王金保
广东恒固建筑技术工程有限公司 广东东莞 523000
摘要：随着社会经济的发展，高层建筑越来越多，因此，为了更好的保证建筑整体的安全性，就要对其剪力墙结构进行合理的布置，为提高高层建筑的安全系数做好保障。本文以具体的实例，对高层剪力墙结构合理布置及优化设计进行了详细的分析，希望相关人士借鉴，旨在提高我国剪力墙结构的优化设计水平。
关键词：高层；剪力墙结构；合理布置；优化设计；分析
一般来说，高层建筑不但要满足结构方面的安全性和耐久性的要求，还要满足用户的使用需求。由于高层建筑受力情况比较复杂，就需要对其结构布局、受力情况、材料等因素进行综合性的考虑。建筑的结构布置方式关系着其经济性、可靠性以及安全性。从建筑具体应用的角度上对建筑的经济效益进行对比和分析后发现，剪力墙结构能够有效提高建筑的综合效益。在我国，其应用比例已经超过了72%。因此，对高层剪力墙结构进行合理的布置，并对其设计进行优化是极其重要的。
1、工程概况
本项目位于广西省钦州市，该工程建筑物含有1#楼、2#楼、3#楼、5#、6#、7#楼、8#楼、9#商住楼八栋商住楼，层数32层、塔楼高98.200m，设1层地下室。住宅楼采用剪力墙结构，商业楼采用框架结构。本项目建筑结构安全等级为二级，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，建筑场地类别为Ⅱ类场地。本工程的剪力墙结构高度>80m的抗震等级为三级。由于本建筑为住宅建筑，因此，根据建筑规范中的相关，其抗震等级必须为三级，并且采用了7度设防烈度的抗震措施，本项目建筑结构的安全等级、耐火等级均为二级，并采用了SATWE程序对建筑的结构进行了设计和计算。
2、结构布置
在满足位移角等控制指标的前提下，对模型进一步进行优化调整。结构计算控制要求如下几点：
1)由于本项目需要考虑到偶然偏心对规定水平力地震力作用的影响，因此，在设计中应保证最大层间位移与平均层间位移的比值≤1.4，若考虑为超限审查条件之一时不应大于1.2，否则应与施工图审查单位进行沟通协商。
2)扭转周期和平动周期比 Tt/T1不应大于0.9。
3)在对本项目建筑进行抗震方面的设计时，应使其高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化与下列规定（《高规》3.5.2）中的要求相符合。
a)如果项目的建筑结构为框架结构，则其楼层与相邻上层的侧向刚度比值应≥0.7，并且楼层与相邻上部三层刚度平均值的比值应≥0.8。
4)如果项目建筑结构为剪力墙结构，则其楼层与相邻上层的侧向刚度比值应≥0.9，而当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，则其楼层与相邻上层的侧向刚度比值应≥ 1.1；如果项目建筑结构为结构底部嵌固层，则其楼层与相邻上层的侧向刚度比值应≥1.5。
5)振型参与质量应≥总质量的（有效质量系数）90%。
6)本层与相邻上一层的承载力之比应≥80%。
7)抗震等级为三级时剪力墙轴压比应≤0.6。
8)剪力墙结构楼层层间最大位移与层高之比应≤1/1000～1/850。
9)梁、柱配筋结果不宜太大，如果梁、柱配筋普遍偏大，应重新调整结构整体刚度或中梁刚度增大系数。
10)满足以上要求前提下，可减短长墙，但宜避免使用短肢剪力墙。
11)计算配筋结果需避免超筋的问题。
3、结构分析
以本项目的1# 楼为例：根据本建筑自身特点、规范要求，构建了1# 楼的结构布置，并两种对比初步结构的模型进行了试算，从铰接模型调整后进行刚接模型二次试算，对其结构的位移比、周期比以及层间的位移角进行调整。
原模型结果。
某标准层连梁修改
3、梁箍筋选择：对于次梁截面选择D6@200(2)配筋；
4、其余位置修改部分梁尺寸（其中梁宽度修改同墙厚修改）及配筋，详见各施工图
GS-18图：屋面层处电梯附近及异性大板采用140mm厚外，其余均用120mm。
通过分析，以上两个模型均满足了规范化的要求，并且其均能够对一些不利的条件进行抵抗。在本次模型优化的过程中，发现个别连梁出现了超筋的问题，设计人员及时增加了洞口的宽度，并在此基础上增加了连梁的跨高比，解决了此类问题，并且取得了较好的效果。
4、构造的措施
在墙的配筋优化方面，墙带翼缘边缘的构件其配筋量都比较大。本项目建筑在结构布置的过程中采取了剪力墙结构与配筋组合的形式，结果发现，此种组合形式降低了建筑构造布置所需要配筋，并且降低的幅度超过了30%，在对初值进行运算时，需要参照经验将降的配筋数量代入其中。如果整体墙面墙肢之间存在连梁，并且连梁高度较高，在计算墙配筋时，可以以洞口两侧构造边缘构件的配筋数量为依据进行计算，在此过程中不需要考虑到短肢剪力墙需要的配筋数量，只是在L形、T形以及十字形剪力墙中可以将此种措施作为优化的措施进行选择，这样也能够有效减小短肢剪力墙的定义范围。
由于L形和T形剪力墙结构都会出现腹板和翼缘板不匹配的情况，为了解决这一问题，设计人员在建筑结构的构造上可以适当的放宽对翼缘板构件的要求。但是十字形剪力墙结构出现腹板和翼缘板不匹配的情况时，常用的方法是通过优化暗柱构造来解决。如果短肢剪力墙单片厚度超过了300 mm，则应以普通剪力墙或者框架柱为依据进行运算，效果会更优一些。另外，在构造的优化方面，还要考虑到混凝土的强度等级、温度应力集中区域的应力和温度的控制，这样能够在很大程度上避免裂缝的产生，还提高了水平分布的配筋用量。在暗梁高度的设计上，可以将其优化到400 mm～500 mm，其余的纵筋与箍筋按照构造的相关要求设计就可以了。
另外，本项目建筑将部分楼层进行了归并，这样也就有效的避免了地震带来的影响，还减少了配筋的竖向变化，节省了项目的用钢量。
5、成本控制的措施
在成本控制方面，以同类型项目的结构设计情况为依据，本项目在设计中采用了类似于加气混凝土砌块的轻质墙体作为隔墙，此种方式一方面降低了地震作用时，墙面承受的载荷，另一方方面降低了工程的成本。采用了高强钢筋作为集中受力的暗柱和梁，有效的降低了工程的需要的配筋量。通过本文的分析，也不难发现，高层建筑剪力墙结构的布置情况直接关系着项目的成本控制情况，因此，要在各方面做到精打细算，在结构布置上，应在充分考虑到水平承重和竖向承重的基础上，对配筋之间的距离适当的放宽。需要注意的是，在计算构建模型时，其运算过程要做到精细化，并且要将所得到的结果进行反复多次的核对，在核对无误后可以将其作为执行配筋的参考依据。并且在优化设计的过程中，在数据的选择上一定要遵循相关原则进行。在进行建筑结构设计的优化时，要保证在各项系数有所依据的条件下进行，为建筑结构的安全性做好保障。
6、结束语
本项目预估价3.1亿元人民币，在2017年7月份竣工，为甲方节省成本维2000多万。在施工效果方面，达到了预期的结构优化设计的目标，并在此基础上实现了对项目用钢量的控制，为本项目合理受力、结构安全、造价控制等做好了基础性的保障。
参考文献：
[1]杨雷,黄希川.高层剪力墙住宅的结构优化设计分析[J].住宅与房地产,2017(26):88.
[2]谢汝剑.某高层剪力墙住宅结构布置和优化设计分析[J].居业,2016(05):52-53+55.
[3]李炎,王德玲.高层建筑剪力墙结构中剪力墙合理布置的研究[J].长江大学学报(自科版),2016,13(25):55-61+6.
论文作者:王金保
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：结构论文; 剪力墙论文; 建筑论文; 项目论文; 刚度论文; 比值论文; 建筑结构论文; 《防护工程》2018年第14期论文;