高层住宅建筑的剪力墙结构优化设计的探讨
段优化:
a.采用轻质高强材料:隔墙尽可能采用轻质墙体,以减轻荷载减小地震作用,降低基础造价。暗柱、梁、板采用高强钢筋,以减少计算配筋量。
b. 精心的荷载清理: 如有大量的门、窗洞口,其墙体荷载可以扣除,明确建筑使用功能以准确确定活荷载值。
2.结构调整计算阶段优化:
a.剪力墙的轴压比尽量接近规范限值,以减少剪力墙布置量及结构自重;在布置剪力墙时,应考虑剪力墙转折及小墙垛布置对边缘构件的影响,以避免不必要的大暗柱设置; 在仅考虑竖向荷载的情况下,各剪力墙的轴压比应基本接近,以避免通过连梁来调整各墙肢的轴向变形差;层间位移角尽量靠近规范限值1/ 1000,这样可以减少剪力墙的设置数量。
b.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,同时降低工程造价。c.若周期比、位移比不满足规范要求,可采取以下措施:1)将结构周边程序定义为连梁的梁改为框架梁或增加连梁高度,以增加结构外围刚度;2)减少结构中部剪力墙布置量及降低连梁高度以增大结构的平动周期而间接改善周期比、位移比;3)查看结构空间振型曲线,找出位移最大点,在该位置处适当增加剪力墙布置量。若层间位移角较规范限值富余较多,应适当调整梁布置及减小梁截面,将部分连接复杂的梁改为铰接梁,以降低梁刚度,从而减小地震作用,降低成本。
3.结构施工图绘图阶段优化
a.高层或超高层剪力墙结构楼层连梁及框架梁由于地震作用的原因,其内力及配筋随高度的变化较大,建议在画梁施工图时适当选择归并楼层数。一般按3- 6层归并为一层(归并时应注意梁配筋沿高度的变化,不应把配筋差别大的楼层归并到一起),以节约钢材用量。
b. 严格按计算结果及构造要求配筋:模型荷载都准确无误的情况下严格按计算结果配筋,不盲目放大,可保证结构安全。
五.结束语:
结构优化设计需要建筑设计全过程实施,并应与各专业设计人员密切配合。结构优化的目的不是不分轻重地都按规范或计算的底限进行设计,而是“物尽其用”,充分发挥材料性能。对影响结构性能的重点、关键部位及计算程序不能准确分析,或计算模型与实际情况有出入的部分,应
a.采用轻质高强材料:隔墙尽可能采用轻质墙体,以减轻荷载减小地震作用,降低基础造价。暗柱、梁、板采用高强钢筋,以减少计算配筋量。
b. 精心的荷载清理: 如有大量的门、窗洞口,其墙体荷载可以扣除,明确建筑使用功能以准确确定活荷载值。
2.结构调整计算阶段优化:
a.剪力墙的轴压比尽量接近规范限值,以减少剪力墙布置量及结构自重;在布置剪力墙时,应考虑剪力墙转折及小墙垛布置对边缘构件的影响,以避免不必要的大暗柱设置; 在仅考虑竖向荷载的情况下,各剪力墙的轴压比应基本接近,以避免通过连梁来调整各墙肢的轴向变形差;层间位移角尽量靠近规范限值1/ 1000,这样可以减少剪力墙的设置数量。
b.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,同时降低工程造价。c.若周期比、位移比不满足规范要求,可采取以下措施:1)将结构周边程序定义为连梁的梁改为框架梁或增加连梁高度,以增加结构外围刚度;2)减少结构中部剪力墙布置量及降低连梁高度以增大结构的平动周期而间接改善周期比、位移比;3)查看结构空间振型曲线,找出位移最大点,在该位置处适当增加剪力墙布置量。若层间位移角较规范限值富余较多,应适当调整梁布置及减小梁截面,将部分连接复杂的梁改为铰接梁,以降低梁刚度,从而减小地震作用,降低成本。
3.结构施工图绘图阶段优化
a.高层或超高层剪力墙结构楼层连梁及框架梁由于地震作用的原因,其内力及配筋随高度的变化较大,建议在画梁施工图时适当选择归并楼层数。一般按3- 6层归并为一层(归并时应注意梁配筋沿高度的变化,不应把配筋差别大的楼层归并到一起),以节约钢材用量。
b. 严格按计算结果及构造要求配筋:模型荷载都准确无误的情况下严格按计算结果配筋,不盲目放大,可保证结构安全。
五.结束语:
结构优化设计需要建筑设计全过程实施,并应与各专业设计人员密切配合。结构优化的目的不是不分轻重地都按规范或计算的底限进行设计,而是“物尽其用”,充分发挥材料性能。对影响结构性能的重点、关键部位及计算程序不能准确分析,或计算模型与实际情况有出入的部分,应
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