剪力墙结构优化的经济性设计_框架剪力墙结构是什么

　　摘要：本文对目前城市中比较常见的高层建筑结构优化问题进行了分析探讨，主要内容是剪力墙结构的优化设计，从优化原则、方法、措施等多个方面加以分析，提出了设计方面的若干建议，以利于设计人员和房地产商对高层住宅结构体系的选择。
　　关键词：高层建筑；剪力墙；优化
　　Abstract: this paper discusses the present city is more common of the high-rise building structure optimization problems are analyzed and discussed the main content is shear wall structure optimization design, from optimization principles, methods and measures, and other aspects are analyzed, and the design of several Suggestions in order to design personnel and the real estate business to high-level residence choice of structural system.
　　Keywords: high building; Shear wall; optimization
　　
　　
　　中图分类号： TU97 文献标识码：A 文章编号：
　　引言
　　 剪力墙结构是目前高层建筑中最为常见的结构，而且有数据表明，建筑中剪力墙的数量愈多，对地震等自然灾害的抵抗能力越强。不过另一方面，剪力墙的造价相对较高，过多的剪力墙结构则会造成经济成本的增加而造成浪费。而且，过多的剪力墙也会增大结构刚度，缩短结构振动周期，导致震动叠加而增强对建筑的伤害。因此，在设计阶段，对剪力墙数量的合理优化，既可以满足减少在计算等方面的工作量，又可以满足经济需要，因此非常有必要。
　　1剪力墙结构优化的原则
　　 一般来说，建筑结构的刚度越大，抵抗地震作用力就越大，结构也就越稳定，但是如果无限制增大结构的刚度势必会增加结构的工程造价;如果刚度过大，不仅对结构不利，还会对结构产生不利的影响，如:周期太短、层间位移过小等。
　　 剪力墙的特点是平面内刚度和承载能力较大，而平面外刚度和承载能力相对很小，在做结构优化的时候应该使结构层间位移角保持在合理的范围内，不能偏差规范限制太多;保证结构抵抗地震的作用力在规范要求范围内，并考虑个因素相互制约的影响。剪力墙结构优化是个十分复杂的问题，影响剪力墙的因素众多，而各因素又相互制约，因此在对高层建筑优化时应考虑定量和定型的分析研究。
　　 针对工程常见特点，在保证原结构建筑使用功能和规范要求下对结构作如下优化:
　　 (1)尽量避免出现“一字型”剪力墙，避免楼面梁一侧或两侧搁置在“一字型”剪力墙或其连梁上。
　　 (2)使得结构受力更加合理，能在满足规范要求的前提下，使剪力墙的结构性能达到最优，经济性更加合理。
　　 (3)通过改变剪力墙的数量及其布置使得结构的楼层刚度、周期、层间位移角更加合理。
　　2房地产企业结构成本控制的方法分析
　　 随着房地产业的迅猛发展，地价猛涨，如何降低工程成本，并取得效益最大化是每个房地产企业不断的追求。在考虑建筑结构布置方案时就要考虑对结构进行选型优化，这就要不仅考虑到结构的合理性、实用性，还要考虑到结构的经济性。因为如何降低成本、增加利润是每一个房地产企业关注的问题。建设项目前期的设计阶段(方案设计、初步设计、施工图设计)影响整个项目投资的可能性在80%以上。其中，结构成本占到建安成本的40%一60%。很多建筑结构设计做的并不精细。通过降低成本以求提高经济效益是房地产行业共同追求和努力的目标之一，而结构成本的控制是房地产项目成本控制的关键。
　　 为了与工程实际情况相符，假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比。钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上，暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。电算分析指数表明，竖向结构体系的截面面积虽然较小，但仍可保证满足承载力、刚度、位移的要求。显而易见，优化后的方案不仅节约了业主的投资费用，更重要的是节约了资源。
　　4结构经济性优化措施
　　 (l)尽量合理的减小剪力墙厚度
　　 增加剪力墙厚度，虽然能提高结构抗测力的能力，同时也增大了结构的地震力，但是由于影响剪力墙结构的因素众多，结构抗侧移能力与结构所承受的地震力两者不一定成正比变化。剪力墙厚度的取值不仅影响到结构的自重、结构的质量和结构刚度，而且直接影响到工程造价的高低。因此，设计者在进行剪力墙优化布置时应尽量合理的减少墙厚。
　　 一般情况下影响剪力墙墙厚取值的因素如下:①通过结构分析，依据结构的最大层间位移、最大层间位移比、周期比以及楼层刚度等控制因素，选取合理的剪力墙厚度;②根据规范对结构轴压比的规定;③稳定性及构造性要求。“高规”规定按稳定性要求确定剪力墙的高厚比，当不能满足时应按“高规”附录算墙体的稳定性。
　　 (2)严格控制剪力墙的配筋率
　　 《混凝土规范》规定，抗震等级为一、二、三级的剪力墙的水平和竖向分布钢筋配筋率均不应小于0.25%;四级抗震等级剪力墙不应小于0.2%，分布钢筋间距不应大于300mm;其直径不应小于8mm。这在高层或者剪力墙墙肢较长的剪力墙结构中应该是合理的，但对于短小、低矮的剪力墙，应适当减小其水平筋的配筋率;墙的竖向最小配筋率应包括边缘构件中的钢筋，同时应注意避免竖筋过多使墙的抗剪强度小于抗弯强度，对抗震不利。
　　 (3)减轻结构自重
　　 通过结构优化减少混凝土用量，减轻结构自重，可以减小结构内力、竖向荷载和水平地震作用力，特别是转换层和基础的钢材和混凝土。①楼板:楼板在整个建筑中占据着相当大的比率，减小楼板厚度即减少了单位建筑面积混凝土用量。将楼板厚度控制在满足板的厚度与计算跨度要求的比值，并满足防火和预埋管线要求的较小值，可使得混凝土的消耗量最低。②剪力墙:在考虑楼板的同时也应考虑剪力墙的混凝土消耗量最少。扩大剪力墙开间的间距，用轻质隔墙替代部分开间的墙体，能有效地降低混凝土用量。如果开间过大，可以在隔墙处设置梁来保证减少楼板厚度的实现。由于住宅的开间和进深一般不大，梁宽可取隔墙墙厚，以免露梁。为减轻自重，剪力墙厚度可沿高度分次变化。
　　结束语
　　 在未来，高层建筑必然会不断增加，这不但是社会以及人口发展的需要，也是经济发展的客观需求，合理的控制好结构设计是每一栋高层建筑必须要面对的问题。但是市场竞争日益激烈，如何减少用钢量，降低造价，成为竞争成败的关键。在进行高层建筑剪力墙的经济性设计时，应充分考虑结构布置和剪力墙的形式、剪力墙的厚度、配筋率、结构自重及刚度等多种相互制约因素的影响。因此，要加强剪力墙优化概念设计，重视影响结构技术经济的因素，考虑综合效益，以达到降低工程造价和材料消耗量的目的，取得更加合理、经济的设计结果。
　　参考文献
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