【摘要】本文通過對(duì)高層剪力墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)分析,，探討了如何在限鋼設(shè)計(jì)要求下,，進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析及調(diào)整方法,、結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施等多方面控制結(jié)構(gòu)成本的方法,，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制指標(biāo)的要求。同時(shí)以項(xiàng)目實(shí)例介紹優(yōu)化設(shè)計(jì),，讓設(shè)計(jì)達(dá)到安全合理,、舒適,、經(jīng)濟(jì)的目的。
【關(guān)鍵詞】高層剪力墻結(jié)構(gòu),；剪力墻布?jí)β?；含鋼量控制；成本控?br> 1. 引言
隨著建筑行業(yè)的興盛,，尤其城市中房地產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,，導(dǎo)致城市地價(jià)不斷的上漲、同時(shí)鋼鐵價(jià)格,、以及人工費(fèi)用也日益上漲,，直接導(dǎo)致房地產(chǎn)行業(yè)建設(shè)成本的日益增加。如何控制建設(shè)造價(jià)成為業(yè)內(nèi)人士越來越關(guān)注的問題,。房地產(chǎn)開發(fā)商為了控制成本,，通常會(huì)在設(shè)計(jì)要求中或合同附件中提出結(jié)構(gòu)的用鋼量及混凝土用量的上限要求。故對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說需要利用清晰的結(jié)構(gòu)概念來完成各項(xiàng)指標(biāo)要求,，同時(shí)需要結(jié)構(gòu)具有足夠的安全冗余度,。本文根據(jù)一些相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，按照剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),，從概念上判斷,、分析控制結(jié)構(gòu)含鋼量的幾個(gè)方向——剪力墻的整體剛度控制、合理墻間距,、軸壓比,、及整體布?jí)β实龋⒁怨こ虒?shí)例作為實(shí)踐來解決以上問題,。從而使得結(jié)構(gòu)既可以完全滿足限鋼設(shè)計(jì)要求,，又能保證結(jié)構(gòu)具有足夠的安全儲(chǔ)備，并提高結(jié)構(gòu)使用的舒適性,。
2. 剪力墻的布置
2.1 從自重方面考慮
高層剪力墻結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì)：整體剛度大,，抗震性能好，水平位移小,，居住舒適,；建筑平面靈活，室內(nèi)無梁無柱,，有效改善室內(nèi)空間,；但是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，一般高層剪力墻住宅中剪力墻自重占結(jié)構(gòu)自重的一半以上,，多則達(dá)到60% 以上屬于小開間剪力墻體系,，剪力墻較多、結(jié)構(gòu)自重較大，造成結(jié)果是：基礎(chǔ)比較浪費(fèi),、增加結(jié)構(gòu)造價(jià),、用鋼量較大，且造成結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度過大,，對(duì)于抗震并不有利,，根據(jù)以工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)判斷：通常剪力墻間距為4-5m之間為最經(jīng)濟(jì)的間距。故需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)盡可能在布置墻肢的時(shí)候間距在4-5m 之間,。墻肢之間使用連梁或梁連接。最終判斷剪力墻墻肢合理性的數(shù)據(jù)判別為剪力墻的布?jí)β剩簶?biāo)準(zhǔn)層剪力墻面積/樓層建筑面積,。通常合理的布?jí)β史秶?度區(qū)通常在4.5~5.5% 之間,。

2.2 從用鋼量方面考慮
在高層剪力墻住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)層單位面積含鋼量中，剪力墻墻身用鋼量約占45%~65%,，剪力墻邊緣構(gòu)件用鋼量約占30%~50%（該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為6 度抗震設(shè)防區(qū)的數(shù)據(jù),，以下同），因此剪力墻布置的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),。剪力墻布置的基本原則是：1）盡量減少剪力墻數(shù)量,，剪力墻間距宜取成4~6m。2）各墻肢布置時(shí)應(yīng)考慮如何減少邊緣構(gòu)件,，判斷標(biāo)準(zhǔn)為控制邊緣構(gòu)件的鋼筋用量,。3）滿足規(guī)范要求的抗側(cè)剛度最大層間位移角1/1000。4）滿足規(guī)范要求的抗扭剛度要求：位移比不宜大于1.2,，周期比不得大于0.9,。
2.3 從概念設(shè)計(jì)方面考慮（1）強(qiáng)周邊，弱中部,，剪力墻盡可能布置在結(jié)構(gòu)周邊外圍護(hù)墻位置多布?jí)?，中部宜減少剪力墻的布置，進(jìn)行弱化處理,。（2）均勻,、分散，在布置結(jié)構(gòu)墻肢時(shí)避免出現(xiàn)過長(zhǎng)墻（＞ 8m）,，應(yīng)使得結(jié)構(gòu)各墻肢均勻受力,，協(xié)同工作。避免出現(xiàn)單片剪力墻過長(zhǎng),，以致在承受水平地震力時(shí),，長(zhǎng)片剪力
墻的破壞形式上呈現(xiàn)純剪切破壞結(jié)構(gòu)—屬于抗震延性極差的脆性破壞形式，以至于長(zhǎng)片剪力墻首先破壞,，并使得其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件被各個(gè)擊破,。這樣在大震的情況下失去第二道防線的作用，甚至出現(xiàn)連續(xù)倒塌的情況。所以在設(shè)計(jì)時(shí)控制各片剪力墻的墻長(zhǎng)不得超過6m,，超過6m 的剪力墻采用設(shè)置洞口的辦法使墻體分割成小于6m 的墻肢,。（3）結(jié)構(gòu)布置中，剪力墻盡可能多設(shè)置剪力墻有效翼緣,，因?yàn)橛幸砭壍募袅o論在穩(wěn)定性上級(jí)抗震性能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無翼緣的一字型剪力墻,，有效翼緣長(zhǎng)度根據(jù)規(guī)范取值可以取剪力墻厚度的3 倍，可以配合剪力墻做成L 型,，T 型的,，增加結(jié)構(gòu)整體安全儲(chǔ)備,。（4）采用高標(biāo)號(hào)混凝土：為了使用的舒適性，在建筑室內(nèi)不使用超過200mm 的剪力墻,，但不建議底部時(shí)候加長(zhǎng)剪力墻,，采用較高標(biāo)號(hào)的混凝土，底部1~7 層采用C50 混凝土,，8~12 層采用C45混凝土,，使得軸壓比能滿足要求。同時(shí)也能減少結(jié)構(gòu)整體的自重,，且又能保證結(jié)構(gòu)樓層之間剛度,、承載力不出現(xiàn)突變。
3. 梁板布置
高層剪力墻住宅標(biāo)準(zhǔn)層單位面積含鋼量中,，梁板的合計(jì)用鋼量約占35%~55%,，所以布置好剪力墻后，對(duì)水平構(gòu)件的方案優(yōu)化設(shè)計(jì)也同樣重要,。對(duì)高層民用住宅,，荷載一般不大，樓板絕大多數(shù)均為構(gòu)造配筋,，板厚就決定了樓板用鋼量的大小,，所以樓板厚度一般按撓度、裂縫及板內(nèi)設(shè)備穿管的最低要求取值,，不必過厚,。通常需要的最小板厚度為100mm，而根據(jù)100mm樓板在正彎矩鋼筋在配置最小配筋率的情況下,，反算樓板支座（梁或墻）的間距宜取3.6m~4m 之間,，故梁間距與墻間距可以參照此布置。
4. 計(jì)算分析
先根據(jù)建筑圖紙及結(jié)構(gòu)布置圖建立一個(gè)初步的結(jié)構(gòu)模型,，該模型僅有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層,，先按照正常的層數(shù)及層高進(jìn)行，并按照正常的參數(shù)選取，并進(jìn)行計(jì)算根據(jù)計(jì)算結(jié)果來調(diào)整模型：1）最大層間位移角來判斷體系整體剛度,，宜控制在1/1000~1/1100之間2）軸壓比控制墻肢長(zhǎng)度及混凝土標(biāo)號(hào)3）梁配筋來確定梁最小高度4）板配筋及撓度來確定樓板最小厚度,。如果體系中周期比位移比滿足不了時(shí)，可以采取以下措施1）要求首先增加周邊剪力墻剛度：加長(zhǎng)剪力墻或加大連高變成連梁2）適當(dāng)減小中部剪力墻布置量3）找出位移最大值點(diǎn)根據(jù)此點(diǎn)調(diào)整墻肢若都能在比較滿意后,，可以正常進(jìn)入下一階段深化模型階段,。
5. 實(shí)例分析
5.1 工程概況
某工程為地下2 層,，地上31 層,，建筑的總高度為93.0m,，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面布置見圖1。

建筑結(jié)構(gòu)使用年限為50 年,，抗震設(shè)防烈度為6 度,，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，地震分組為第三組,，抗震設(shè)防類別為丙類,，場(chǎng)地類別為III 類；特征周期為：0.45S,，剪力墻的抗震等級(jí)為三級(jí),，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，基本風(fēng)壓為0.55kN/m）（屬于風(fēng)荷載控制體系）地面粗糙度類別為D類,。剪力墻厚度：200mm,，墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)：層7以下為C50，層8~14為C45,，層15~20為C40,，層20以上為C30；梁,、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25,。柱、墻主筋采用HRB400級(jí)鋼筋,，梁、板采用HRB400級(jí)鋼筋,，分布筋及箍筋采用HRB400級(jí)鋼筋,。5.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是以施工圖為依據(jù)統(tǒng)計(jì)的；僅以上部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層為基準(zhǔn),；同時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果中未包括過梁,、構(gòu)造柱等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋；本工程采用建筑面積考慮,。本工程基本遵循以上原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，混凝土用量為0.32m3/m2，鋼筋用量見

6. 結(jié)語
結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的控制不是以減少結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備為代價(jià)而得到暫時(shí)的利益,，而是在掌握結(jié)構(gòu)概念的基礎(chǔ)上,，合理布置豎向構(gòu)件,，且在整體分析計(jì)算的基礎(chǔ)上得到的結(jié)果。主要在控制主要參數(shù)：結(jié)構(gòu)層間位移角取為1/1000~1/1050 之間,、合理墻間距通常在4~6m 之間,、整體布?jí)β士刂茀^(qū)間在4.5~5.0% 之間，墻肢完全按照軸壓比控制長(zhǎng)度,，使用高標(biāo)號(hào)混凝土等使得結(jié)構(gòu)體系進(jìn),、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理,、確保質(zhì)量及滿
足業(yè)主限額設(shè)計(jì)的要求,。
參考文獻(xiàn)
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