本文摘要：住宅設(shè)計(jì)論文從結(jié)構(gòu)布置及配筋構(gòu)造等方面對(duì)該工程進(jìn)行優(yōu)化處理，經(jīng)初步計(jì)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(shí)踐中不斷分析和總結(jié)�？傊�，對(duì)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(jì)論文從結(jié)構(gòu)布置及配筋構(gòu)造等方面對(duì)該工程進(jìn)行優(yōu)化處理，經(jīng)初步計(jì)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(shí)踐中不斷分析和總結(jié)�？傊�，對(duì)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(jì)中可優(yōu)化空間極大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)有精益求精的責(zé)任感和成本控制意識(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行多方位分析對(duì)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(jì)的平衡點(diǎn)，最終才能創(chuàng)造出符合市場(chǎng)需求的優(yōu)秀作品。
《住宅科技》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，系國(guó)家建設(shè)部主管、建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心與上海市房地產(chǎn)科學(xué)研究院聯(lián)合主辦的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的科技類學(xué)術(shù)期刊�！蹲≌萍肌芬宰≌ㄔO(shè)全過(guò)程的科技問(wèn)題為內(nèi)容，宏觀與微觀結(jié)合，理論與實(shí)踐并重，學(xué)術(shù)性與實(shí)用性兼顧，宣傳國(guó)家住宅建設(shè)技術(shù)政策，報(bào)道住宅產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀成果，以科技進(jìn)步推動(dòng)住宅建設(shè)產(chǎn)業(yè)化。《住宅科技》被北大1992版核心期刊收錄。
[摘要]：本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)低烈度區(qū)小高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性價(jià)比、降低結(jié)構(gòu)成本，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)提出優(yōu)化建議，供設(shè)計(jì)人員參考。
[關(guān)鍵詞]：小高層、剪力墻結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)
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(jiǎn)潔、用鋼量少等優(yōu)點(diǎn)， 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(jì)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(jì)就成了一個(gè)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(chǎng)地，基本風(fēng)壓為0.4KN/m2，該小區(qū)由七棟住宅和一個(gè)地下車庫(kù)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(jí)為四級(jí)，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(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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(jì)的結(jié)構(gòu)布置方案，尤其針對(duì)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(guò)長(zhǎng)，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(gè)方面：①小高層結(jié)構(gòu)底層墻肢軸壓比較小，在滿足計(jì)算需要的情況下盡量減少墻肢數(shù)量，減小墻肢長(zhǎng)度，一般墻肢長(zhǎng)控制在8倍墻厚為宜，同時(shí)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(zhǎng)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(shí)，避免出現(xiàn)十字形墻，盡量將Z形、[形或T形墻調(diào)整為L(zhǎng)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(jì)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(zhǎng)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(duì)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(jì)算結(jié)果分析對(duì)比。
對(duì)二種布置方案采用PKPM結(jié)構(gòu)系列軟件進(jìn)行計(jì)算，對(duì)輸出結(jié)果分析整理如下表1所示：
表1 兩種方案計(jì)算結(jié)果對(duì)比
計(jì)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(jì)算結(jié)果分析，采用方案一時(shí)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(jì)算結(jié)果從技術(shù)角度均合理，但從經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)算配筋PKPM輸出結(jié)果可能偏大，不可盲目地按此結(jié)果進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，可先采用剪力墻組合配筋方式對(duì)該邊緣構(gòu)件計(jì)算復(fù)核，計(jì)算結(jié)果會(huì)大大減小。
(2)適當(dāng)減少配筋歸并，細(xì)化設(shè)計(jì)。本工程樓層梁配筋標(biāo)準(zhǔn)層由原來(lái)三個(gè)增加到五個(gè)，同一標(biāo)準(zhǔn)層計(jì)算配筋不應(yīng)相差太大，以免增加鋼材用量。同時(shí)，減少豎向邊緣構(gòu)件歸并數(shù)量，嚴(yán)格按實(shí)際計(jì)算需要配筋，不盲目地放大或減小。此外，本工程剪力墻無(wú)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(duì)連梁超筋時(shí)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(duì)于跨度較大的懸臂梁，上部計(jì)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?cái)啵裙?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(jí)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(jí)為C25。結(jié)構(gòu)構(gòu)件除構(gòu)造配筋外均采用高強(qiáng)度受力鋼筋，以減少計(jì)算配筋量。填充墻采用容重小于8KN/m3頁(yè)巖空心磚砌體，下沉式衛(wèi)生間采用陶�；炷凛p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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