[摘 要]結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要建筑設(shè)計(jì)全過(guò)程實(shí)施,并應(yīng)與各專業(yè)設(shè)計(jì)人員密切配合。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的不是不分輕重地都按規(guī)范或計(jì)算的底限進(jìn)行設(shè)計(jì),而是“物盡其用”,充分發(fā)揮材料性能。對(duì)影響結(jié)構(gòu)性能的重點(diǎn)、關(guān)鍵部位及計(jì)算程序不能準(zhǔn)確分析,或計(jì)算模型與實(shí)際情況有出入的部分,應(yīng)采取措施重點(diǎn)加強(qiáng)或補(bǔ)充分析,做到有的放矢,突出重點(diǎn)。保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。本文作者結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)進(jìn)行了研究,具有重要的參考意義。
[關(guān)鍵詞]高層建筑;剪力墻;結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);優(yōu)化;
一、引言
國(guó)家土地政策和住宅產(chǎn)業(yè)政策在經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)下有了很大的調(diào)整,這就在一定程度上擴(kuò)大了我國(guó)的房地產(chǎn)事業(yè),拓寬了我國(guó)的房地產(chǎn)市場(chǎng),使得它不斷朝著高空化的路線發(fā)展。最普遍的住宅形式就是所謂的高容積率的高層住宅小區(qū)。對(duì)于高層住宅來(lái)說(shuō),他們的結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜多樣, 存在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最好的結(jié)構(gòu),那便是鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建設(shè)過(guò)程中成為了最主要的建筑結(jié)構(gòu)形式?刂平Y(jié)構(gòu)成本是房地產(chǎn)開發(fā)商必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題,所以在多數(shù)情況下,他們都會(huì)在設(shè)計(jì)合同或合同附件里對(duì)此提出要求。不僅如此,我們還必須要確保結(jié)構(gòu)安全及建筑使用功能,這是個(gè)前提條件。只有做到讓有限的材料資源成功配置到能充分發(fā)揮其作用的關(guān)鍵部位,才能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的能力。由此看來(lái),優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)迫在眉睫,我們必須要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)水平,提高能力。努力做到經(jīng)濟(jì)合理是我們目前的主要任務(wù),也是結(jié)構(gòu)工程師關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。
二.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
。ㄒ唬┘袅Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義
在實(shí)際的施工中,高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)所采用的結(jié)構(gòu)可分為好幾類:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。但有些建筑結(jié)構(gòu)在高層建筑中幾乎不采用它們。比如砌體材料有著較低的抗拉強(qiáng)度,而且它的抵抗水平荷載作用的能力以及延性都非常的差,所以一般不采用砌體結(jié)構(gòu)。
近年來(lái),高層建筑迅猛發(fā)展,原來(lái)的框架結(jié)構(gòu)因?yàn)槁读郝吨F(xiàn)象已經(jīng)逐漸被淘汰,逐漸被剪力墻結(jié)構(gòu)替代。剪力墻是豎向構(gòu)件,有著幾十米甚至上百米的寬度,其可以承受很大水平地震力。
剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有:
、賱偠却笫羌袅Y(jié)構(gòu)的一大優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。
同時(shí)有著不錯(cuò)的整體性,適中的鋼量;
②外觀結(jié)構(gòu)整齊是剪力墻的又一亮點(diǎn)。
讓框架結(jié)構(gòu)露梁、露柱現(xiàn)象得到很好的解決實(shí)現(xiàn),讓承重墻數(shù)量得到降低,同時(shí)降低其成本。 剪力墻結(jié)構(gòu)這些巨大的優(yōu)點(diǎn)讓它變得非常受歡迎,甚至成為現(xiàn)在高層住宅中主要采用的結(jié)構(gòu)形式,這是剪力墻技術(shù)發(fā)展的有利時(shí)機(jī),是我國(guó)建筑事業(yè)不斷發(fā)展,逐步與國(guó)際接軌的標(biāo)志。
但是剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中仍然存在以下幾個(gè)問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q:
剪力墻結(jié)構(gòu)要求抗側(cè)剛度大,這就會(huì)讓上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)費(fèi)用變多,讓地震反應(yīng)也變大。其次就是它的構(gòu)延性很差。這都是需要進(jìn)一步解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。為了結(jié)構(gòu)的安全性,設(shè)計(jì)師一般會(huì)采用相對(duì)來(lái)比較保守的設(shè)計(jì)方案,那就是對(duì)結(jié)構(gòu)配筋進(jìn)一步加強(qiáng),讓結(jié)構(gòu)剛度得到提高。剛度大的結(jié)構(gòu)一般有以下特點(diǎn),震災(zāi)較輕,但成本會(huì)大大增加,這種方法極不合理。這個(gè)方案之所以沒(méi)有被廣泛的采納,原因在于成本太高,同時(shí)也不能真正保證結(jié)構(gòu)安全。近年來(lái)工程界加大了這方面的關(guān)注力度,更多的關(guān)注到了剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,并且給予了很大支持和鼓勵(lì),相信對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作起到積極的推動(dòng)作用。這對(duì)于我們下一步的成本節(jié)約有著重大意義。
三.連梁超筋的處理
連梁超筋:在進(jìn)行計(jì)算分析過(guò)程里面,經(jīng)常出現(xiàn)的就是個(gè)別連梁超筋現(xiàn)象。對(duì)超筋連梁,一般采用加高連梁的方式。但是這種辦法收益不大。我們要考慮的方法是對(duì)洞口寬度的擴(kuò)大或者說(shuō)是對(duì)梁截面的減小,讓連梁的跨高比增加,一定程度上對(duì)該片聯(lián)肢墻剛度進(jìn)行減小,讓其承擔(dān)的部分地震力得到很好轉(zhuǎn)移,只有做到這樣,才可以真正做到降低連梁內(nèi)力,達(dá)到我們要求的不超筋的目的;對(duì)調(diào)整困難的梁,是可以通過(guò)可靠水平力傳遞路徑來(lái)進(jìn)行的,這樣也是可以降低梁的彎剪剛度但是卻不用減小梁截面的方法,這種方法在實(shí)際的施工過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。我們只有把每一個(gè)要點(diǎn)都處理好了,才能從根本上解決住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。處理好每一個(gè)因素所帶來(lái)的問(wèn)題都很重要,因?yàn)榻ㄖこ痰牟豢筛男,要求我們的建筑設(shè)計(jì)師門必須重視每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),確保建筑工程合理科學(xué)保質(zhì)保量的完成。
四.控制建筑結(jié)構(gòu)成本的措施
1.目前,剪力墻結(jié)構(gòu)中填充墻采用輕質(zhì)墻體已經(jīng)得到很多設(shè)計(jì)師認(rèn)可。比如說(shuō)加氣混凝土砌塊、輕質(zhì)墻板等一系列的輕質(zhì)材料,采用這些材料做為填充墻,可以有效的減輕豎向荷載,讓地震作用降到最低最小化,從而讓我們工程建筑成本降到最低。另一種辦法是建立墻體、暗柱、梁、板可以采用高強(qiáng)鋼筋,這樣可以減少計(jì)算配筋量,進(jìn)一步減少工程造價(jià)。
2.對(duì)于很大的門、窗洞口,其墻體荷載可以進(jìn)行及時(shí)的扣除, 做好精心的荷載工作。同時(shí)明確建筑使用功能,更好的確定活荷載,才能夠合理的去掉不必要的一些荷載。
3.合理的結(jié)構(gòu)布置和精細(xì)的計(jì)算
1) 在保證豎向及水平承重符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下,要做到盡量拉大剪力墻的布置間距。
2)剪力墻厚度必須要沿結(jié)構(gòu)高度均勻變化。
3)剪力墻之間要有一定的梁連接,這樣可以避免出現(xiàn)獨(dú)立懸臂墻肢及半框墻肢。
4)剪力墻的軸壓比要努力接近規(guī)范限值,這樣可以更好的減少剪力墻布置數(shù)量和結(jié)構(gòu)自重。
5) 在剪力墻布置時(shí)必須考慮剪力墻轉(zhuǎn)折及小墻垛布置對(duì)邊緣構(gòu)件的影響,這樣可以在一定程度上避免不必要的大暗柱設(shè)置。
6)連接較厚剪力墻的框架梁及連梁的寬度可以和墻不一樣,這樣的設(shè)計(jì)可以更好的實(shí)現(xiàn)建筑的功能。
7)在考慮豎向荷載的時(shí)候,各剪力墻的軸壓比要做到基本接近,這樣做可以有效避免通過(guò)連梁來(lái)調(diào)整各墻肢的軸向變形。
8)層間位移角盡量靠近規(guī)范限值。嚴(yán)格按計(jì)算結(jié)果配筋很重要,大家必須要提高重視。在模型荷載等一系列問(wèn)題都準(zhǔn)確無(wú)誤的情況下,需根據(jù)計(jì)算結(jié)果和概念設(shè)計(jì)進(jìn)行配筋工作,這樣可以更好的保證結(jié)構(gòu)的安全。
五.結(jié)束語(yǔ)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和建筑師之間要進(jìn)行密切的配合。通過(guò)具體的結(jié)構(gòu)概念知識(shí)初步確定剪力墻布置,有利于調(diào)整建筑方案中存在的不合理的問(wèn)題,能夠有效避免不規(guī)則或嚴(yán)重不規(guī)則的建筑體型出現(xiàn)。要想取得結(jié)構(gòu)優(yōu)化的成效,同時(shí)需要各專業(yè)之間的密切配合,以及充分的溝通交流。經(jīng)過(guò)一系列的設(shè)計(jì)優(yōu)化,才能制定出一個(gè)合理最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布置方案。我們知道好的結(jié)構(gòu)布置重要,它會(huì)對(duì)房屋建設(shè)成本的控制起到核心的作用。相信通過(guò)我們的精心設(shè)計(jì),一定可以得到一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案,進(jìn)而讓我們的技術(shù)更加的先進(jìn)。經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量高超及滿足業(yè)主限額要求的設(shè)計(jì)是我們一直不懈追求的目標(biāo)。
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