《结构设计论文：剪力墙结构的优化设计》-毕业论文.docVIP

建筑设计论文： 剪力墙结构的优化设计 摘要　介绍了高层建筑剪力墙结构在满足规范要求各项技术指标的前提下如何进行优化设计，从而达到降低工程造价的目的。　　关键词　剪力墙；剪力墙结构；短肢剪力墙；短肢剪力墙结构　　　　1，引言　　　　随着我国经济社会的快速发展，城市土地越来越紧张，住宅类建筑向高层及超高层发展已成为趋势。一般的高层住宅多选用剪力墙结构体系，本人在工作实践中发现，同一建筑平面方案，不同的结构墙体布置其经济指标差异很大，主要是混凝土用量及含钢量差距很大。由于高层住宅建设的量大面广，若不注意提高设计水平则会造成很大的浪费，在地震区也未必对结构有利。本人曾参加过某住宅小区的设计投标，建设单位要求设计院进行初步计算并报出每平方米的用钢量及混凝土量。该小区有16层及12层高层住宅，抗震设防烈度为7度，场地类别为II类。我院报出的含钢量为45kg／m2，而参加投标的另两家设计院给出的含钢量为65kg／m2及60kg／m2，相差过于悬殊。经查看另两家设计院的图纸，剪力墙布置过多是造成结果相差悬殊的主要原因。　　目前我国房地产业得到了迅猛的发展，不少房地产开发商要求设计单位为其节省工程投资，有些甚至要求限额设计，要求钢筋用量不得超过多少等等。作为一名猪构设计工作者，如何在激烈的市场竞争中立足，如何执行好国家各项设计规范，如何在保证结构安全的前提下使得结构设计经济合理，是值得我们思考的。俗话说“艺高人胆大”，这就要求我们对规范的条文有清楚的认识，理解规范的精髓，灵活运用。　　　　　　2，高层建筑剪力墙结构的概念设计　　　　《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)规定：高层建筑结构不应全部采用为短肢剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置简体(或一般剪力墙)，形成短肢剪力墙与简体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。抗震设计时，简体和一般墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。一般认为短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的40％～50％时属于短肢剪力墙结构。　　短肢剪力墙结构抗震性能较差，经济指标不好。如《高规》规定：抗震设计时其抗震等级比一般剪力墙提高一级，对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；除底部加强部位外，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强区部位不宜小于1.2％，其他部位不宜小于1.0％，以上要求加大了剪力墙的截面厚度及配筋率，所以在实际工程中尤其是地震区尽可能避免采用。　　　　设计中应体现使其结构竖向和水平向具有合理的刚度及承载力的分布，尽可能将剪力墙的墙肢截面高度(至少保证一肢)做的比8倍墙厚稍大，符合一般剪力墙，剪力墙也不必按开间布置，两间合并布置为大开间剪力墙，同时满足竖向荷载传递的要求。剪力墙尽可能设计成“L”形、“T”形有利于剪力墙结构的稳定性，同时能够形成较好的侧向刚度。在同样满足规范的各项指标的情况下，更能减轻结构自重，减小结构构件，有利于降低工程投资。根据工程经验，对于“L”形、“T”形剪力墙，当一个方向的墙符合一般墙要求时，另一个方向的墙肢不宜过短，较小的墙肢常常会出现较大的配筋，一般宜控制在1m左右，使墙端暗柱配筋接近构造配筋为宜。参见图1。　　　　3，剪力墙结构设计计算原则　　　　剪力墙结构设计时，应根据规范要求综合考察结构是否合理，比如说剪力墙结构刚度不宜过大，应以规范规定的楼层最小剪力系数为目标，使计算结果接近规范限值(不小于限值)，同时要使楼层层间最大位移与层高之比满足规范限值。其次，考察剪力墙底部加强区的轴压比是否满足(对抗震等级为一、二级的剪力墙)，剪力墙连梁是否超限等。要控制好结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度的剪力墙结构不应大于0.9；在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍(一般情况情况宜控制在1.2左右，特别不规则平面也宜控制在1.4以内)。　　　　以下再较细致的分析剪力墙结构设计中需重点关注的各种技术指标的调整方法。　　3，1楼层最小剪力系数(剪重比)的调整原则：在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的不超过40％的前提下尽可能少布置剪力墙，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值(不小于限值)。这样能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入，同时降低工程造价。　　3，2楼层层间最大位移与层高之比(位移)的调整原则：规范规定多遇地震作用标准值