一、高層住宅混凝土剪力墻布置方式、經(jīng)濟(jì)分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的合理選取

  1.高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻布置方式

  剪力墻結(jié)構(gòu)一般都是應(yīng)用于超高建筑和高層建筑，而在高層建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)位移是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要指標(biāo)。其中包括層間位移比和豎向?qū)娱g位移角。另外，伴隨著住宅建筑高度的不斷的增加，水平的荷載作用效應(yīng)起主要控制作用。而剪力墻在平面內(nèi)有很大側(cè)移剛度，所以剪力墻是承載著來(lái)自高層建筑的絕大部分的水平作用和水平剪力。

  在超高層建筑和高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度來(lái)控制結(jié)構(gòu)位移和層間位移角，而通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度來(lái)控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移。剪力墻結(jié)構(gòu)體系中結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大小是可以通過(guò)剪力墻的截面來(lái)控制，例如剪力墻布置較多時(shí)，相對(duì)應(yīng)的側(cè)向剛度大；剪力墻布置較少時(shí)相對(duì)應(yīng)的側(cè)向剛度相對(duì)較小。另外通過(guò)剪力墻在建筑平面中的布置位置調(diào)整，可以控制剪力墻的扭轉(zhuǎn)剛度從而達(dá)到控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、承載能力和剛度以及經(jīng)濟(jì)合理性的一種宏觀控制。假如剪力墻體在高層建筑物中有比較合理的截面和平面布置，就會(huì)形成一個(gè)能夠很好的抵抗墻體水平力的結(jié)構(gòu)體系，此時(shí)還能夠有效的分割空間，最大限度的滿(mǎn)足建筑使用功能。

  2.高層剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)分析

  剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，用鋼量較省。在高層住宅中，開(kāi)間均較小，分隔墻較多，采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)可將承重墻減少，比較經(jīng)濟(jì)。剪力墻外觀整齊，沒(méi)有露梁、露柱現(xiàn)象，便于室內(nèi)布置。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，結(jié)構(gòu)周期小。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)保證剪力墻結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范關(guān)于結(jié)構(gòu)水平位移和地震力的要求，做到安全適用，經(jīng)濟(jì)合理，就必須在實(shí)際工作中有所判斷，將結(jié)構(gòu)水平位移和地震力控制在合理的范圍內(nèi)，然后檢查結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋。

  3.高層結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的合理選取

  （1）周期折減系數(shù)：

  填充墻較多時(shí)的剪力墻結(jié)構(gòu)，取0.9～1.0；填充墻較少時(shí)的剪力墻結(jié)構(gòu)，取1.0。填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)周期的影響與填充墻的類(lèi)型、填充墻與主體結(jié)構(gòu)的位置等密切相關(guān)，以上數(shù)值填充墻按實(shí)心磚墻確定的，對(duì)其他各類(lèi)填充墻（空心磚砌體、混凝土砌塊砌體等）可酌情調(diào)整確定。填充墻對(duì)主體結(jié)構(gòu)周期的折減，實(shí)際上就是考慮填充墻剛度對(duì)主體結(jié)構(gòu)剛度的影響程度，主體結(jié)構(gòu)剛度愈大填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)周期影響越小，反之，則越大；填充墻的自身剛度越大，對(duì)主體結(jié)構(gòu)周期影響也越大，反之，則越小。

  （2）振型個(gè)數(shù)的確定：

  以保證振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%為前提。高層建筑地震作用振型數(shù)非耦聯(lián)時(shí)n≥9個(gè)，耦聯(lián)時(shí)n≥15個(gè)；對(duì)多塔結(jié)構(gòu)振型數(shù)n≥塔樓數(shù)量X 9。

  （3）連梁剛度折減系數(shù)：

  在內(nèi)力和位移的計(jì)算中，連梁剛度折減系數(shù)可取0.5；當(dāng)結(jié)構(gòu)位移由風(fēng)荷載控制時(shí)，連梁剛度折減系數(shù)宜不小于0.8。連梁常被稱(chēng)為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的“保險(xiǎn)絲”，它可以起到耗散地震能量的作用，伴隨著連梁梁端產(chǎn)生塑性變形，結(jié)構(gòu)剛度退化，變形加大，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)內(nèi)力重分布，剪力墻墻肢內(nèi)力加大。

  二、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)

  1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化增加合理性和安全性

  優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)受力均衡，技術(shù)應(yīng)用得當(dāng)，整體安全可靠，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)才能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又合理的目的。

  從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體布局來(lái)看，在水平荷載作用下，剪力墻的暗柱配筋往往是構(gòu)造配筋，暗柱截面的確定與剪力墻的布置有密切的關(guān)系，而構(gòu)造配筋與暗柱截面又有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于剪力墻布置的差異性，一片剪力墻兩端暗柱的截面可能差6～10倍。配筋也相應(yīng)差6～10倍。而剪力墻在不同方向的水平荷載作用下是具有對(duì)稱(chēng)性的。這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)就會(huì)造成極大的浪費(fèi)。因此，首先合理的布置剪力墻，盡可能使之對(duì)稱(chēng)布置，這樣即節(jié)省造價(jià)，又增加結(jié)構(gòu)的安全性。

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  2.《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-2010》規(guī)定

  （1）側(cè)向剛度不規(guī)則。側(cè)向剛度小于相鄰層的70%，或小于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層或出屋面小建筑外，局部收進(jìn)水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。

  （2）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞。

  （3）樓層承載力突變?？箓?cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%。從而對(duì)剪力墻豎向布置做了間接的規(guī)定。保持剪力墻從下向上貫通布置原則，通過(guò)減小截面厚度使側(cè)向剛度減小。

  3.剪力墻配筋控制對(duì)主體造價(jià)起著關(guān)鍵性的作用

  通過(guò)以往高層住宅項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比看，一般剪力墻配筋幾乎都是按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率構(gòu)造配筋，包括豎向分布筋和水平向分布筋。所以控制剪力墻厚度，可以有效的控制剪力墻身鋼筋用量。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)讓蛹袅χS壓比控制在抗震等級(jí)范圍不同限值內(nèi)，則剪力墻僅設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，而當(dāng)軸壓比大于規(guī)定限值時(shí)，應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。而在剪力墻配筋設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件的配筋率相差甚大，所以適當(dāng)?shù)募哟蠹袅χ孛?，把底層軸壓比控制在設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件限值以?xún)?nèi)，可以有效的降低鋼筋配筋量。所以通過(guò)合理的截面布置可以很好的優(yōu)化剪力墻配筋設(shè)計(jì)。

  三、剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合適含鋼量

  關(guān)于鋼筋含鋼量指標(biāo)的計(jì)算方法，依據(jù)已知的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參考的依據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算。通常為計(jì)算范圍內(nèi)的相應(yīng)結(jié)構(gòu)鋼材用量除以計(jì)算范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)面積。1）結(jié)構(gòu)鋼材包含剪力墻、柱、梁、樓板、空調(diào)板、窗臺(tái)板、陽(yáng)臺(tái)欄板、砌體拉結(jié)筋等混凝土結(jié)構(gòu)的受力及構(gòu)造鋼筋；不含純建筑的混凝土裝飾構(gòu)件、預(yù)埋件、混凝土墻梁與砌體間加掛的鋼絲網(wǎng)、一樓為防潮而設(shè)置的架空預(yù)制板所含的鋼筋。2）結(jié)構(gòu)面積等于建筑面積與建筑贈(zèng)送的但仍為結(jié)構(gòu)樓板或屋面板遮蓋部分的面積之和。例如層高小于 2.2m部分，在計(jì)算建筑面積時(shí)只計(jì)算一半，在計(jì)算結(jié)構(gòu)面積時(shí)全數(shù)計(jì)入。

  高層建筑如因建筑的空間等方面的要求必須設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層時(shí)，轉(zhuǎn)換層應(yīng)有單獨(dú)統(tǒng)計(jì)的含鋼量指標(biāo)?？偟暮摿恐笜?biāo)中應(yīng)同時(shí)提供以下兩種類(lèi)型：1）不含轉(zhuǎn)換層的面積及其用鋼量的指標(biāo)；2）包含轉(zhuǎn)換層的面積及其用鋼量的指標(biāo)。

  含鋼量指標(biāo)要求是以常規(guī)結(jié)構(gòu)的實(shí)際建造面積計(jì)算的，這就提醒我們?cè)诮y(tǒng)計(jì)含鋼量時(shí)，務(wù)必以實(shí)際建造面積計(jì)算，而不是簡(jiǎn)單的以建筑面積計(jì)算，這樣算出來(lái)的結(jié)果才能真正反應(yīng)結(jié)構(gòu)的含鋼量水平的高低。

  四、總結(jié)

  結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的首先是為了降低工程造價(jià)，而不是把原有加大的安全儲(chǔ)備減少，要在保證整個(gè)結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理，還能很好的滿(mǎn)足建筑的使用功能。近年來(lái)，高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，數(shù)量多，投資大，因此進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的意義。

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