高层剪力墙住宅结构优化设计

摘要：随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快，尤其是高层住宅的与日俱增和社会对结构要求的逐渐重视，剪力墙结构在民用建筑尤其是高层住宅中已经得到了越来越广泛的应用。本文针对高层剪力墙住宅的结构优化设计进行了浅要地分析。

关键词：高层住宅；剪力墙结构；优化设计

一、引言

随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快，尤其是高层住宅的与日俱增和社会对结构要求的逐渐重视，剪力墙结构在民用建筑尤其是高层住宅中已经得到了越来越广泛的应用。与框架结构相比，剪力墙结构更为宽敞、简洁，不仅增加了使用面积，而且使用功能也更好，并能为住户的自行改造提供足够的灵活性。同时，剪力墙用钢量较省，整体性好，结构刚度大，而且可以在高层住宅中将居室采用分隔墙来分为小间，此过程中通过将分隔墙与承重墙合二为一，因此相对来说也比较经济。本文针对高层剪力墙住宅的结构优化设计进行了浅要地分析。

二、高层住宅剪力墙的结构优化设计

1、合理的结构布置

所有高层住宅的结构布置都应尽可能遵循简洁、规则的原则，保证结构的质心与刚心相一致，而对于剪力墙结构来说，剪力墙的方案布置、墙肢的长短等均应合理。因为底部框架—剪力墙结构中的剪力墙属于低矮墙，且其抗剪刚度相对较大，所以如果平面形式复杂、布置的墙肢较长，就很容易出现受力过于集中、局部刚度过大的现象，甚至往往出现只布置极少的剪力墙就能满足上下层的抗侧刚度比限值的情况。所以在剪力墙布置方案上必须要坚持对称、均匀、周边、分散的原则，且墙片不宜过长，墙片平面形式也不宜采用增强抗侧刚度的“T”、“L”等平面形式，而应尽可能采用“一”字平面形式。同时还应控制好剪力墙的最大间距，以满足规范的要求。纵向剪力墙还应在外纵轴布置好开窗洞的剪力墙，这样就能大大增强其横向抗倾覆的能力，以避免边柱产生过大的拉力和压力。

2、过渡层的优化设计

对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构，比如底层框架剪力墙结构，其过

渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪切力最大，且其受力也最不利。除此之外，由于在垂直均匀荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者者压剪的应力状态，而一旦有横向荷载作用时，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明，在垂直和反复横向荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱，以形成类框架体系，从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。

3、连梁的优化设计

剪力墙的连梁是一件耗能构件，因此它的剪切破坏将对抗震不利，并会使结构的延性大大降低。在设计过程中就要注意对连梁进行强剪弱弯的验算，以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。所以切忌人为来加大连梁的纵筋，这样就有可能无法满足其强剪弱弯的要求，也不能单纯地认为加大箍筋就一定能保证其强剪弱弯的要求。因为当连梁不能满足其截面控制条件时，一味盲目地增加箍筋必然会导致连梁在其箍筋还未充分发挥作用时就发生剪切破坏。而连梁截面的抗剪计算中，对于那些跨高比大于2.5的连梁，应注意将其剪力设计值乘以增大系数。4、长墙肢的处理

高层住宅剪力墙的结构还必须具备足够的展延性，特别是对于呈高细形状的剪力墙（即高宽比超过二）而言，就具有较好的展延性和弯曲破坏的属性，从而能够很好地避免发生脆性剪切破坏。然而在墙肢长度比较长的情况中，为了满足其每个墙段的高宽比都超过二，就可以采取开洞的方式来将长墙分割成为独立的、小而均匀的墙段。此外，当其墙段的长度较小时，因受弯而导致产生裂缝的宽度也比较小，这样就可以充分地发挥出剪力墙墙体配筋的作用。另外对于剪力墙结构当中存在的不多的长度超过八米的剪力墙长墙肢而言，在理论计算当中其楼层的剪力绝大部分都是由这些剪力墙的长墙肢来承担。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时，这些长墙肢就是最容易遭到破坏的。而短墙肢则会因没有足够多的配筋，从而使整个墙面的结构遭到全面的破坏。为了避免这种不利的现象发

生，因此对于大于八米的长墙肢，可以通过以下两种方法来处理：一方面，采取开施工洞，也就是在施工的过程当中于墙上留洞，而混凝土结构完成时再砌筑填充墙体，从而将长墙肢分隔成为短墙肢。第二，采取开计算洞，也就是在进行结构设计PK计算的过程中假设有洞，而在绘制施工图时却不留洞，从而通过这种特殊的计算方式来加强其它的短墙肢的配筋。对于这种方法而言一般适合用作地下室外墙等不允许开施工洞的长墙肢。

三、结语

在高层住宅剪力墙结构设计中，整个体系的剪力墙布置和调整过程就是一个逐步优化的过程，直到按照周边均匀对称的原则将结构体系的位移与刚度趋于最合理，才能使材料发挥最大的效能。尤其不可盲目增大某一个或几个构件的刚度，以至于造成薄弱位置转移甚至产生新的薄弱部位。

参考文献：

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[4] 闫维明.王瑾.张向东.苏亮.王维凝. 某高层剪力墙住宅结构减震分析与设计 [J]. Building Structure，2011(01).

超高层住宅结构优化设计的探讨

超高层住宅结构优化设计的探讨发表时间：2016-08-05T14:55:44.527Z 来源：《基层建设》2016年11期作者：涂细兵[导读] 本文主要针对超高层住宅结构的优化设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例。广东省轻纺建筑设计院广东广州 510000 摘要：本文主要针对超高层住宅结构的优化设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对建筑结构优化中的一些关键性问题做了详细的阐述，并对优化设计作了深入的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。关键词：住宅结构；优化；设计引言随着我国建筑施工的不断进步，超高层建筑在建筑业未来的发展之中，有着十分广阔的应用前景，因此，这使得超高层建筑的结构优化设计变得十分重要，特别是超高层住宅建筑。我们就需要认真做好超高层住宅结构的优化设计工作，以便利工程的施工进行。基于此，本文就超高层住宅结构的优化设计进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。 1 工程概况某超高层住宅，地上45层，地下1层，建筑高度均为137.8m，7号楼为2个高度为137.9m的结构单体组合而成的双塔，3号楼、5号楼均由一个高度为137.9m的结构单体和一个高度为91.5m的结构单体组合而成的双塔，其余均为单塔，本文以3号楼为例进行阐述，3号楼剖面如图1所示。图2 建筑剖面示意图根据珠江三角洲的特殊地理状况（地势低洼，有6m高的防护堤），为节约用地，该地区采用了创新的规划模式，即在距地面6m处设置一个G层平台，建筑入口置于平台之上，平台下为车库，不计入容积率，不同地块之间用桥连接。从结构的角度分析，各结构单体通过G 层平台连接为一个整体，整个结构为大底盘多塔的结构形式。根据岩土工程勘察报告，场地地基土层主要为杂填土、粉质黏土、圆砾、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩、强风化板岩、中风化板岩。根据地勘，场地土类别为II类，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计地震加速度为0.05g，基本风压为0.35kN/m2，基本雪压为0.45kN/m2，地震影响系数为αmax=0.05（根据地震安全性评价报告取值）。 2 主要构件的尺寸及抗震等级结构单元的标准层平面布置如图2所示。该结构形式为剪力墙结构，剪力墙墙厚1层及以下为350mm，1层以上均为200mm。自上而下仅改变一次墙厚。由于架空层层高较高，为加强该层的抗侧刚度，架空层（1F）梁高均取为1000mm，其余层梁高为400mm，由于高塔的Y向刚度较弱，Y向的部分梁截面高度加强为600mm或900mm。低塔的结构布置与高塔类似，部分较长的剪力墙增加了结构开洞。本文的结构嵌固部位为GF层底板，GF层板厚为180mm；1层板为大底盘的顶板，板厚为150mm；2层为墙厚突变的位置，板厚为150mm；其余各层板厚均为100mm。各层走廊位置考虑到设备埋管的需要，板厚为120mm。结构抗震等级为3级。图2 标准层结构平面布置示意图 3 主要计算结果表1和表2列出3号楼双塔含地下车库的多塔模型的计算结果，仅列出周期和位移信息，其中高塔周期偏长，达到4.6s左右，主要是因为结构位于6度区，平面布置较规则，且风荷载也不大，作用于结构上的水平力较小，较容易满足结构位移的要求，因而在结构设计中有意将其设计得偏柔，以节省工程造价。表1 3号楼周期计算结果

小高层住宅剪力墙结构设计及应用

小高层住宅剪力墙结构设计及应用摘要：文章主要从小高层住宅常用的结构体系和选型出发，分别简述了短肢剪力墙设计，以及短肢剪力墙在小高层住宅中的应用，以期为相关行业提供有效的参考与借鉴。关键词：小高层建筑；短肢剪力墙；结构设计一、小高层住宅常用的结构体系和选型小高层住宅结构设计中，随着高度的增加，抵抗水平力作用下的侧向变形是主要问题。因此，正确的选用结构体系和合理地进行结构布置是非常重要的。小高层住宅的主要结构形式包括框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构等，设计上需要考虑建筑结构特点、结构受力、抗震性能等多方面因素，制定正确的设计方案，保证建筑结构的安全稳固。 1.框架结构体系框架结构是由梁和柱刚接而成的平面结构体系。如果整个结构都由框架梁柱作为抗侧向力单元，就把它称为框架结构体系。其优点是：（1）房屋平面布置灵活，分隔方便；（2）整体性、抗震性能好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力；（3）利于建造有较大空间需求的建筑。其缺点是：结构侧向刚度小，框架节点应力集中显著，抵抗侧向变形能力差，因此限制了框架结构的建造高度。 2.剪力墙结构体系一般在钢筋混凝土结构中，用现浇的钢筋混凝土墙片作为抗侧力单元，并且由实心墙片承受竖向荷载。由于这种钢筋混凝土墙可以用于承受水平荷载，使墙体受剪和受弯，故称为剪力墙结构。其优点是：（1）剪力墙与建筑墙体同厚度，可避免柱外露现象，室内使用会显得比较实用，便于房间内部布置；（2）结构整体稳定性好，侧向刚度大，抵抗侧向变形能力比较强，因此剪力墙结构的最大适用高度比框架结构要高。其缺点是：平面外稳定性较弱、剪切变形相对较大，不能提供大空间房屋，建筑平面布置不够灵活。 3. 框架－剪力墙结构体系框架－剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的结构体系。其优点是：框架和剪力墙协同工作，框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载，同时具有框架结构和剪力墙结构的优点，平面布置灵活，结构整体稳定性好，侧向刚度较大等。但是也会存在框架结构和剪力墙结构的缺点，在结构设计中我们要充分认识，扬长避短。二、短肢剪力墙设计 1.设计原则在小高层住宅的结构设计中，沿着主轴方向或者其他方向进行双向的布置成为剪力墙结构设计中通常需要遵守的设计原则。针对于高层建筑的抗震设计，剪力墙最好避开单向的布置。对于剪力墙的结构设计来说，剪力墙应该遵循尽量简单的设计原则，避免过多的复杂设计，除此之外，剪力墙的竖向分布应该保持力度分布的均匀。由于建筑平面布置的需要，局部剪力墙的墙肢长度无法达到一般剪力墙的要求，那我们就需要做成短肢剪力墙。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》相关规定：高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。其中在抗震设计时，短肢墙承受的第一振

某超高层建筑的优化设计

99 2007.03/04.JSKJ 图一优化前原结构平面图优化后原结构平面图交流平台 Exchange Platform □　建研建筑设计研究院有限公司深圳分公司孙学武工程概况某工程最初设计完成于２０世纪９０年代初期，设计完成后由于某些原因工程暂停，２００６年项目重新启动。随着经济的发展，技术的进步，原设计已不能满足当今社会的需求。业主方重新委托我院对该项目进行修改优化设计。本工程位于滨海城市，其１００年重现期的风压值为０．９０ＫＮ／ｍ２。工程主楼主体屋面标高１８２．５米，机房顶标高１９２．２５米。１～６层为大型商场，７层为架空层，８～２０层为酒店，　２２～５２层为高档公寓。其中１５层为避难层，２１层设备转换层，３２层为避难层及设备转换层，４５层为避难层。５３、５４层为设备层。使用功能及建筑平面较原设计有较大改变和调整。随着近年来高层，超高层技术的发展，使此次优化设计尤其是结构方面的优化设计成为可能。原结构原结构标准层平面如图一经ＰＫＰＭ网络版—系列设计软件分析得到其主要指标见表１－１。该主楼建筑由一个核心筒三个角筒及间距４．１米的外框柱组成的框架－多筒结构体系。楼板采用２２０ｍｍ厚预应力混凝土楼板。该结构体系受力性能较好。量相应地增加。判断剪力墙是否恰当还可以通过计算剪力墙分配到的总剪力多少来检验。以分配到剪力的５０％～８５％之间为最好。剪力墙分配到的剪力过大，框架需要调整的内力就多，说明框架太弱；剪力墙的剪力分配比例过小，则框架部分的延性要求提高，会导致用钢量增加。本设计优化就以此为目标调整三个外框筒的剪力墙长。２、减少外框架柱的数量，使之由原来的４．１米间距的密框柱－多筒结构变成间距８．２米的稀框柱－多筒结构。这也是此次建筑平面调整的需要。由于减少了框架柱，外框刚度降低，必须采取措施。本设计结合建筑设备的避难层、设备层分别在２１、３２层设置了环向珩架加强层。如图二。环向珩架刚度很大，它的设置协调了周圈各竖向构件的变形，减小竖向变形差。使竖向构件受力均匀，也减小稀柱之间的剪力滞后并增大了翼缘框架柱的轴向力，从而减小侧移。但同时加强层的设置使结构内力发生突变，并宜造成薄弱层。因此我们也试算取消环向珩架的方案，计算表明其侧移不能满足规范的要求。所以最终没有采用该方案。同时加强层层高做到一般层层高的１．５倍，刚好解决了加强层与其他层层间刚度比的要求，避免了薄弱层的出现。各方案的ＳＡＴＷＥ程序分析结构见表１。优化设计优化后结构平面如图一。主要作以下两方面的尝试：１、减弱三个外筒的剪力墙长度，从而使其刚度降低。剪力墙的数量不必太多，以满足规范的侧移限制为好。剪力墙太多不仅加大了地震力，而且使结构重量加大，施工工程图二环向珩架立面图

剪力墙结构设计注意要点

剪力墙结构设计要点整体规定 ◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m 部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用 A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 9度抗震时，应专门研究（说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度） ◆B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m 部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度： 6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用 8度抗震时，应专门研究 ◆结构的最大高宽比： A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4 B级高度——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6 ◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响

◆考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0 ◆平面规则检查，需满足：扭转：A级高度—— B级高度、混合结构高层、复杂高层—— 楼板：有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50％开洞面积≤该层楼面面积的30％无较大的楼层错层凹凸：平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30％ ◆竖向规则检查，需满足：侧向刚度：除顶层外，局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25％楼层承载力：A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（宜）≥相邻上一层的80％薄弱层抗侧力结构的受剪承载力（应）≥相邻上一层的65％ B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（应）≥相邻上一层的75％（说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和）竖向连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构件（梁等）向下传递 ◆水平位移验算：多遇地震作用下的最大层间位移角≤ 罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120 ◆舒适度要求：高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最

高层剪力墙结构优化设计分析 (2)

高层剪力墙结构优化设计分析摘要：只有科学合理的剪力墙结构体系才可以有效保证高层建筑的经济性能与结构安全性能，因此结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要，来对其高层结构体系进行合理的选择与优化。从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，经济性也较好。而在高层剪力墙结构优化设计过程中，其整个剪力墙结构体系布置以及调整的过程归根到底就是一个逐渐优化的过程，因为只有当遵循周边均匀对称的设计原则将高层剪力墙结构体系的刚度及位移控制在最为合理的范围内，才能使其整个结构体系发挥出最大的功效。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。关键词: 高层建筑；剪力墙结构；优化设计一、引言: 随着近年来我国国民经济的显著进步以及城市化建设的飞速发展，特别是高层建筑结构设计的技术发展及其对抗震要求的日趋关注，高层剪力墙结构在高层建筑中的应用已经越来越广泛、越来越普及。与传统的框架结构相比较而言，高层剪力墙结构显得更为通透、宽敞，其不但能够有效提高使用面积，而且使得建筑的使用功能得到优化，同时也可以给业主的装修与自行改造提供一定的灵活性。而从结构上来说，高层剪力墙结构钢筋用量较少，整体性较强，结构刚度也较大，另外还可以在宾馆与住宅等居住型的高层建筑中，通过设计分隔墙来将客房与居室分为小间，从而使得部分承重墙与分隔墙能够在优化配置过程中合二为一，所以相对而言经济性也比较高。本文针对高层剪力墙结构的优化设计进行了一定的分析和探讨。二、高层剪力墙结构优化设计分析 1、高层剪力墙结构的抗震优化设计根据相关机构对我国历史上的地震记录进行分析研究后表明，之所以高层剪力墙结构会在地震中出现严重的破坏，究其根本原因就在于高层剪力墙结构的底层刚度与上部刚度之间的差距往往太过于悬殊，一旦当地震作用集中在其底层时，就会导致底层出现极其突出而明显的弹塑性集中变形。因此对于高层剪力墙结构而言，底层刚度与上部刚度之比必须要进行严格的控制，这是最为关键的一点。另外，由于不同地区的抗震设防烈度也不尽相同，因此在高层剪力墙结构设

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念发表时间：2016-06-27T14:51:54.553Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。摘要：对于普通建筑物的结构抗震设计，目前我国是以小震为设计基础，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。关键词：中震设计概念；地震影响系数；荷载《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题： 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定，仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定； 2在中震作用下，规范仅提出“中震可修”的概念设计要求，没有具体的抗震设计方法； 3“中震可修”的技术经济问题：可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。随着时代的进步，现在的建筑物体型复杂，结构新颖，超高超限越来越多，因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢？《抗规》条文说明1.0.1条指出，对大多数结构，可只进行第一阶段设计（即小震下的弹性计算），而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求，但前提是建筑物的体型常规、合理，经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物，在大震下的结构反应和小震完全不同，不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。为达到各阶段抗震要求，须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计，其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时，要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度，即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标，而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍（αmax=0.23）取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计。首先明确一点，中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念，两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计，设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数，保留材料、荷载等分项系数，对应地保留了结构的安全度和可靠度，结构仍属于弹性阶段，属正常设计。中震不屈服设计，设计中除了地震内力不作调整，同时也取消了材料、荷载等分项系数，对应地不考虑结构的安全度和可靠度，结构已经处于弹塑性阶段，属承载力极限状态设计，是一种基于性能的设计方法。由此可见，中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计，而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用根据中震设计的分类，以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法，介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制若场地安评报告提供实际的地震影响系数，则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数，屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算：地震信息中抗震等级均为四级；αmax按表3取值；总信息中风荷载不参加计算；勾选地震信息中的按中震（或大震）不屈服做结构设计选项；其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算：主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级：四级；主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数：定义中震反应谱，在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表3计算所得；总信息中风荷载不参加计算；主菜单→结果→荷载组合：将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0；主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数：将材料分项系数取为1.0；其它同小震。 3.3.4 ETABS计算：选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级：四级；定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱，地震影响系数最大值αmax取值，其余参数按《抗规》；静荷载工况中不定义风荷载作用；定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ；定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数：二十二层框支剪力墙结构，三层楼面转换，无地下室，首、二层4.5米，标准层3.5米，总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76，长宽比1.22；抗震参数，7 度，第一组，0.10g；场地II类；风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。

超高层住宅的结构优化设计

超高层住宅的结构优化设计发表时间：2018-12-18T09:57:20.123Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：康海洋[导读] 摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。广州宝贤华瀚建筑工程设计有限公司 510000 摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。与此同时，问题也随着超高层建筑工程的发展而体现了出来，其中超高层的结构优化设计问题尤为突出，只有优化了超高层的结构，才能使人们有一个舒适的居住环境。基于此，本文对超高层的结构的优化设计进行了研究。关键词：超高层的结构优化设计要求设计方案引言在顺应人们急剧增长的住房需求下，高层的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上，逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。这不仅要求建筑满足功能多样，建筑风格提高，还要满足城市发展的景观需求。高层在延续最初的结构形式和框架设计的基础上，还应对建筑中的相关因素进行优化设计，使得不仅满足基本的功能需求外，还能在设计水平上有进一步的提升。一、工程概况本工程为超高层小区,规划限高150m,总建筑面积45万m2左右,其中地下室12万m2,单层地下车库,地上17个单体塔楼,都是100 ~142m超高层,其中5#楼约为130m,7#、8#和16#、17#楼约为140m, 4#楼户型同5#楼,高约100m。按照规范[1,2]结构体系的适用范围,采用剪力墙结构体系。剪力墙厚度:地下室、底层架空层370mm或400mm,标准层均为240mm。100m左右超高层竖向构件混凝土等级为C40~C30; 140m左右超高层竖向构件混凝土等级C55~C30.梁板混凝土等级为C35~C30。该工程设计基准期为50年,结构设计适用年限为50年。抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,地震分组为第一组,设计特征周期为0.45s,抗震设防类别为丙类,结构安全等级为二级。场地类别为Ⅲ类。采用桩筏基础,主楼区域采用直径700、800、900、1000mm钻孔灌注桩,一层地下车库采用管桩满足抗拔要求。二、结构计算设计及设计要点结构侧移是高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。另外,高层建筑随着高度增加、轻质高强材料的应用、新建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够强度,还要具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内。高层和超高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。在满足地下室车库层和底层架空或者底层商铺的前提下,遵循对称、均匀、周边、拐角的原则,在结构周边、拐角和核心筒等部位对落地剪力墙进行较合理布置,主体结构抗震等级为三级(低于140m)和二级(高于140m)。对结构薄弱部位如楼电梯周围,内庭院周围均设置了120mm 厚楼板,采用双层双向拉通钢筋予以加强;对少量肢长受到限制的短肢剪力墙(墙肢长度∶墙厚<8∶1)按照高规要求予以加强,如满足最小配箍率和最小配筋率等。本工程项目中仅16#和17#楼高度超限,应报本地超限高层建筑工程抗震设防专项审查。风荷载取值,考虑到以后城市建设的不断发展,位移计算时取0.45kN/m2,强度计算时取0.5 kN/m2。三、超高层结构设计的基本要求满足舒适性的要求。建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候，宜采用大开间的布置。满足经济性的要求。结构设计时应根据房屋的建造地点、层数多少、平立面体形，在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。满足耐久性和安全性要求。实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是结构设计最基本的要求。结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。四、超高层建筑中的优化设计方案房屋结构抗震性设计。在工程图纸设计过程中，房屋结构按抗震设防分类，房屋抗震等级可根据房屋高度、烈度以及结构类型按国家《抗震规范》确定。地震震力振型组合数据对建筑应当不考虑耦联扭转计算；当振型数大于3 的时候，应取3 的整数倍计算，但数据不能大于建筑物层数；当房屋层数不大于2 时，振型数则可取房屋层数。对于不规则房屋的结构，应考虑扭耦联转，对高层房屋建筑来说，振型数应取不小于9；房屋结构层数多或房屋结构刚度突变系数大的话，振型数则应多取，例如结构中含多塔结构或顶部有小塔楼和转换层等，振型数应取不小于12 的数，但其大小仍不能大于房屋总层数3 倍，除非其含有弹性定义的楼板，而且采取总刚性分析的时候，振型数才能够取的更大。耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证高层建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中，有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时，设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以高层混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。

高层住宅剪力墙结构设计要点

高层住宅剪力墙结构设计要点高层住宅剪力墙结构设计要点摘要：本文简单介绍了高层剪力墙结构布置、短肢剪力墙、剪力墙约束边缘构件和连梁的设计，结合工程实践，总结出一些剪力墙结构的设计要点。关键词：高层剪力墙结构布置短肢剪力墙设计要求中图分类号：TU318文献标识码： A 引言随着城市土地资源的紧缺，高层住宅正在大规模兴建。剪力墙结构具有室内空间合理、墙面平整、美观实用的特点，且剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省，能有效地减少侧移,具有较好的抗震性能，而被广泛使用。剪力墙平面布置在高层建筑中剪力墙布置是否合理，直接影响着房屋的抗震性能。所以在结构设计中剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置，尽量避免单向布置，增强房屋在两个方向上的抗侧刚度。剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，可以选用经验公式 T=(0.05~0.06)n，其中n为结构层数。公式计算出来的T1值与建模计算的周期T2相比较．TI>T2则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。 2.剪力墙竖向刚度应均匀在竖向，剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变，对于建筑功能等原因造成的竖向不连续，导致了刚度突变等问题，可以通过加

厚墙体和提高砼等级的方法，使结构在竖向上刚度趋于均匀。 3.墙肢的高宽比例应合理剪力墙的结构必须具备延展性，优化高宽比例能够使房屋在地震中的延性得到提升。剪力墙的高宽比例最好是大于2，如果剪力墙的长度太大影响了剪力墙在抗震中的延展性，则应当在合适的位置开设洞口使长度减小。同时，要注意墙体间是否形成均匀的独立墙段。短肢剪力墙的合理使用 A短肢剪力墙的应用范围高层结构设计时，全部采用短肢剪力墙的设计是不科学的，因为它的抗震性能很差，对高层建筑的安全性无法保障。所以，在设计时通常把一般剪力墙和短肢剪力墙进行结合，且其所占比例不能过多。即使设计有较多短肢剪力墙的情况下，也要对短肢剪力墙结构的高度进行适当的降低。对于不同高度和抗震级别的高层建筑，应当根据其高度和地震级别进行选择。 B加强短肢剪力墙的相关措施（1）短肢剪力墙的优点在于有一定的延性，在抗震中起着很大的作用，但其承受力没有一般剪力墙和筒体强。所以，在设计时应当考虑到它的不足，从而在设计当中提高其抗震等级（比一般剪力墙或筒体高出一个等级）。（2）普通剪力墙在重力荷载的作用下，产生的轴压比，当针对一、二、三级抗震能力设计时，其轴压比不能大于0.4至0.6。因此，对于短肢剪力墙的设计应当比一般剪力墙的轴压值至少降低0.05。（3）对短肢剪力墙布置钢筋问题上，应该在纵向上对钢筋的分量进行提高，尤其在底部的钢筋数量不能低于1.2％，而在底部之外的部分则不低于1％。（4）在剪力值的要求中，出于对短肢剪力墙性能的考虑，应当在其底部进行一定的加强，同时对底部以外的部分进行相应的调整，并增大抗震的系数。其目的在于增强短肢剪力墙的抗损坏性。（5）在短肢剪力墙的厚度方面，一般情况下要求其厚度不能低于200毫米。在非抗震性房屋建造时，应当对房屋的高度进行控制，并且加大墙肢的厚度。

性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用探讨

性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用探讨发表时间：2018-11-05T16:05:50.807Z 来源：《防护工程》2018年第18期作者：尹琦 [导读] 居住需求与建设用地之间的矛盾等加快了超限高层建筑建设速度。在这样的背景下，超限高层建筑结构设计相关研究也逐渐成为了领域内研究的热点课题。本文主要是性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用进行讨论和分析。尹琦广州珠江外资建筑设计院广州 510060 摘要：近些年，随着城市规模的扩大，城市人口极具猛增，城市建设需求、居住需求与建设用地之间的矛盾等加快了超限高层建筑建设速度。在这样的背景下，超限高层建筑结构设计相关研究也逐渐成为了领域内研究的热点课题。本文主要是性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用进行讨论和分析。关键词：性能设计法；超限高层建筑结构设计；应用引言超限高层建筑的广泛出现，说明我国建筑行业已经步入了一个新的发展时期。在这个新的发展阶段里，超限高层作为典型建筑类型，其结构设计与性能设计一直领域内研究的重点。与一般建筑相比，超限高层对结构抗震设计要求相对较高，基于性能的抗震设计，最初是被应用于桥梁抗震设计中，后逐渐发展完善，并普及到了高层建筑设计中，其关键理念是满足被设计的建筑物施工期限内预定功能与性能达到目标。 1性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用原则 1.1符合三水准的检查标准进行超限高层抗震设计的时候，为了保障其性能优良，设计必须要符合三水准检查标准，具体包括：保障工程在抗震设计中或者抗震完成之后，出现小型地震情况下，不会影响建筑整体结构和性能，不需要对工程进行任何处理，还可以保障工程正常使用；保障出现中级地震，建筑功能仍然可以维持，并且受损程度在可修复的范围之内，在修复之后可以马上投入使用；出现大型地震时，建筑工程不能够出现大面积坍塌，能够最大限度保障住户的人身财产安全。 1.2设计力的求取要具体建筑工程进行设计的过程中，包括两阶段：第一阶段，针对建筑本身弹性的设计，要将其精确到小地震影响在建筑本身可能够出现的弹性变化，结合具体情况进行设计，设计满足小地震影响可以达到的强度，那么在进行朝鲜高层建设设计时，要对截面结构进行分析，以便于设计中可以更好的提供其抗震能力；第二阶段，这个阶段最为关键，主要是建筑自身弹性设计，如果建筑物的弹性较好，可伸展性大，那么一旦地震出现，建筑物即便发生了形变，也能够自主恢复，不会出现坍塌或者破损等情况，从而真正发挥其抗震功能，保障人民的生命安全与财产安全。 1.3强剪弱弯、强柱弱梁原则基于性能设计的超限高层结构设计，必须要严格遵守强剪弱弯、强柱弱梁原则。设计者结合建筑实际情况与抗震性能要求，进行优化设计，最终满足建筑结构的合理性与科学性。另外，通过强化其强度与刚度，也可以提高建筑工程的抗震性能。 2性能设计法在超限高层建筑结构设计分析案例工程是一栋超限高层商用楼，地上3层-地下5层用于车库、商场、会所等。为框架剪力墙结构。4层为转换层，5层-47层为住宅，采用剪力墙结构。为了充分发挥该地块临江的优越地理位置，使住宅尽可能多的房间面对珠江，沿江部分转换层以上剪力墙采用45°斜向正交布置。建筑总高度155m。 2.1性能目标结合本工程的特点与业主的要求，参考相关文献总结出，在本工程不同水平地震作用下的性能指标，将其作为设计目标，具体为表1。表1 本工程在不同水平地震作用下的预期性能指标 2.2荷载组合与性能目标设计表达式

高层建筑结构设计分析论文

高层建筑结构设计分析论文 1结构分析及设计分析 1.1分析三种重要的体系 1.1.1剪力墙体系剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切，其中依据轧受力特性的不同，单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和单肢墙。类型不同的剪力墙，对应的也会有不同的截面应力分布，所以，在对位移和内力进行计算时，也应该对不同的计算和设计方法进行使用，将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算，能够应用到各类剪力墙之间，然而，也有一定的弊端存在于这种方法中，其有着较多的自由度。所以，在具体的应用时，较为普遍地应用了开洞墙这一类型。 1.1.2筒体结构筒体结构分为框架—核心筒、筒中筒等结构体系，其中框架—核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载，筒体主要承受水平荷载，变性特点类似于框架剪力墙，但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段，有三种类型的分析方法：主要为离散化方法、三维空间分析和连续化方法，其中三维空间方法的精确性会更高。 1.1.3框架—剪力墙体系框架—剪力墙结构，是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较

多，然而，连梁连续化假定方法会经常被使用，在对位移协调条件进行计算时，应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计，将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而，应该考虑需求和因素量会存在的差异，所以，也会有着不同形式的解答方式。 1.2具体的设计与分析 1.2.1合理地确定水平荷载每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载，对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中，尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响，然而，水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数，在高层建筑的结构设计中，水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先，由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能，对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中，并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力；其次，就高层建筑结构而言，地震作用和竖向荷载，也会跟着建筑结构的动力情况而出现较大的改变。 1.2.2合理地确定侧控同低层建筑不同，在高层建筑结构设计中，结构侧移已经成为了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量，结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结构进行设计中，不但规定结构要有一定的强度，对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受，同时，还应该确保具备一定的抗侧刚度，确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。

关于高层框架剪力墙结构设计要点分析

关于高层框架剪力墙结构设计要点分析发表时间：2015-09-16T10:55:47.990Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：阚亮 [导读] 中山环保产业股份有限公司某建筑工程地下1层，地上15层，地下室层高5m，1层～2层层高5.5m。阚亮中山环保产业股份有限公司广东，中山 528400 摘要：高层建筑剪力墙结构的设计,能够有效的防止楼体受地震等灾害的影响,有助于加强建筑物的抗震能力、整体性以及侧向刚度,对建筑事业的发展起到了很大的作用。文章结合实际案例对高层剪力墙结构设计进行探讨。关键词：框架剪力墙；结构设计；布置 1.工程概况某建筑工程地下1层，地上15层，地下室层高5m，1层～2层层高5.5m，标准层层高3.4m。建筑风压0.40kN/m2，8度抗震设防，建筑场地类别Ⅲ类，地基基础设计等级甲级，建筑抗震设防类别丙类，剪力墙抗震等级一级，框架抗震等级二级。 2.基础与桩基设计因主要液化土③层为粉土、粉细砂，为了穿透液化层故选用预制管桩。桩径500 mm，桩端持力层置于粉、细砂层顶面。基础采用柱下及墙下承台加防水板。 3.结构布置 1) 设计基本原则。根据业主建筑使用功能的需要，考虑到本工程1层，2层为餐厅和健身中心、房屋开间较大及结构高度的需要，主体结构采用钢筋混凝土框架—剪力墙体系。 2) 剪力墙的布置与设计。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间平面、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大。剪力墙墙肢越长刚度越大吸收的荷载和地震力也越大，所以剪力墙不宜过长，实际设计中通过剪力墙上开结构洞来减小剪力墙的刚度，且剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变; 结构洞口宜上下对齐。电梯间、楼梯间及竖井通高开洞且楼梯间一般不考虑楼梯板的支承作用，该部位楼板的刚度被严重削弱，进而不能通过楼板传递刚度，所以在楼梯、电梯间等竖井位置布置剪力墙来加强且最好用剪力墙围成筒状增强开洞部位的整体刚度。同时为了保证结构有足够的刚度来抵抗扭转，并且使建筑刚心与平面形心尽量相吻合，应在建筑物周边对称位置均匀布置剪力墙。依据上述原则及考虑到本工程1层，2层为餐厅和健身房，②轴～⑦轴间不能布置剪力墙，同时①轴～②轴交F轴处有通高玻璃幕墙也不能设置剪力墙，上述情况致使剪力墙布置受限，所以本工程柱与剪力墙平面布置见图1。 3) 剪力墙的连梁设计。剪力墙之间的连梁虽然容许其先破坏，但实际设计中，连梁起到的作用为连接剪力墙并通过连梁分配地震力，为了连梁屈服早于墙肢屈服实现强剪弱弯，计算模型调整主要是在考虑整体规则性的前提下，通过调整洞口高度加强连梁抗剪能力。在设计中还要注意当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，剪力墙可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析。 4) 楼屋面板的选型及设计。由于本工程主体结构采用了现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，为了能提高柱与剪力墙的协调性及整体结构的刚度，楼板也选用现浇钢筋混凝土梁板式结构。结合建筑平面布局，由于建筑x 向较长，为了提高结构的横向刚度且根据建筑平面布置，楼盖次梁沿建筑y 向布置。楼屋面板根据跨度计算板厚，其中±0.000板厚180mm，屋面板厚120mm，标准层板厚100mm。 5) 整体计算结果。经PKPM 计算，在规定的水平力作用下结构底层剪力墙承担抗倾覆力矩均在50%以上，因此按典型的框架剪力墙来决定抗震等级，同时整体结构能够满足结构侧向位移、扭转、位移比等计算指标。在整体计算满足要求的同时通过调整柱墙及连梁截面来杜绝超筋的情况，通过改变构件截面及混凝土等级来调整框架柱及剪力墙轴压比，通过改变楼板厚度及梁截面高度来满足挠度的要求。 4.本工程设计中所遇到的问题及处理方法 1) 方案选型与概念设计。根据建筑功能的要求选用经济性好和安全可靠性强的结构形式。结构体系受力明确，传力简洁，设置多道安全防线，增加结构整体和内部的冗余度，引进超静定结构和抗连续倒塌的设计理念同时兼顾经济性要求。 2) 抗震等级的确定。框架剪力墙结构在规定水平力作用下，因框架柱截面及剪力墙布置的不同从而导致柱与剪力墙所承受的地震倾覆力矩百分比的不同，直接导致结构抗震等级的选取和建筑高度适用范围的改变。在实际设计中需要多次改变柱截面及剪力墙布置来调整地震倾覆力矩百分比，而地震倾覆力矩百分比的变化又导致结构抗震等级的改变。设计时尤其要注意地震倾覆力矩百分比的变化会产生4 种不同结果。 3) 剪力墙的布置。框架剪力墙结构中剪力墙的布置不像纯剪结构中相对容易。框架剪力墙结构中剪力墙的布置需要满足许多抗震及构造要求。在实际设计当中需要平衡框架柱与剪力墙在整体计算中所承担的作用，在整体计算满足要求的情况下又会出现超筋及超轴压比的问题，整个设计过程需要反复计算设计难度较大。在具体设计当中会遇到剪力墙不能贯通建筑物全高从而导致刚度会发生突变的情况，当不能避免时，为使部分剪力墙截止位置层楼板有足够的刚度保证剪力的可靠传递，该层楼板应现浇且厚度不宜小于160mm，该层相邻上层

某高层住宅剪力墙结构优化设计

某高层住宅剪力墙结构优化设计发表时间：2014-09-17T09:27:44.653Z 来源：《工程管理前沿》2014年第7期供稿作者：段雨秋 [导读] 设计过程中，要充分利用现有软件计算快速的优势，布置多种方案，分析比较计算结果，以期达到最优的设计。段雨秋（广东省轻纺建筑设计院）摘要：近几年，随着我国经济的快速发展，我国城市高层建筑也随之快速发展，一栋栋高楼拔地而起，由此产生了一个新名词：含钢量。含钢量直接影响着工程的建筑成本，成为了建设单位尤其是房地产开发商追逐的一个目标。在这些高层建筑中，剪力墙结构由于其在使用空间上所具有的各种优越性，受到了人们的欢迎，尤其是其满足了住宅功能的要求，更是受到了房地产开发商的青睐。剪力墙结构已成为高层住宅的主要结构形式。本文结合工程实例，仅对剪力墙结构怎样进行优化设计，保证结构安全的同时，达到理解的经济效果进行了总结分析，并提出了相关建议和措施。关键词：剪力墙；结构设计；优化；含钢量1 剪力墙结构特点剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构，承受竖向荷载和水平荷载，是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载作用下，侧移较小，因此这种结构抗震及抗风性能都较强，承载力要求也比较容易满足，适宜于建造层数较多的高层建筑。根据剪力墙墙肢的长度，剪力墙结构分为普通剪力墙结构和短肢剪力墙结构。《高规》规定：截面厚度不大于300mm，墙肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8 的为短肢剪力墙结构。短肢剪力墙结构相对于剪力墙结构其抗侧移刚度较小，规范规定不能采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙较多时，应利用电梯、楼梯间布置筒体，形成短肢剪力墙与筒体共同抵抗水平力的剪力墙结构。对于层数较少的高层住宅，可以采用短肢剪力墙结构体系，避免剪力墙结构轴压比太低，墙体承载力不能充分发挥，造成浪费。20 层以上的建筑一般采用剪力墙结构。 2 工程实例2.1 工程概况某小区高层住宅群，位于湖北省某地，抗震设防烈度6 度，场地类别Ⅲ类。项目共十栋住宅，另有一层地下室。住宅层数为23~25层。本文以1#2#住宅为例，详细介绍结构布置及优化过程。 1#2#住宅建筑面积20798.8 平方米，共23 层，首层及二层层高4.5 米，其他层层高3 米，一层地下室。结构在中间设置一道伸缩缝，缝宽200mm，满足抗震要求。结构平面如下图所示。 2.2 结构布置及优化结构平面布置在满足建筑使用要求的前提下，应尽量简洁、规则，结构的刚心和质心一致。剪力墙应沿建筑物全高布置，各层门窗洞口应上下对齐，形成明确的连梁和墙肢，避免错洞剪力墙和叠合错洞剪力墙。剪力墙的墙厚和混凝土强度等级沿建筑物高度连续变化，避免刚度突变。剪力墙墙肢不宜过长，规范要求不大于8m。根据本项目建筑平面特点，设计人员初步方案确定采用剪力墙结构体系，结构平面布置尽量均匀对称，减少扭转的影响，并在电梯及楼梯部位设置了筒体，剪力墙的墙肢厚度200mm，长度2000mm，由于首层和二层层高较高，剪力墙墙肢厚度增加为300mm。经初步计算后发现，结构整体偏刚，位移角较小，且含钢量偏大，不能满足业主要求。通过调整，取消了电梯及楼梯间周围的筒体，布置成普通的剪力墙，其他墙肢长度也同时修改为1700mm，底部三层剪力墙混凝土强度等级C40，上部楼层均匀变化为C35、C30。采用PKPM 计算后，结构刚度适中，分布均匀，周期及位移角有所增加，但均在合理范围内。结构轴压比也略有增加，一般在0.5 左右，不超过0.55。结构计算主要参数如下：经过设计人员合理优化平面布置后，PkPM 初步计算剪力墙的配筋大多为构造配筋，其节点区主筋、箍筋以及墙段水平分布筋的配筋均按规范的最小配筋率配置。初步统计，优化后剪力墙部分的钢筋含量减低了近1/3。 3 优化的目的-含钢量3.1 含钢量现在已经成为建设方和设计人员最关心的话题和一直努力的目标。一些房地产开发商对结构的含钢量进行了详细的统计，并对结构设计提出了明确的要求。影响含钢量的因素很多，首先是建设地的基本信息，如抗震设防烈度、场地类别、基本风压。这些是设计人员无法改变的。在这些外部因素一定的条件下，怎样把建筑设计的即安全又经济是设计人员要努力的工作。这个工作既包括建筑师也包括结构师。据统计，层高每增加10mm,含钢量可以增加2%，拐角窗的设计使含钢量增加1%。因此对建筑师而言，首先要尽量降低建筑层高，采用轻质的砌体材料，减轻结构的自重，由此可以降低梁柱的配筋和基础的造价。其次，立面复杂程度也会对含钢量有影响，如飘窗台的设计、转角窗，在满足立面效果的前提下，应尽量减少细节的设计。对结构师而言，笔者认为合理的平面布置才是关键。对剪力墙结构来说，墙肢应均匀布置，长度不宜过长，刚度不宜过大，在满足规范规定的楼层最大位移、位移比和剪力系数等参数的基础上，应使计算结果尽量接近规范值。要尽量减少剪力墙的布置，以大开间剪力墙布置为最佳，有效减轻结构自重，减少基础以致整个工程的造价。设计过程中，要充分利用现有软件计算快速的优势，布置多种方案，分析比较计算结果，以期达到最优的设计。 3.2 根据PKPM 的统计结果，框架梁的含钢量占总含钢量的一半以上。如何控制框架梁的含钢量对整个结构的优化有着重要的影响。对于剪力墙结构，框架梁的跨度一般都比较小，对跨高比不大于5的梁按连梁设计，对跨高比大于5 的按框架梁设计。本工程采用如下