的方法，并对计算分析中连梁超筋的处理、含少量框架柱剪力墙结构的剪力调整等疑难问题提出了建议。

关键词：结构布置；构造措施；混凝土用量；结构优化

Abstract: shear wall structure stiffness big, integral sex is good, with steel lower amount of province. Structure optimization design is an important development of the theory of structural design, the ideological content is not only the pursuit of minimum volume or weight the most light, it is more important to achieve a reasonable resources optimization allocation. According to the largest back hurriedly high-rise shear wall residential design, discusses from shear wall and beam plate layout, structure calculation analysis and adjustment methods, structure measures and so on various control structure cost method, and the calculation and analysis of LiangChao even reinforced treatment, containing a small amount of frame column shear wall structure of the shear adjustment problems and puts forward some Suggestions.

Keywords: structure arrangement; Structural measures; Concrete dosage; Structure optimization

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言

高层建筑是社会生产发展和人们生活需求的产物,是现代化、商业化、工业化和城市化的必然结果。它反应了一个国家的建筑科技、经济发展水平。随着经济和社会发展的需求,以及城市人口密度的持续增长,高层建筑正逐渐成为城市建筑的发展趋势,也是城市现代化的象征。高容积率的高层住宅小区也成为量大面广的住宅形式。而在高层住宅的各类结构体系中，钢筋混凝土剪力墙结构的经济指标最好，因而成为高层住宅中最主要的结构形式。如何在确保结构安全及建筑使用功能的前提下，将有限的材料资源配置到能充分发挥其作用的关键部位，在不降低结构安全赘余度的情况下优化结构设计，做到技术可行、经济合理成为结构工程师关注的重点。

1 结构布置

1.1 剪力墙布置

在高层剪力墙住宅建筑标准层单位面积含钢量中，剪力墙墙身用钢量约占45%～65%，剪力墙边缘构件用钢量约占30%～50%(该统计数据为7度抗震设防区的数据，以下同)，因此剪力墙布置的优劣直接关系到整个结构的经济指标。剪力墙布置的基本原则是：尽量减少剪力墙数量，且各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件，以期通过布置较少的抗侧力构件获得满足规范要求的抗侧、抗扭刚度。具体措施如下:

(1) 强周边，弱中部

剪力墙尽可能布置在结构周边护墙位置，必要时可利用房间窗台设置高连梁以加强刚度。在结构中部宜减少剪力墙的布置量(如中部楼电梯间附近)，以便于提高主体结构的抗扭刚度，控制结构的周期比与位移比，同时有利于建筑外墙防水。

多均匀长墙(长度8m)，少短墙

在保证竖向及水平承重情况下，要精心选择对结构承受水平及竖向荷载有利的隔墙位置设置剪力墙，尽量拉大剪力墙的布置间距，避免在较小的间距内布置多道剪力墙。通过加长剪力墙墙肢长度，减少剪力墙数量，使结构整体抗侧刚度增加，边缘构件数量减少，且由于墙间距拉大，增加了建筑平面布置灵活性。为了使剪力墙实现弯曲破坏的延性破坏模式，规定墙长不宜大于8m。实际上影响剪力墙破坏模式的两个主要因素是剪跨比和轴压比， 只要剪跨比大于2，且轴压比满足规范限值，能够实现延性的弯曲破坏。对高层剪力墙，即便是墙长大于8m，剪跨比一般也会大于2，即能满足延性破坏的需求。但需要注意的是，在一个结构单元中，布置剪力墙时应避免个别墙肢为长墙。如果个别墙肢较长而其余墙肢较短时，长墙肢承担总地震力的比例会较大，当其在超过设防地震的作用下首先发生破坏时，其余结构不能起到第二道抗震防线的作用，可能导致结构因个别长墙的破坏而发生连续倒塌。所以在高层剪力墙结构中，长墙的脆性破坏不是主要的，内力集中的不良后果反倒应引起足够重视。一般来讲可通过在长墙中部设置洞口弱连梁方式分为两个短墙肢，但对于限额设计的项目来讲设置洞口会增加边缘构件数量及施工难度从而增加工程成本。

(3)多L形、T形、十字形墙肢，少复杂形状转折

在布置剪力墙时，应考虑剪力墙连续转折及小墙垛布置对边缘构件的影响，减少暗柱数量及避免设置不必要的大暗柱，因墙体转折处必须设置暗柱。电梯井处往往是大暗柱设置区，为此应尽量避免在墙肢中部布置短横墙及小墙垛。

(4)多连续, 少半框

应尽量将结构两个方向的剪力墙通过连梁或框架梁连成整体，形成贯穿整个结构宽度或长度的抗风、抗震结构，避免独立墙肢或半框架墙肢出现，这有利于增加结构的整体抗侧刚度，从而以较少的剪力墙布置量来满足层间位移角限值要求。这就是有的项目剪力墙虽少但刚度较大，有的项目剪力墙虽多但刚度反而较小的原因。

(5)沿高度均匀变化

剪力墙厚度应沿结构高度均匀变化，高层剪力墙结构不宜在底部为适应建筑净面积的要求布置大量200mm厚剪力墙，在上部为控制成本减少剪力墙的设置数量，此做法会加大层刚度变化，不利于抗震，同时也不一定经济；应尽量说服建筑师，在结构底部合理设置较厚剪力墙，厚度随结构高度增加均匀变化，此做法还可以适应底部大层高的要求，避免为保证墙体的稳定而人为增加墙厚的情况。

(6)各墙肢轴压比宜接近

在人工导算竖向荷载情况下，各剪力墙墙肢的轴压比宜基本接近并尽量靠近相应结构抗震等级轴压比限值，如此可避免通过连梁或框架梁来调整各墙肢的轴向变形差，使梁配筋量增大，甚至配筋困难，且可减少剪力墙的布置量及结构自重，让每一道剪力墙直接发挥其竖向承载的作用，避免由于梁构件出现塑性铰而使得竖向力发生重分布从而影响结构安全。