高層住宅鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探析

陶堅毅

摘要：隨著近幾年建筑行業(yè)的迅速興起，土地的可使用面積也越來越少。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的居住需求，人們對于高層住宅的建設(shè)每年都在增加。這就需要對于現(xiàn)有的建筑技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而滿足高層住宅的需求，在所有的建筑施工技術(shù)當(dāng)中，鋼筋混凝土剪切力墻結(jié)構(gòu)在所有的高層結(jié)構(gòu)當(dāng)中是應(yīng)用最為廣泛的，但是由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，對于其經(jīng)濟(jì)價值有待提高。本文主要對于高層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行了分析和優(yōu)化建議。對于提高我國剪力墻結(jié)構(gòu)的合理性有一定幫助。

關(guān)鍵詞：高層住宅；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；剪力墻

房地產(chǎn)開發(fā)商在不斷地拔高樓層的同時，為了減少整體的運營成本，會限制鋼筋以及混凝土的用量。但是前提是滿足國家對于房屋住宅的需求，保證其基本使用功能以及安全性能之上，提高其合理的經(jīng)濟(jì)價值。所以采用剪切墻作為施工建設(shè)的主體，不僅在空間上具有比較好的平整性，空間使用上也是比較的靈活。為了滿足當(dāng)代人們住宅的需求，進(jìn)而對于現(xiàn)有的施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到減少建設(shè)成本的目的。

一、傳統(tǒng)的剪切墻體結(jié)構(gòu)的布置

（一）剪切墻以及柱子的布置

在傳統(tǒng)的剪切墻中，墻中鋼的用量大概是百分之四十到六十五之間，墻柱子的布局根據(jù)滿足抗側(cè)和抗扭剛度的原則進(jìn)行設(shè)置。具體的措施有以下幾個方面：

1.為了提高整體的抗扭剛度，合理的控制周期比以及位移比，采用“強化周邊，削弱中間”的策略

2.墻體中間的柱子在滿足基本的力學(xué)條件的情況下，柱子的數(shù)量應(yīng)盡量減少，使得空間范圍比較大，整體感覺寬敞明亮。

（二）梁板布置

根據(jù)建筑行業(yè)對于高層梁板的要求，基本上梁板的含鋼量大概在35%～55%之間，所以在具體的施工過程中，梁板的設(shè)置也是不容易忽視的一個重要的問題[1]。一般對于高層的住宅，載荷一般不會非常大，進(jìn)而決定了樓板的用鋼量，在梁上施工要求傳力明確，梁高不宜過高。一般而言高層住宅高度大概是2.9米到3.0米，梁高盡量不要超過0.5米，否則給人一種比較壓抑的感覺。

二、傳統(tǒng)的剪切墻體分析

（一）結(jié)構(gòu)試算

首先根據(jù)原有的結(jié)構(gòu)布局，建立一個初級的結(jié)構(gòu)模型。然后以一個標(biāo)準(zhǔn)層為基準(zhǔn)，在計算機上輸入梁板墻柱的載荷，根據(jù)層數(shù)以及層高進(jìn)行簡單的拼裝。然后輸入外部的環(huán)境，進(jìn)行簡單的計算，比方說地震參數(shù)或者是風(fēng)荷載等把試算的結(jié)果代入計算周期進(jìn)行第二次的計算。根據(jù)實驗結(jié)果，分析周期比，位移比等各種指標(biāo)參數(shù)，看能不能滿足基本的規(guī)范要求。

（二）計算調(diào)整

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)試算過程中，一般情況下不可能一次性全計算好，中間肯定還有比較大的調(diào)整。而在實際的調(diào)整中，出現(xiàn)計算調(diào)整的因素非常多，比方說層位移不夠，先看文件是不是超限等。處理這些問題是對于實際的一種修正。因此在調(diào)整時候一定要結(jié)合實際的要求進(jìn)行操作，這樣才會有實際的意義。

（三）計算中小問題處理

在整個傳統(tǒng)的計算中除了大體的模型以及必要參數(shù)修正外，就是局部的細(xì)小問題的處理。比方說剪切墻拐角處的小墻剁，一般根據(jù)實際的經(jīng)驗，長度不大于0.4米，根據(jù)實際的建模也可以不用建立此構(gòu)件[2]。另外就是對于框架當(dāng)中的剪切力墻要及時進(jìn)行調(diào)整，比較普遍的是折減連梁內(nèi)力，因此在實際的操作當(dāng)中有選擇性的配筋設(shè)計。

三、對于剪切墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

（一）墻體材料采用輕質(zhì)的材料

隨著時代的發(fā)展，建筑行業(yè)在時代當(dāng)中也迎來了新的變革，其中比較突出的要屬對于建筑材料的變革以及更新。而在實際的隔墻當(dāng)中盡量采用比較輕質(zhì)的材料以及綠色環(huán)保沒有污染的材料進(jìn)行施工，輕質(zhì)的板墻可以減少不必要的載荷，同時還可以減少地震的作用，同時最為重要的一點是可以有效地降低最基礎(chǔ)的成本造價。

（二）使用高強度的鋼筋

在一般的梁柱以及梁板上采用高強度的鋼，以減少計算當(dāng)中配筋量。尤其是現(xiàn)代隨著機動車位的不斷增加，為了達(dá)到最基本的要求，一般都做地下機動車庫，同時為了頂板能夠種植綠化植物，一般上面覆蓋的土都非常厚。而且消防車載荷或者是傳統(tǒng)意義上的人防載荷，頂板的載荷比較大，采用高強鋼筋對控制鋼筋用量效果比較明顯。地下庫抗浮水位比較高的地區(qū)，因此地下室底部的載荷比較的大，因此在實際中采用較高強度的鋼筋比較合適[3]。

（三）合理的折減載荷

在實際的施工過程中，并不是所有都要增加載荷，而對于實際高層住宅當(dāng)中的門窗以及門洞，一般在計算當(dāng)中，墻體的載荷是可以扣除的。在具體的設(shè)計當(dāng)中，一定要明確建筑的使用功能以及載荷。去掉不必要的載荷，這樣不僅計算簡單，而且也符合一定的實際情況。

（四）合理的布置以及精確的計算

在整體的建筑設(shè)計的過程中，一定要考慮多方面的因素，同時建立基本的框架模型，合理的布局梁柱以及剪切墻的位置。同時采用當(dāng)代比較先進(jìn)的施工工藝，對于主體模型進(jìn)行精確的計算以及細(xì)節(jié)方面的修改。一般而言，其中參數(shù)的修改是根據(jù)具體的施工經(jīng)驗的理論值作為依據(jù)的。只有這樣，才會在實際的計算當(dāng)中，不會偏離實際情況太多，模型的設(shè)計才會有意義。

（五）受力的變化分布并制圖

一般情況下建筑施工當(dāng)中材料受力是常見的問題，但是在實際的施工當(dāng)中，建筑施工的受力無處不在。假如不提前分析受力，極容易在施工中發(fā)生坍塌的事故。因此為了減少不必要的安全隱患，以及能夠整體提高施工效率，我們對于施工前的各種建筑材料進(jìn)行受力分析，找到受力的范圍值，并且對于其制作相應(yīng)的圖表。只有這樣在實際的施工當(dāng)中參考其受力分布圖進(jìn)行實際的施工，不斷加快施工的進(jìn)程，對于整體的施工質(zhì)量也會有更好的提高。

四、結(jié)束語

本文通過對實際高層建筑剪切墻體的優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)分析，我們清楚的知道了在實際的結(jié)構(gòu)優(yōu)化并不是呆板的按照規(guī)則進(jìn)行執(zhí)行，要物盡其用，好鋼用在刀刃上，充分地發(fā)揮材料的整體性能。對于影響材料的性能，以及關(guān)鍵性的部位的計算，尤其是比較弱的環(huán)節(jié)，要重點的關(guān)注，做到心中有數(shù)，突出重點部分。在建筑初期的設(shè)計人員就應(yīng)該參與進(jìn)來，確定剪力墻以及梁柱的基本位置。只有正確的設(shè)計理念才會使得建筑更加安全以及實用。經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計在滿足業(yè)主限額設(shè)計要求的同時，確保了建設(shè)的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]林嘉達(dá).高層住宅建筑中的短肢剪力墻體結(jié)構(gòu)體系[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（19）：14-19.

[2]尚世宇.溫度場對高層建筑結(jié)構(gòu)影響的分析方法[J].計算機仿真，2016，33（8）：214-217.

[3]何牧之.鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)魯棒性量化分析[D].湖南大學(xué)，2017.

（作者單位：華匯工程設(shè)計集團(tuán)股份有限公司）