高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅混凝土用量預(yù)測(cè)方法思考

馬進(jìn)生

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的建筑行業(yè)取得了較大程度上的進(jìn)步，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的提高做出重要貢獻(xiàn)。然而，在國(guó)家房地產(chǎn)政策以及住宅產(chǎn)業(yè)化政策的推進(jìn)下，土地變得日益稀缺。面對(duì)土地稀缺日益嚴(yán)重的問(wèn)題，人們對(duì)建筑構(gòu)造進(jìn)行了一定程度上的轉(zhuǎn)變，逐漸向高空化發(fā)展，在這種環(huán)境之下誕生了多種高空住宅結(jié)構(gòu)體系。而在這些結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)憑借著自身的突出的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)以及優(yōu)越的抗震性能成為主流。目前狀況下，人們對(duì)于高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究日益深入，并取得一定的研究成果，但是仍然有一些問(wèn)題具有較大的難度，高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅混凝土用量預(yù)測(cè)便是其中一項(xiàng)。本文主要針對(duì)高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅混凝土用量預(yù)測(cè)方法進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】高層剪力墻結(jié)構(gòu)；混凝土用量；預(yù)測(cè)方法

一、引言

近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，科學(xué)技術(shù)水平也取得了較大程度上的進(jìn)步，在這種環(huán)境之下，各種新科學(xué)、新工藝、新技術(shù)層出不窮，我國(guó)的建筑行業(yè)抓住機(jī)遇，取得了一定的發(fā)展。然而，在國(guó)家房地產(chǎn)政策以及住宅產(chǎn)業(yè)化政策的推進(jìn)下，土地變得日益稀缺。面對(duì)土地稀缺日益嚴(yán)重的問(wèn)題，人們對(duì)建筑構(gòu)造進(jìn)行了一定程度上的轉(zhuǎn)變，逐漸向高空化發(fā)展，在這種環(huán)境之下誕生了多種高空住宅結(jié)構(gòu)體系。而在這些結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)憑借著自身的突出的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)以及優(yōu)越的抗震性能成為主流。目前狀況下，人們對(duì)于高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究日益深入，并取得一定的研究成果，但是仍然有一些問(wèn)題具有較大的難度，高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅混凝土用量預(yù)測(cè)便是其中一項(xiàng)。本文就針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅混凝土用量的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行研究與分析，希望能給大家?guī)?lái)幫助。

二、剪力墻與剪力墻結(jié)構(gòu)

（一）剪力墻

剪力墻又稱(chēng)抗風(fēng)墻或抗震墻、結(jié)構(gòu)墻。房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。防止結(jié)構(gòu)剪切破壞。目前狀況下，主要存在著兩種剪力墻，分別是平面剪力墻和筒體剪力墻，平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)、無(wú)梁樓蓋體系中。為增加結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及抗倒塌能力，在某些部位可現(xiàn)澆或預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現(xiàn)澆剪力墻與周邊梁、柱同時(shí)澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)中 ，由電梯間、樓梯間、設(shè)備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強(qiáng)度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。墻根據(jù)受力特點(diǎn)可以分為承重墻和剪力墻，前者以承受豎向荷載為主，如砌體墻；后者以承受水平荷載為主。在抗震設(shè)防區(qū)，水平荷載主要由水平地震作用產(chǎn)生，因此剪力墻有時(shí)也稱(chēng)為抗震墻。剪力墻按結(jié)構(gòu)材料可以分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、型鋼混凝土剪力墻和配筋砌塊剪力墻。其中以鋼筋混凝土剪力墻最為常用。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)

建筑物中的豎向承重構(gòu)件主要由墻體承擔(dān)時(shí)，這種墻體既承擔(dān)水平構(gòu)件傳來(lái)的豎向荷載，同時(shí)承擔(dān)風(fēng)力或地震作用傳來(lái)的水平地震作用。剪力墻即由此而得名（抗震規(guī)范定名為抗震墻）。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護(hù)墻，因此墻體的布置必須同時(shí)滿(mǎn)足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。剪力墻結(jié)構(gòu)體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)力能力，因此，可建造較高的建筑物。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大，在水平荷載作用下側(cè)移小，其缺點(diǎn)是 剪力墻的間距有一定限制，建筑平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建筑，另外結(jié)構(gòu)自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用平板，可以不設(shè)梁，所以空間利用比較好，可節(jié)約層高。.剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要有三種類(lèi)型，分別為框架——剪力墻結(jié)構(gòu)、普通剪力墻結(jié)構(gòu)以及框支剪力墻結(jié)構(gòu)，具體情況見(jiàn)表1所示：

三、普通住宅建筑混凝土用量

①多層砌體住宅： 砼：0.3～0.33m3/m2

②多層框架： 砼：0.33～0.35m3/m2

③小高層11～12層： 砼：0.35m3/m2

④高層17～18層： 砼：0.36m3/m2

⑤高層30層H=94米： 砼：0.42～0.47m3/m2

⑥高層酒店式公寓28層H=90米： 砼：0.38～0.42m3/m2

⑦別墅：混凝土用量和用鋼量介于多層砌體住宅和高層11～12層之間。

表1：剪力墻結(jié)構(gòu)體系類(lèi)型

四、高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅混凝土用量預(yù)測(cè)方法

（一）剪力墻性能

由于剪力墻可以很好的抵抗水平力，所以在建筑中可以起到很好的抗震效果。剪力墻一般剪力墻結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)中。與框架結(jié)構(gòu)相比，利用混凝土墻作為承重結(jié)構(gòu)的剪力墻結(jié)構(gòu)有更好的抗震能力，但是房屋空間會(huì)因剪力墻而受到限制，屋內(nèi)空間很難靈活布置。所以在很多高層住宅和民用建筑中，多采用框剪結(jié)構(gòu)，在框架結(jié)構(gòu)中增加剪力墻，在保證良好的空間靈活性的前提下，提供優(yōu)良的抗震性能。筒體剪力墻一般用在高層建筑中，用混凝土澆筑成核心筒，剪力墻集中，同時(shí)獲得較大的自由分割的空間。剪力墻與承重墻比較 ：用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類(lèi)荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來(lái)承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪刀梯是一種比較常用的樓梯類(lèi)型?，F(xiàn)在做高層住宅，18層以上的高層住宅每個(gè)單元需要兩個(gè)樓梯間作逃生通道。一般為了節(jié)省面積，減少公攤面積與投資，會(huì)做成剪刀梯的形式。剪刀梯的一般做法有： 1、中間分隔墻做梁，梁支承于兩邊梯梁上，分隔墻采用砌塊砌筑，樓梯梯板按單向板支承于梯梁上，這樣受力明確，施工也較為簡(jiǎn)單，但若樓梯間進(jìn)深較大，則分隔墻梁跨度較大，需要的高度較高，可能影響建筑凈高（關(guān)聯(lián)著梯梁高度）；2、中間分隔墻做混凝土墻，樓梯梯板單向支承于兩邊混凝土墻上，這種情況下，梯梁較?。ㄒ?yàn)橹恢С衅脚_(tái)板），節(jié)約混凝土和鋼筋，但是需要在兩邊混凝土墻上預(yù)留斜向插筋，施工較為麻煩且施工質(zhì)量不容易保證。

（二）方法產(chǎn)生背景

目前狀況下，如果想要對(duì)一個(gè)建筑工程結(jié)構(gòu)的混凝土用量進(jìn)行有效的了解，必須當(dāng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，并在結(jié)構(gòu)施工圖的基礎(chǔ)之上由概預(yù)算人員進(jìn)行一定程度的預(yù)算。然而，這一預(yù)算過(guò)程往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間與精力，效率相對(duì)低下。除此之外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往也不是最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（三）方法步驟

①首先，對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行一定程度的計(jì)算；②設(shè)定一個(gè)風(fēng)荷載作用，并計(jì)算在此作用下的基底傾覆彎矩設(shè)計(jì)值；③然后，再計(jì)算地震作用下的基底傾覆彎矩設(shè)計(jì)值；④對(duì)位移特征變量進(jìn)行有效的計(jì)算；⑤最后，綜合上面的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)體系，對(duì)混凝土用量進(jìn)行計(jì)算。