本文摘要：住宅設(shè)計論文從結(jié)構(gòu)布置及配筋構(gòu)造等方面對該工程進行優(yōu)化處理，經(jīng)初步計算其最終含鋼量約為42kg/m2左右，或許還有優(yōu)化的潛力，這還需在今后的工程實踐中不斷分析和總結(jié)�？傊�，對于低烈度區(qū)剪力墻結(jié)構(gòu)小高層建筑，因其地震作用力較小結(jié)構(gòu)剛度較大，在結(jié)構(gòu)設(shè)
住宅設(shè)計論文從結(jié)構(gòu)布置及配筋構(gòu)造等方面對該工程進行優(yōu)化處理，經(jīng)初步計算其最終含鋼量約為42kg/m2左右，或許還有優(yōu)化的潛力，這還需在今后的工程實踐中不斷分析和總結(jié)�？傊�，對于低烈度區(qū)剪力墻結(jié)構(gòu)小高層建筑，因其地震作用力較小結(jié)構(gòu)剛度較大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中可優(yōu)化空間極大，結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)有精益求精的責(zé)任感和成本控制意識，對結(jié)構(gòu)方案進行多方位分析對比，從整體結(jié)構(gòu)布置到細(xì)部構(gòu)造措施上尋找技術(shù)和經(jīng)濟的平衡點，最終才能創(chuàng)造出符合市場需求的優(yōu)秀作品。
《住宅科技》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，系國家建設(shè)部主管、建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心與上海市房地產(chǎn)科學(xué)研究院聯(lián)合主辦的國內(nèi)外公開發(fā)行的科技類學(xué)術(shù)期刊�！蹲≌萍肌芬宰≌ㄔO(shè)全過程的科技問題為內(nèi)容，宏觀與微觀結(jié)合，理論與實踐并重，學(xué)術(shù)性與實用性兼顧，宣傳國家住宅建設(shè)技術(shù)政策，報道住宅產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀成果，以科技進步推動住宅建設(shè)產(chǎn)業(yè)化�！蹲≌萍肌繁槐贝�1992版核心期刊收錄。
[摘要]：本文結(jié)合工程實例對低烈度區(qū)小高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化和改進，提高設(shè)計產(chǎn)品的性價比、降低結(jié)構(gòu)成本，對剪力墻結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計提出優(yōu)化建議，供設(shè)計人員參考。
[關(guān)鍵詞]：小高層、剪力墻結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計
1 前言
剪力墻結(jié)構(gòu)高屋住宅具有剛度大、整體性好， 體型簡潔、用鋼量少等優(yōu)點， 目前已成為高層住宅采用的主要結(jié)構(gòu)形式。但是，由于剪力墻平面布置的局限性使得建筑內(nèi)部平面布置不靈活，且結(jié)構(gòu)整體自重較大。因此， 在高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 既要滿足建筑使用功能和相關(guān)規(guī)范要求，又要控制含鋼量，優(yōu)化設(shè)計就成了一個必不可少的手段，尤其是低烈度區(qū)的小高層剪力墻結(jié)構(gòu)，可優(yōu)化空間很大。
2、工程結(jié)構(gòu)概況
本工程位于重慶市江北區(qū)，設(shè)防烈度為6度，II類場地，基本風(fēng)壓為0.4KN/m2，該小區(qū)由七棟住宅和一個地下車庫組成，住宅樓為地下2層地上11層~13層剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防類別為丙類，剪力墻抗震等級為四級，墻體厚度均為200mm，各棟住宅標(biāo)準(zhǔn)層基本一致，單層建筑面積約為890m2，選擇其中一棟13層進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
3、結(jié)構(gòu)平面布置的優(yōu)化。
建筑方案確定后，結(jié)構(gòu)的選型和布置至關(guān)重要，任何建筑體型都可能有最規(guī)則的和最經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)布置方案，尤其針對小高層剪力墻結(jié)構(gòu)，墻肢布置應(yīng)多方位比較和推敲。較一般高層而言，小高層剪力墻墻肢不宜過長，且盡量控制短肢剪力墻數(shù)量。本工程分別列舉了兩種結(jié)構(gòu)布置方案，如下圖1和圖2所示。
圖1 剪力墻布置方案一 圖2 剪力墻布置方案二
以上兩種結(jié)構(gòu)平面布置中方案二是在方案一基礎(chǔ)上優(yōu)化后，其主要表現(xiàn)在如下幾個方面：①小高層結(jié)構(gòu)底層墻肢軸壓比較小，在滿足計算需要的情況下盡量減少墻肢數(shù)量，減小墻肢長度，一般墻肢長控制在8倍墻厚為宜，同時應(yīng)避免形成短肢墻力墻，而增大墻身構(gòu)造配筋率。②因整體結(jié)構(gòu)剛度較大，筒體部分可適當(dāng)弱化，將部分連續(xù)長墻分為若干墻肢，既可減少墻肢數(shù)量，又可避免扭轉(zhuǎn)影響。③墻肢布置時，避免出現(xiàn)十字形墻，盡量將Z形、[形或T形墻調(diào)整為L形墻，這樣可有效減小邊緣構(gòu)件截面和相應(yīng)配筋量。圖3分別為矩形、L形、T形及十字形構(gòu)造邊緣構(gòu)件配配方式，從經(jīng)濟角度前者明顯優(yōu)于后者。另一方面，嚴(yán)格控制墻肢短方向長度，節(jié)省不必要的構(gòu)造配筋，本工程墻肢短邊一般控制在600~800mm之間。④結(jié)構(gòu)平面布置中，對于小跨度板上隔墻下次梁可以取消，在不影響建筑功能的情況下，可將部分隔墻墻厚改為100mm，以減小結(jié)構(gòu)荷載，增大使用空間。
4、結(jié)構(gòu)計算結(jié)果分析對比。
對二種布置方案采用PKPM結(jié)構(gòu)系列軟件進行計算，對輸出結(jié)果分析整理如下表1所示：
表1 兩種方案計算結(jié)果對比
計算結(jié)果 結(jié)構(gòu)總質(zhì)量(t) 自振周期 周期比 最大層間
位移角 最大位移比 最小剪重比 最大軸壓比
方案一 15330 T1=1.1206
T2=0.9802
T3=0.9553 0.852 1/3920 1.24 1.27%(X向)
1.40%(Y向) 0.52
方案二 14950 T1=1.3729
T2=1.3230
T3=1.1241 0.818 1/2730 1.29 1.00%(X向)
1.13%(Y向) 0.59
根據(jù)計算結(jié)果分析，采用方案一時原結(jié)構(gòu)總質(zhì)量、側(cè)向剛度及剪重比偏大，層間位移角及墻肢軸壓比偏小，均存在可優(yōu)化空間，采用方案二優(yōu)化后結(jié)構(gòu)位移比、位移角及墻肢軸壓比均有所提高，剪重比相應(yīng)減小，但都在規(guī)范限值范圍內(nèi)，墻肢剛度及承載力得到充分發(fā)揮。根據(jù)以上分析比較，兩種方案計算結(jié)果從技術(shù)角度均合理，但從經(jīng)濟角度，方案二明顯要優(yōu)于方案一。
5、其它優(yōu)化措施
(1)邊緣構(gòu)件計算配筋結(jié)果的合理性判斷。因剪力墻墻肢布置及截面大小受建筑限制，其部分邊緣構(gòu)件計算配筋PKPM輸出結(jié)果可能偏大，不可盲目地按此結(jié)果進行配筋設(shè)計，可先采用剪力墻組合配筋方式對該邊緣構(gòu)件計算復(fù)核，計算結(jié)果會大大減小。
(2)適當(dāng)減少配筋歸并，細(xì)化設(shè)計。本工程樓層梁配筋標(biāo)準(zhǔn)層由原來三個增加到五個，同一標(biāo)準(zhǔn)層計算配筋不應(yīng)相差太大，以免增加鋼材用量。同時，減少豎向邊緣構(gòu)件歸并數(shù)量，嚴(yán)格按實際計算需要配筋，不盲目地放大或減小。此外，本工程剪力墻無約束邊緣構(gòu)件，構(gòu)造邊緣構(gòu)件一般按規(guī)范最低要求設(shè)置豎向筋和箍筋。
(3)控制梁板截面及配筋。本工程除筒體周邊范圍及客廳大跨度板以外，所有樓面板板厚為100mm。屋面板厚為120mm，屋面板配筋采用分離式配筋附加溫度鋼筋網(wǎng)片形式。因樓層梁大部分為構(gòu)造配筋，除外立面有特殊要求外，所有樓層梁均控制梁截面大小，次梁最小尺寸120X300，主梁最小尺寸200X400，對連梁超筋時可采用降低梁高或內(nèi)力調(diào)幅方式解決，梁負(fù)筋盡量采用小直徑鋼筋。對于跨度較大的懸臂梁，上部計算配筋較大，而其彎矩內(nèi)力都是急劇下降的，因此，可將角筋伸至梁端，其余鋼筋尤其二排鋼筋均可在中部截斷，既節(jié)省鋼筋又方便施工。
(4)建筑與結(jié)構(gòu)材料的合理選擇。本工程結(jié)構(gòu)剪力墻混凝土等級3層以下為C40，其余各層為C30，梁、板及樓梯構(gòu)件混凝土等級為C25。結(jié)構(gòu)構(gòu)件除構(gòu)造配筋外均采用高強度受力鋼筋，以減少計算配筋量。填充墻采用容重小于8KN/m3頁巖空心磚砌體，下沉式衛(wèi)生間采用陶粒混凝土輕質(zhì)材料回填，以減輕結(jié)構(gòu)荷載，減小地震作用，
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