1、1高层剪力墙结构住宅配筋设计经济性控制探讨【摘要】：文章以通过在结构设计中对设计方案分析计算及优化设计，对剪力墙、梁、板等构件的配筋设计采取必要的技术措施，最终使该项目结构配筋设计的经济性得到有效的控制。 【关键词】：高层建筑；剪力墙结构；配筋设计；经济性 中图分类号： TU208.3文献标识码：A 文章编号： 引言 随着我国房地产业的飞速发展，高层剪力墙结构住宅日益增加，在设计中对剪力墙结构进行设计方案优化，并且对剪力墙、梁、板等构件的配筋采取一定的技术措施，这对节约经济成本具有现实意义。以前因为对剪力墙的各种结构形式及其力学性能的研究不够深入，为了确保结构的安全性，设计人员在设计时往往采用
2、保守的方法调整计算结果，通过采取加强构造的方式来提高构件强度。这样处理往往不经济，并且也不一定真正能保证安全。本文以某高层剪力墙结构住宅为例，对结构配筋设计经济性控制进行探讨。 一、结构分析计算 1、荷载取值 恒荷载由材料的实际重量取值，当设备荷载较大时也应考虑进去。荷载统计时应认真仔细，保证不漏项，力求准确。活荷载根据荷载规范取值，考虑到人们生活水平提高后对装饰的要求也相应提高等原因，取2值时可稍大。 2、剪力墙厚度及留洞 根据钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(以下简称高层规程 规定，大概定出剪力墙的厚度，同时也可根据经验取值。厚度一般不小于 160mm，如剪力墙太薄则施工质量不易保证。
3、当单片剪力墙墙肢宽超过 8m 时，如横向的分户墙，须留施工洞，各层均设，上下对应，使之变成联肢墙，以符合结构计算模型的要求。一般情况下，剪力墙的厚度从底到顶保持不变。改变时要符合规范的要求。 3、连梁的高度 通常是从洞顶算到上一层的洞底或从洞顶算到楼板结构标高处。对于门洞，上述 2 种情况的高度是相同的。但对于窗洞，由于有窗台的高度，使得连梁高度太大。在地震力作用下，弯矩和剪力都较大，往往超筋。设计时采取的方法是将窗台下的墙也开成洞口，这样连梁的高度就会降低，同时也与计算图形相符合。此部分窗台可用砖或其它轻质材料后砌。 4、现浇楼板 板厚不宜太薄，尽管强度计算能通过。对底层及顶层的楼板要适当加
4、厚，使之尽可能符合计算模型要求的楼板刚度为无限大的假定。楼板顶结构标高最好相同。对建筑要求的厨房、厕所楼面低 20mm 的处理方法，可将该处的隔音层厚度减小，防水层做法保持不变。 5、用 PKPM 系列结构 CAD 软件进行整体分析计算 按照建筑图的平面布置及竖向布置，首先进行结构建模，此时要正3确理解各软件的技术条件，掌握它的输人技巧。应根据具体工程的抗震设防烈度、属几类场地土、住宅高度来确定剪力墙结构的抗震等级。基本风压取本地的基本风压乘 1.1 的系数。值得注意的是计算时输人的各种系数、参数多达上百个，这就要求每一个系数都要与实际结构相对应，且符合各种规范的要求。计算的结果主要有:2 个
5、方向的结构自震周期、各种荷载作用下的内力值、顶点位移最大值及层间位移最大值、质心与形心、各层墙体、连梁配筋信息及超配筋信息等。高层剪力墙住宅由于开间及进深都不大，一般计算下来，除有部分墙体、连梁超筋外，大部分墙体皆为构造配筋。有时刚度偏大，如有的结构顶点位移远远小于规程规定的值。刚度大则地震力就大，配筋量多，构造要求严，造成不必要的浪费；结构太柔又会有不安全感。因此就要对结构做必要的调整，多次核算使结构刚柔适中。所有的计算结果包括输人的图形数据最好打印出来，以备归档核查。 二、结构优化设计 结构优化设计对提高房屋结构性能和结构的经济性十分重要，具体可从以下几方面进行： (1)短肢剪力墙结构的抗
6、震薄弱部位是建筑角部处的墙肢，如果一扭转效应时，会加剧翘曲变形，使墙肢开裂，可以减小轴压比和增大纵筋和箍筋的配筋率来加强抗震功能。 (2)由于短肢剪力墙结构比普通剪力墙结构的抗侧刚度小，设计时需布置适当数量的长肢墙，或利用电梯、楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免结构产生较大的变形。 4(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，所以对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。 (4)各墙肢尽量要均匀分布，使其刚度中心尽量与建筑物的形心接近，必要时可用长肢墙来调整刚度中心。 (5)高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，连接各墙肢间
7、的梁不同于一般剪力墙间的连梁，在计算的总体信息时不应将连梁的刚度大幅下调，这样会使设计内力降低。应按照普通框架梁要求，控制混凝土压区高度，把梁端负弯矩钢筋塑性调幅 70%80%，按强剪弱弯、强柱弱梁的延性要求进行计算。 三、剪力墙、板、梁等构件的结构配筋控制 1、剪力墙的配筋控制 一般情况下剪力墙水平筋放在外侧，竖向筋放在内侧。水平筋与竖向筋的间距取 150 一 300mm，一般可取 200mm。双排钢筋之间的拉筋采用6 或8(当受力筋直径不小于 25mm 时)，拉筋的间距为 500一 700mm，为水平钢筋的整数倍，一般可取 600mm。根据剪力墙结构的抗震等级来决定竖向钢筋的搭接率。剪力墙
8、墙体的水平筋在暗柱及端柱内不断，一至伸到端部弯折，弯折长度为 10d(d 为水平筋的直径)。墙体竖向筋在暗柱内不再布置，但暗往总配筋要符合高层规程表 5.1.16 构造配置。暗柱箍筋应做成封闭式，箍筋间距按柱要求考虑，且不宜大于墙厚，直径一般采用6 或8(当纵筋直径不小于 25mm 时)。暗柱长边方向也要设置拉筋，拉筋隔一根纵筋布置一根，高度方向间距为5300 一 400mm，直径同墙体拉筋。 2、板的结构配筋控制 为了降低楼板钢筋的配筋量，楼板钢筋采用 CRB550 冷轧带肋钢筋。CRB550 冷轧带肋钢筋作为受弯构件主筋，其抗拉强度标准值为550N/mm2，抗拉强度设计值为 340N/mm
9、2。很明显强度值比 HPB235 级钢筋高 50%以上，而冷轧带肋钢筋的加工费用为 HPB235 钢筋每吨价格的 5%左右，因此配筋结果明显要比采用 HPB235 级钢筋要少。 3、梁的结构配筋控制 抗震规范规定梁的纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5，且计入受压钢筋的梁端混凝土的受压区高度和有效受压区高度之比，一级不应大于 0.25，二三级不应大于 0.35。如果按 0.35 反算配筋率的话，配筋率为 1.4左右。因此，控制梁的最大配筋率在 1.5%左右不仅有利于梁的内力重分配，也容易形成塑性破坏，而且还对梁配筋的经济性有利。 四、结构与建筑专业及设备专业相互配合协调 高层住宅建筑设计时由于
10、受到场地、规划、委托方及其他各方面的影响，有的平面布置、竖向布置很不利于抗震抗风设计。尽管用现有的软件可以计算出结果，但局部墙体必然要很厚，配筋量大，构造要求严，很不经济。因此结构专业在方案阶段就要与建筑专业很好结合，在保证住宅结构安全的前提下满足使用功能及立面美观要求。例如要尽可能避免出现小墙肢，连梁高度不能太小，上下层洞口对应布置等。建筑图有变化时，要及时通知结构专业，保证结构计算准确。设备专业主要有给排水、暖通、煤气、配电等。结构设计与其配合时要特别注意有关预留6孔洞，预埋件的大小、位置和重量。对较重的设备荷载，结构计算时必须考虑进去。要避免预留孔洞、预埋套管正好截断剪力墙暗柱、端柱的纵向钢筋及连梁钢筋。 结束语 优化设计是结构设计的首要步骤，是控制工程成本的有效方法。在工程项目结构设计时要正确处理好技术与经济的对立统一关系。这就要求工程设计人员认真做好多方案的技术经济比较，优选出最佳方案，采取必要的技术措施，从而主动地影响工程投资，以达到有效地控制工程成本的目的。 【参考文献】 1建筑抗震设计规范(GB50011-2001)S.北京:中国建筑工业出版社,2002. 2高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ32002)S.北京:中国建筑工业出版社,2002. 3刘自力,周云,刘丰.短肢剪力墙结构体系研究与应用J.广东土木与建筑,2005,（3）.
