高层剪力墙结构墙体优化布置_王宁.pdf

天津城市建设学院学报 第 18 卷 第 3 期 2012 年 9 月 Journal of Tianjin Institute of Urban Construction Vol.18 No.3 Sep. 2012 土木工程 $ 高层剪力墙结构墙体的优化布置 王 宁，罗兆辉 (天津城市建设学院 土木工程学院，天津 300384) 摘要：剪力墙在现代高层住宅中应用普遍，由于经济投资较大，结构性能要求高，对其进行结构 优化设计不仅可以降低工程造价，而且节约材料，因此对高层住宅剪力墙进行结构优化设计意义 重大．本文采用 PKPM 建立模型，通过改变剪力墙厚度和数量，建立不同的模型，经对比计算结 果，寻求从抗震角度来讲受力最合理、从经济角度来讲又最节省的布置方案． 关 键 词 ：高层建筑；剪力墙结构；剪力墙厚度；剪力墙数量；自振周期；层间位移角； 结构优化 中图分类号：TU973.16 文献标志码 ：A 文章编号 ：1006-6853 (2012)03-0187-05 剪力墙结构体系是高层住宅中常见的结构形 初就应该做好结构的选型工作．对于层数较少 (20 层 式．据有关数据统计，我国已建的高层住宅建筑中， 以下)的高层住宅，往往采用短肢剪力墙结构；对于 剪力墙住宅占到了 72%以上[1]．由于高层住宅关乎人 层数较多 (20 层以上的)的结构，采用一般剪力墙结 民的切身利益，故对其建筑功能的要求较高；又因其 构；对于底部大空间的高层建筑，一般采用底部框支 经济投资较大，所以要对其进行结构优化设计，尤其 剪力墙结构[2]． 是对高层剪力墙住宅中的剪力墙布置进行优化设计． 1.2 剪力墙数量优化 这样不仅可以降低地震作用、减轻结构自重、增强结 在剪力墙结构中，剪力墙的数量与结构的抗震性 构的抗震功能，还可降低工程造价． 能密切相关．在地震区的高层建筑，如果剪力墙数量 在高层建筑中，结构自重主要由墙体和楼板组 过少，结构抗侧刚度过小，房屋变形便会增大，从而 成．除结构自重外，由风或地震作用引起的水平荷载 会影响到房屋的正常使用功能；但如果剪力墙数量过 起主要控制作用．结构体系优化与否，需综合考虑结 多，或墙肢长度不变而墙肢厚度过大，结构抗侧刚度 构的总体刚度、结构两主轴方向的主体刚度是否接 就会过大，结构自振周期便会缩短，地震作用加大， 近、变形特征是否合理、楼层扭转位移比是否符合规 这样不但使上部结构内力增大，材料耗用也增大，相 范要求、单位面积自重是否合适、墙体厚度及其布置 应也会造成基础设计困难，在经济上也不合理．改变 是否合理等因素． 剪力墙的数量既可表现为在既定建筑方案 (也即门窗 高层剪力墙结构中，如何合理布置剪力墙，并找 洞口位置不变和墙肢长度不变)的情况下，改变墙体 到一个最合适的结构的抗侧刚度，使地震作用尽可能 厚度；也可表现为在墙体厚度不变的情况下，改变墙 小，又能满足正常使用要求，同时达到降低工程造价 肢长度和数量． 的目的显得尤为重要．上述问题可归结为剪力墙布置