高层住宅剪力墙结构优化设计
高层剪力墙结构的优化设计探讨
高层剪力墙结构的优化设计探讨1. 剪力墙平面布置的优化:对齐,均匀,分散,对称,周边。
建筑方案的平面布局对结构的经济性有很大的作用,这就要求在方案阶段,建筑设计要多与结构设计人员进行详细沟通。
建筑方案布置避免建筑平面的凹凸不规则,楼板局部不连续,扭转不规则等平面不规则建筑。
建筑平面内部墙体的布置尽量拉通对直,就是上下或左右的墙体最好在一个轴线上。
建筑平面的布局,尽量上下或左右对称,避免大的外挑,避免转角窗。
建筑的楼梯、电梯核心筒体尽量不要在主体平面之外,减少大的偏置。
结合建筑平面,结构剪力墙沿纵横两个方向布置,两个方向剪力墙数量基本一致,使两个方向结构刚度接近。
剪力墙布置一般在建筑平面形状或刚度变化处、楼梯间和电梯间周围,房屋各区段的两端或周边。
剪力墙的布置,拉通对直,避免出现大于8米的长墙,避免短肢墙。
短肢墙的配筋率需要提高,所以为了避免短肢墙,墙体长度要满足8倍墙体厚度以上,例如标准层200mm厚度的剪力墙,一般长度在1.8米以上。
单片剪力墙的长度不宜过大,一般不宜超过8米。
过长墙肢通过增设弱连梁,使墙肢断开,墙肢长度一般取不小于8倍墙厚。
避免一字墙体,尤其外围门窗洞边上剪力墙,尽量做成“L”形(同建筑专业协商确定),并保证墙肢长度尽量不小于3倍墙厚度,这样满足有效翼墙条件。
当实际端部长度太短难以满足3倍墙厚度时候,可以做成端柱,端柱的长宽均不小于2倍墻厚度。
对于剪力墙布置,尽量用“L”代替倒“T”形状布置,节省了转角柱子的配筋。
以计算结果满足高规要求为前提,调整剪力墙使整体刚度均匀(刚心和质心接近),抗扭刚度,侧移刚度合理。
软件的计算结果为导向,位移角满足规范要求即可,满足位移比小于1.2。
周期前两个阵型应该是平动为主,且主阵型方向占80%以上。
其余计算指标满足规范要求。
2.剪力墙竖向布置避免三种竖向不规则:竖向构件抗侧力构件不连续(如带转换层建筑),侧向刚度不规则,楼层承载力突变。
这三种竖向不规则也要求结构与建筑专业、业主协商。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计绿色建筑是一种以节能、环保和可持续发展为目标,采用环保材料和技术,减少对环境的污染和碳排放的建筑形式。
在现代城市中,高层建筑越来越成为主流建筑,如何设计出具有高效性、安全性和环保性的高层建筑,是当今建筑工程设计中的重要问题。
本文针对绿色建筑的高层剪力墙结构进行优化设计。
高层剪力墙在高层建筑中承担了巨大的负荷,其在结构体系中的作用不可或缺。
在进行高层剪力墙的优化设计中,需要考虑以下因素:一、剪力墙的强度和稳定性高层剪力墙的强度和稳定性是设计的重要因素。
为了确保剪力墙的强度,需要选取合适的材料和尺寸,增加剪力墙的弯曲抗力。
同时,为了确保剪力墙的稳定性,需要对剪力墙进行稳定性分析,考虑其受压侧的局部屈曲和整体失稳情况。
高层剪力墙在承担荷载的同时,需要保证其刚度和位移控制。
在设计过程中,需要选取合适的剪力墙刚度,保证其能够正确地传递荷载。
同时,需要进行位移控制,以确保高层建筑的使用效果和安全性。
三、剪力墙的耗能和环保性高层剪力墙的耗能和环保性是绿色建筑中重要的考虑因素。
在进行优化设计时,需要选取能够耗能的材料和结构形式,以确保剪力墙在发生地震等荷载时能够起到有效的减震和减少结构损坏的作用。
同时,需要考虑剪力墙的环保性,采用环保材料,减少对环境的污染和碳排放。
在对剪力墙进行优化设计时,需要综合考虑以上因素,以确保高层建筑的安全性、高效性和环保性。
在优化设计过程中,可以采用现代化的计算方法,如有限元分析、动力分析、随机振动分析等,对剪力墙进行详细的计算和分析。
同时,可以采用建筑信息模型(BIM)等技术,对剪力墙及其结构设计进行可视化展示和优化设计。
在绿色建筑的方向下,高层剪力墙结构的优化设计越来越受到关注和重视,其在高层建筑中的作用不可替代。
通过综合考虑强度、稳定性、刚度、位移、耗能和环保性等因素,设计出符合高层建筑使用要求和绿色建筑要求的高层剪力墙结构,对于提高建筑品质、保障人员安全和促进可持续发展有着重要的意义。
探究高层住宅剪力墙结构优化设计
探究高层住宅剪力墙结构优化设计近年来,随着城市化的加速,高层住宅的建设越来越普遍。
而在高层建筑中,剪力墙是一种常用的结构形式,能够起到支撑和抗震作用。
因为其重要性,剪力墙的结构设计一直是建筑工程的研究热点。
本文将探究高层住宅剪力墙结构优化设计问题。
一、剪力墙结构概述剪力墙是由砖、混凝土或钢筋混凝土构成的墙体结构,其经过布置和设计后能够在横向方向上具备抵抗水平荷载的能力,使建筑物具有良好的稳定性和抗震能力。
剪力墙结构具有简单、高效、可靠、造价低廉等优点,因此在高层住宅和商业建筑中得到广泛应用。
二、剪力墙结构的优化设计问题剪力墙是一种能够对地震力产生反作用的结构,当地震发生时,剪力墙可以消耗部分地震能量,起到破坏控制作用,从而保护建筑物和居民的安全。
为此,在剪力墙的优化设计中,需要考虑以下几个方面:1. 剪力墙的位置和数量剪力墙的设计数量和位置是影响建筑物抗震性能的重要因素。
传统的剪力墙设计方法是根据静力参数进行计算,然而随着抗震理论研究的不断深入,现代设计方法逐渐从静力方法向动力方法转变,通过地震反应谱、扰动分析等方法进行分析,确定合理的剪力墙数量和位置。
2. 剪力墙的形状和轮廓剪力墙的形状和轮廓对其受力性能影响较大。
在设计中,应尽可能采用等截面或进退式剪力墙,避免采用缺口剪力墙等非等截面形式,以提高剪力墙的受力性能。
3. 剪力墙的刚度剪力墙的刚度直接影响其抵抗地震力的能力。
为了保证建筑物的安全性,剪力墙的抗侧刚度应满足设计要求,结构体系的刚度应适当提高。
4. 剪力墙的连接方式和形式剪力墙在遇到地震时需要与建筑物的其他结构部分协同工作。
因此,在剪力墙的设计中,需要考虑其连接方式和形式。
采用合理的连接方式能够保证各结构部分的协同作用,提高剪力墙受力性能。
5. 剪力墙的材料和强度剪力墙在承载水平荷载时需要有足够的强度和刚度。
因此,在剪力墙的优化设计中,需要考虑材料的选用和强度等指标的合理确定。
三、剪力墙结构优化设计案例为了更好地展示剪力墙结构的优化设计,本文将选取一例现代高层住宅剪力墙结构设计案例进行详细分析。
浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计
浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建筑已经成为城市中不可或缺的一部分。
高楼大厦的建筑结构设计却是一个复杂而又重要的问题。
在高层建筑中,剪力墙结构是一种常见的结构形式,它在抗震性能方面具有重要作用。
本文将浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计,从结构原理、设计要点和优化方法等方面进行阐述。
一、结构原理剪力墙结构是指通过墙体承担建筑整体水平荷载以及竖向荷载,从而达到加固建筑整体结构的目的。
在高层建筑中,剪力墙结构通常采用混凝土墙体或钢筋混凝土墙体作为承载结构,通过设置在建筑结构中的适当位置来提高建筑的整体抗震性能。
剪力墙结构的原理是通过设置墙体,使得建筑的整体结构形成一个刚性整体,能够承担水平地震荷载,从而减小结构的变形和破坏。
在设计中,通常会根据建筑的结构形式和使用功能,合理设置剪力墙的位置和数量,以进一步提高结构的抗震性能。
二、设计要点1. 选址和布局:剪力墙的选址和布局是整个结构设计中的关键环节。
一般来说,剪力墙应该布置在整栋建筑中靠近重要构件和节点的位置,以确保墙体能够有效地转移水平地震荷载。
在设计中,还需要考虑建筑平面布局、开间尺寸和功能分区等因素,从而合理确定剪力墙的位置和数量。
2. 墙体结构:在剪力墙结构设计中,墙体的结构形式和尺寸是至关重要的。
墙体的结构形式可以根据实际情况选择,包括纯墙板、空心墙和钢筋混凝土剪力墙等,需要根据建筑的整体结构和使用需求确定。
墙体的尺寸也需要根据建筑的抗震等级和设计要求进行合理确定,从而确保整个结构的安全性和稳定性。
3. 连接方式:剪力墙与建筑其他构件的连接方式也是设计中需要考虑的重要因素。
在设计中,需要合理设置墙体与构件的连接方式,考虑到整个结构形式和施工方便,以确保墙体能够有效地承担水平地震荷载,并与建筑其他构件形成一个协调稳定的整体结构。
4. 抗震设计:在剪力墙结构设计中,抗震设计是一个非常重要的环节。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计绿色建筑是指在建筑设计、施工和运营中最大限度地减少对环境的影响,提高建筑的可持续性和能源效率。
而高层剪力墙结构作为高层建筑的主要承载系统之一,其设计优化对于提高建筑的可持续性尤为重要。
本文将探讨高层剪力墙结构的优化设计,以期达到绿色建筑的要求。
高层剪力墙结构的优化设计需考虑抗震性能。
地震是高层建筑所面临的主要自然灾害之一,因此在设计过程中需要合理布置剪力墙的位置和数量,以提高建筑的整体抗震能力。
通过结构优化方法,如基于遗传算法的剪力墙位置优化或基于有限元方法的材料优选,可以实现剪力墙结构的最佳布置,并提高抗震性能。
高层剪力墙结构的优化设计还需要考虑节能性能。
绿色建筑要求减少能源消耗和碳排放,因此在高层剪力墙结构设计中需要采用高效的节能技术和材料。
在剪力墙的外墙采用高性能保温材料或利用太阳能进行供暖和照明,都可以提高建筑的能源利用效率。
通过优化剪力墙的厚度和长度比,减少不必要的材料消耗,也可以达到节能的效果。
高层剪力墙结构的优化设计还需要考虑材料的可持续性。
绿色建筑强调对环境和社会问题的关注,因此在剪力墙结构设计中应尽量选择可再生、可回收和环境友好的材料。
可以使用高性能混凝土或碳纤维材料替代传统的钢筋混凝土,以减少对自然资源的消耗和环境的污染。
还可以利用回收利用的建筑材料,如再生混凝土,减少建筑废弃物的产生。
高层剪力墙结构的优化设计需要考虑空间的灵活性和多功能性。
绿色建筑强调建筑的可持续性和社会价值,因此在设计过程中应注重剪力墙结构的灵活性和多功能性。
可以将剪力墙与其他结构体系(如框架结构或钢结构)相结合,以提供更大的建筑空间和多种功能的使用空间。
可使用可拆卸式或可重构的剪力墙,以适应不同时间段的建筑需求和使用要求。
高层剪力墙结构的优化设计是绿色建筑实现可持续性和能源效率的关键之一。
通过考虑抗震性能、节能性能、材料的可持续性和空间的灵活性,可以实现高层剪力墙结构的优化设计,从而达到绿色建筑的要求。
高层结构剪力墙的布置优化设计
浅谈高层结构剪力墙的布置优化设计摘要:剪力墙结构由于具有广泛的适用性和良好的抗震性能,被应用于世界各地,尤其在我国的高层建筑中得到了广泛的应用。
但剪力墙结构材料用量大,单位造价高,如果设计不合理势必会造成不必要的浪费,这显然不符合当今社会节约能源,降低资源消耗,保护环境的前提,也不符合开发企业利润最大化的总体目标。
因此,优化建筑结构设计,节约材料,降低成本,已经成为了业界普遍关注和重视的问题。
本文结合工程实例谈谈高层结构剪力墙的布置优化设计。
关键词:高层剪力墙建筑;结构设计;方案布置;优化设计一、剪力墙的涵义剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。
这种结构在高层房屋中被大量运用。
剪力墙截面特点是墙肢长度远大于厚度,自身平面内具有很大的刚度和承载力,平面外刚度和承载力都相对较小,墙肢属于偏心受压或偏心受拉构件。
同时在剪力墙结构中,墙是一个平面构件,它除了承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作,其受水平力作用时似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。
在地震作用或风载下剪力墙除须满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求二、剪力墙结构方案的选择只有当剪力墙结构施工的安全得到了保障之后,才能够在诸多的方案当中进行对比选择,并且还应考虑工程造价能够在最低限度的情况下,选取适合此高层建筑的结构形式。
针对层数较少的高层建筑,如:层数在18 层以下的高层住宅推荐采用传统的现浇剪力墙结构,因为在针对每一个墙肢进行实际压轴的计算时所取得的值会出现偏小的情况,而且墙体一般都是构造配筋,必然会使墙体的承载力不能充分的发挥出来。
推荐采用短肢剪力墙结构,能有效将这些问题进行根本的解决。
在7度区,层数在18 层以下的住宅建筑使用短肢剪力墙结构,能有效地将水平地震剪力、结构顶点位移、周期控制在合理的范围之中。
高层住宅结构设计优化措施
高层住宅结构设计优化措施随着城市化进程的加速,高层住宅在城市建设中越来越常见。
高层住宅的结构设计不仅关系到建筑的安全性和稳定性,还对建筑的经济性、使用性和美观性有着重要影响。
因此,对高层住宅结构进行优化设计具有重要的现实意义。
一、高层住宅结构设计优化的重要性1、提高建筑安全性合理的结构设计能够确保高层住宅在承受各种荷载(如风荷载、地震荷载等)时保持稳定,减少安全隐患,保障居民的生命财产安全。
2、降低建设成本通过优化结构设计,可以减少材料的使用量,降低施工难度,从而节约建设成本。
3、提高空间利用率优化结构布局可以使室内空间更加规整,提高空间的利用率,满足居民对居住空间的需求。
4、增强建筑的耐久性良好的结构设计能够减少结构的损伤和老化,延长建筑的使用寿命。
二、高层住宅结构设计优化的原则1、安全性原则安全性是结构设计的首要原则,必须确保结构在设计使用年限内能够承受各种可能的荷载和作用。
2、适用性原则结构设计应满足建筑的使用功能要求,如空间布局、采光通风等。
3、经济性原则在保证结构安全和适用的前提下,通过优化设计降低工程造价。
4、美观性原则结构设计应与建筑的外观相协调,不影响建筑的整体美观。
三、高层住宅结构设计优化的要点1、基础设计优化(1)根据地质条件和建筑物的荷载情况,选择合适的基础形式,如筏板基础、桩基础等。
(2)合理确定基础的埋深和尺寸,以保证基础的稳定性和承载能力。
2、结构体系优化(1)选择合适的结构体系,如框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
(2)优化结构布置,使结构的刚度和质量分布均匀,减少扭转效应。
3、构件设计优化(1)优化梁、柱、墙等构件的截面尺寸,在满足承载力要求的前提下,尽量减小构件尺寸,以增加使用空间。
(2)合理选择构件的材料,如采用高强度钢筋和高性能混凝土,以减少材料用量。
4、抗震设计优化(1)根据建筑所在地区的抗震设防烈度,确定合理的抗震等级。
(2)采取有效的抗震措施,如设置抗震缝、加强节点连接等,提高结构的抗震性能。
高层剪力墙结构的优化设计
高层剪力墙结构的优化设计本文针对剪力墙结构的特点,对剪力墙结构进行概念分析,总结出剪力墙结构的设计要点和结构设计优化的思路,列出了剪力墙结构的一般经济指标。
剪力墙结构经过优化设计,可以提升结构设计的品质,降低工程造价,达到技术性和经济性的统一。
标签:剪力墙;优化设计;经济分析前言建筑结构优化计,是采用合理的结构体系和方案,在满足各种规范的条件下,选出的最可靠,经济的设计方法。
经过优化后的结构设计,可使建筑工程总造价降低10~35%,这笔隐形的利润总额非常巨大,对于减少项目投资、增加企业利润、提高资金周转率等都有帮助,具有巨大的经济价值。
钢筋混凝土剪力墙可进行灵活布置,结构侧向刚度大,连梁具有很好的耗能性能,因而在民用建筑(主要用在高层住宅)中广为采用,剪力墙结构的优化设计有着十分重要的意义。
1 剪力墙结构概述剪力墙结构是以剪力墙及因剪力墙开洞形成的连梁组成的结构。
剪力墙结构用钢筋混凝土墙来抵抗竖向荷载和水平力,其变形特点为弯曲型。
现浇的钢筋混凝土剪力墙结构整体性好,侧向刚度大,承载力大,在水平力作用下侧移小,抗震性能好。
剪力墙结构中,墙体除承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力,是在轴力、弯矩和剪力的复合状态下工作。
其受水平力作用下类似一个底部嵌固于基础上的悬臂梁,在地震作用或风荷载作用下,剪力墙除满足刚度强度要求外,还须满足非弹性变形反复循环下的延性,能量耗散和控制结构开裂而不倒的要求,墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,设计时应将剪力墙设计成延性弯曲型剪力墙。
2 剪力墙结构的优化剪力墙结构的优化设计,应从概念阶段入手,将结构水平位移和地震力控制在合理的范围之内,然后检查结构的内力和配筋,对重点部位的配筋进行单独的分析,最终确定合理的含钢量。
剪力墙结构在概念阶段的优化,要从总体上合理布置剪力墙的位置,确定剪力墙的数量、长度、厚度,以“周边、对称、成对、封闭”的原则去布置剪力墙,可以得到较大的平面刚度和抗扭刚度。
剪力墙结构住宅优化设计
剪力墙结构住宅优化设计
剪力墙结构是一种常用的住宅结构设计,在地震中具有良好的抗震性能。
在设计剪力墙结构住宅时,我们可以采取一些优化设计措施,以提高结构的安全性和经济性。
我们可以通过合理布置剪力墙来提高结构的承载能力。
剪力墙应尽量布置在建筑的主要荷载方向上,并避免出现集中裂缝或局部破坏。
在剪力墙的布置中,可以考虑将其分布在整个建筑的各个位置,以充分利用其抗震能力。
我们可以通过合理设计剪力墙的尺寸和厚度来提高结构的抗震性能。
剪力墙的尺寸和厚度应根据结构的受力情况和地震要求进行合理确定。
一般情况下,较高的剪力墙可以承受更大的地震力,但也要考虑到施工的可行性和成本因素。
我们还可以考虑采用部分预制剪力墙来提高结构的施工效率和质量。
预制剪力墙可以在工厂中生产,然后运输到现场进行安装,大大提高了施工的效率和质量。
预制剪力墙还可以减少现场施工的噪音和粉尘污染,对周围环境造成的影响更小。
我们还可以采用其他一些辅助措施来增强剪力墙结构的抗震性能。
可以在剪力墙的墙体周边设置加强筋或加设外包墙,以增加结构的整体刚度和承载能力。
还可以采用钢筋混凝土构造柱或梁柱结构,以提高结构的整体抗震性能。
剪力墙结构住宅的优化设计可以通过合理布置剪力墙、增加剪力墙的尺寸和厚度、增加剪力墙的钢筋配筋率、采用部分预制剪力墙以及采取其他辅助措施来提高结构的安全性和经济性。
这些措施的选择应根据具体的工程要求和地震设计标准进行合理确定,并结合实际工程和经济条件进行优化设计。
高层剪力墙住宅结构优化设计
高层剪力墙住宅结构优化设计1. 引言随着我国城市化进程的不断推进,高层住宅建筑已经成为城市居住的主要形式之一。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中常用的一种结构形式,其设计合理性对建筑的安全性、稳定性和经济性具有重要影响。
本文将探讨如何对高层剪力墙住宅结构进行优化设计,以提高其性能和效益。
2. 剪力墙结构特点及优化目标剪力墙结构具有较高的抗侧刚度、良好的抗震性能和较大的使用空间,但其自重较大,材料消耗较多,且墙体较为厚重,影响室内采光和通风。
因此,剪力墙结构的优化应围绕提高结构性能、降低成本、改善室内环境等方面展开。
3. 结构优化设计方法3.1 合理布置剪力墙1.根据建筑平面布局和功能需求,合理划分剪力墙的位置和尺寸,使墙体既能够满足结构受力需求,又能够兼顾室内空间使用。
2.在保证结构安全的前提下,适当减小墙体厚度,以降低自重和提高空间利用率。
3.2 采用新型材料及构件1.采用高强度钢材、高性能混凝土等新型材料,以提高剪力墙的承载能力和降低自重。
2.引入钢框架、空腹墙等新型构件,以提高结构的抗震性能和减小墙体厚度。
3.3 优化结构体系1.采用框架-剪力墙结构,使剪力墙与框架共同承担水平力,提高结构的整体稳定性。
2.考虑采用多重剪力墙体系,通过设置多道墙体,提高结构的抗侧刚度和抗震性能。
3.4 合理设置连梁1.合理设置连梁的截面尺寸和连接方式,以提高剪力墙之间的协同工作性能。
2.考虑连梁的屈服强度和极限强度,以保证结构在地震作用下的安全性。
4. 结构优化设计实例以一栋18 层的高层剪力墙住宅为例,采用上述优化方法进行设计。
经过优化,该结构在满足安全性的前提下,自重降低约 10%,墙体厚度减小约 20%,且室内空间利用率得到提高。
5. 结语高层剪力墙住宅结构优化设计应注重合理布置剪力墙、采用新型材料及构件、优化结构体系和合理设置连梁等方面。
通过这些方法,可以提高结构的性能和效益,满足现代城市居住的需求。
6. 结构优化设计软件应用在实际设计过程中,为了更好地实现结构优化,可以借助结构优化设计软件进行模拟和分析。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计绿色建筑是一种注重环境保护和资源节约的建筑设计理念。
在建筑结构设计方面,高层建筑的剪力墙结构是一种常用的结构形式。
优化剪力墙结构设计是绿色建筑中的重要内容,能够提高建筑结构的稳定性和抗震性能,减少材料的使用量,降低建造和维护成本,进一步实现绿色建筑的目标。
绿色建筑的设计理念是尽量减少对环境的负面影响。
在高层建筑的剪力墙结构设计中,可以采用以下优化方法:1.合理布局:根据建筑的形状和用途,合理确定剪力墙的布局位置。
通常剪力墙的布局应尽量呈对称或轴线对称形式,以达到更好的建筑结构与抗震性能。
2.减小剪力墙厚度:在保证抗震性能的前提下,优化剪力墙的厚度,减小剪力墙的材料用量。
可以通过使用高强度材料、增加剪力墙纵向的钢筋数量等方式实现。
3.优化剪力墙的形状:研究表明,剪力墙的形状对其抗震能力有很大影响。
可以通过调整剪力墙的宽度和高度比例,优化剪力墙的截面形状,提高其抗震性能。
4.加固剪力墙节点:剪力墙结构的弱节点往往容易发生破坏,影响整个建筑的抗震性能。
通过在剪力墙节点处增加加固措施,如加大墙身钢筋的截面积、设置钢板等,可以明显提高节点的承载能力和抗震性能。
5.使用新型材料:绿色建筑倡导使用环保材料,对于高层建筑的剪力墙结构设计也是一样。
可以考虑使用高性能混凝土、高强度钢材等新型材料,提高建筑结构的抗震性能和稳定性。
绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计是一项复杂而综合性的工作。
需要综合考虑建筑形状、用途、地质条件等一系列因素,以及选用合适的材料和优化的结构形式,通过科学的设计手段和现代技术手段,最大程度地提高建筑结构的抗震性能和稳定性,实现绿色建筑的目标。
高层建筑工程剪力墙结构的优化设计
高层建筑工程剪力墙结构的优化设计摘要:本文主要针对高层建筑工程剪力墙结构的优化设计展开了探讨,通过结合具体的工程实例,对剪力墙布置和基础选型两方面作了详细的阐述和系统的分析,以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词:高层建筑;剪力墙;优化设计0 前言所谓的剪力墙,又称抗风墙、抗震墙或结构墙,是房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载的墙体。
随着如今,建筑施工越来越往高层和超高层发展,剪力墙的施工也随之得到了广泛的应用。
基于此,本文就高层建筑工程剪力墙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 工程概况某建筑B1#住宅楼:总建筑面积5011平方米,建筑物长44.2米,宽12.0米,房屋总高度为31.2米。
本建筑地下一层,层高为3.9米;地上十层,地上一层层高4.2米,以上每层层高均为3.0米。
本工程抗震设防烈度为8度,设计地震加速度为0.2g,设计地震分组为第一组;剪力墙抗震等级为二级,建筑物安全等级为二级;场地土类别为II类,最大冻土深度为0.8米,场地土不考虑液化、无湿陷。
2 剪力墙布置根据《高规》中剪力墙布置的基本原则,结合建筑图布置剪力墙。
(1)剪力墙宜简单、规则,沿两个方向双向布置,两个方向的刚度不宜相差太大,以控制扭转的不利影响。
(2)剪力墙不宜过长,较长的剪力墙应开设洞口,将其分成长度较为均匀的若干墙段,墙段用弱连梁连接,且墙长不宜大于8米。
(3)先在建筑外墙周圈和楼梯或电梯井筒部位布置剪力墙,门窗洞口宜上下对齐,成列布置,避免形成错洞墙使剪力墙上下传力不连续而产生刚度突变。
(4)剪力墙根据房间布局沿两个轴线方向布置成T型、L型、+字形。
(5)剪力墙厚度的确定:剪力墙的底部加强区的高度取底部两层(4.2+3.0=7.2m)和墙体总高度的1/10(31.2/10=3.1m)的二者的较大值,故底部加强区的高度取7.2m。
因本工程为二级剪力墙,根据规范构造要求底部加强部位的厚度取200mm,以上部分取200mm。
高层住宅中混凝土剪力墙结构设计的优化方法
高层住宅中混凝土剪力墙结构设计的优化方法摘要:在高层住宅中,为了更好的确保其结构的经济性和适应性,钢筋混凝土剪力墙结构因其自身的优势而得到了广泛的应用。
所以作为设计人员,必须切实掌握其特点,并按照一定的设计原则,切实强化对其的结构的设计和优化。
本文主要分析了高层住宅中,混凝土剪力墙结构设计的优化方法。
关键词:高层住宅;混凝土;剪力墙结构设计;优化方法1.剪力墙结构体系剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,由于其良好的抗侧性、整体性和抗震性能,可以建造较高的建筑物。
在当代的国家标准中,剪力墙结构布置一般分为平面和竖向两种,剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受。
所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。
随着建筑高度的不断增加,位移增加的速度也会为之加快,弯矩也是如此,因此水平荷载不仅仅是要有较大的承受力,而且抗震力也是要比较强,这样才能保证水平力作用下侧向变形能够更好的控制。
剪力墙应在整个建筑的竖向延续,上到顶,下到底,中间楼层也不要中断,这样可以大大的提高抗震效果。
剪力墙沿竖向改变时,允许沿高度改变墙厚和混凝土等级,或减少部分墙肢,使抗侧刚度逐渐减小,避免各层刚度突变,造成应力集中。
但是剪力墙结构设计具有局限性,一般建筑的类型都是小房间,如住宅、宾馆、单身公寓等。
我们必须结合剪力墙结构设计的优缺点来发现问题,从而解决问题,以达到整个建筑合理性和安全性。
2.剪力墙结构的优势剪力墙结构的优势主要存在这样两个方面:一,整体性较好,由于剪力墙结构是整体向上的结构形式,其具有整体性好、侧向刚度大的特点,不但能够传递水平结构件传递过来的垂向载荷,而且能够有效的抵御风载荷以及地震水平力的作用,而且在高层住宅建筑遇到地震等作用时能够产生较好的变形能力;二,施工工期较短,剪力墙在建筑结构中能够充当传统框架式结构的梁柱作用,而且其自身也能够作为建筑物的承重墙、隔墙等,在增加建筑内部空间的同时,还能够省却大量的传统梁、柱等结构构件,使得建筑工程施工更加简便,能够有效的减少模板施工工作量,从而降低施工周期。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计绿色建筑是指在建筑设计、施工和运营过程中,利用现代科技和环境保护原则,最大限度地减少对环境的不利影响,提高能源利用效率,减少资源浪费和污染物排放。
在绿色建筑设计中,结构设计起到了至关重要的作用。
高层建筑的剪力墙结构是一种常见且有效的结构形式,本文将着重探讨绿色建筑中高层剪力墙结构的优化设计方法。
高层建筑的剪力墙结构是指在建筑内部的竖向结构系统中,通过设置一系列连续的剪力墙,来承担地震和风荷载,确保建筑的结构安全。
高层建筑的剪力墙结构设计的目标是在满足结构安全性的前提下,尽可能减小材料的使用和能源的消耗,实现绿色建筑的要求。
在高层剪力墙结构的优化设计中,首先需要考虑的是剪力墙的布置。
合理的剪力墙布置不仅能够保证结构的安全性,还能够减小结构的材料消耗。
一种常用的优化方法是通过结构优化算法,如遗传算法、粒子群算法等,来寻找最优的剪力墙布置方案。
在优化过程中,需要考虑到剪力墙之间的间距、位置和总数量等参数,以满足建筑的结构安全性和节能要求。
高层剪力墙结构的材料选择也是优化设计的重要内容。
绿色建筑中,材料的选择需要满足环境友好、能源节约和循环利用的原则。
在剪力墙结构中,一般采用钢筋混凝土作为主要材料。
在设计过程中,需要考虑到混凝土的配合比、钢筋的截面积和强度等参数,来满足结构的安全性和绿色建筑的要求。
高层剪力墙结构的优化设计还需要考虑到施工过程中的节能措施。
绿色建筑强调施工过程中的能源节约和资源循环利用。
在剪力墙结构的施工中,可以采用预制构件、现浇施工等技术方法,来减少施工时间和能源消耗。
施工过程中的废弃材料也需要进行分类和回收利用,以减小对环境的不良影响。
高层剪力墙结构在绿色建筑中的优化设计需要考虑到剪力墙的布置、材料选择和施工节能等方面的要求。
通过合理的优化设计,可以实现高层剪力墙结构的安全性和节能性的双重要求,为绿色建筑的发展做出贡献。
优化设计高层住宅楼的剪力墙结构
优化设计高层住宅楼的剪力墙结构摘要:近年来,随着城市化进程的不断推进,城市建设用地面积越来越少,为了满足城市居民不断增长的住房需求,高层住宅建筑应运而生。
高层住宅建筑相比于普通住宅建筑而言,对结构安全性、功能实用性的要求更高。
而剪力墙结构是高层住宅建筑中普遍使用的一种结构形式。
剪力墙结构相比于一般的结构而言具有刚度大、抵抗侧向变形能力强的优势,此外,剪力墙平面布置比较灵活。
因此,在高层建筑中具有广泛地应用。
本文将结合高层住宅楼剪力墙结构设计的实际情况,分析高层住宅楼剪力墙结构优化设计的方法。
关键词:优化设计;高层住宅楼;剪力墙结构优化设计是对结构设计理论的发展,结构优化设计的核心思想就是实现资源优化配置。
随着我国社会经济的不断发展,房地产行业也有了很大的发展。
为了解决城市建设用电不断减少和城市居民住宅需求不断增多的矛盾,各地开始兴建高层住宅楼。
现阶段,我国高层住宅楼主要采用的是剪力墙结构。
在建设节约型社会的背景下,如何实现高层住宅楼剪力墙结构优化设计成为人们关注的重点问题。
本文将从介绍高层建筑剪力墙结构设计原则入手,具体介绍高层住宅楼剪力墙结构优化设计的方法,希望对以后的高层住宅楼剪力墙结构设计有所帮助。
1高层建筑剪力墙结构设计原则1.1剪力墙结构优缺点及优化设计的意义高层建筑施工过程中采用的结构形式有很多种,按照结构材料的不同,可以将其分成钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、混合结构。
其中,砌体结构的抗拉能力比较差,在高层建筑施工过程中使用的频率比较低。
通常来说,高层建筑使用的结构主要有三种,分别为框架结构、剪力墙结构、筒体结构。
框架结构会存在露梁、露柱的现象,现在高层建筑施工过程中基本上已经不使用框架结构了。
取而代之的是剪力墙结构。
剪力墙结构具有较强的承受水平荷载的能力。
相比于其它结构而言,剪力墙结构具有下述优点。
第一,剪力墙结构整体的刚度比较大,使用的钢材数量比较合理;第二,剪力墙结构的外观比较美观,不存在露梁、露柱的现象。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计高层建筑的设计和建造有很多要素需要考虑,而其中最重要的要素之一就是剪力墙。
剪力墙是高层建筑的结构组成部分之一,其主要作用是分担建筑物的重量,同时还要承担水平荷载(如风荷载、地震荷载等)的作用。
剪力墙的结构设计直接影响到整个高层建筑的安全性能和建筑物的稳定性,因此其优化设计是十分关键的。
在绿色建筑体系下,剪力墙的设计也必须符合环保、节能的原则。
一方面,剪力墙的结构设计应该采用绿色、环保的材料,以减少对环境的污染;另一方面,剪力墙的结构设计应该尽可能地减小建筑物的重量,增加建筑物对环境的适应性。
绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计的实践中,可以采用多种方法进行。
例如,可以采用先进的计算机辅助设计软件来模拟数据,以确定剪力墙的形状、位置和大小等关键因素;还可以采用数学模型或仿真模拟技术,以准确预测与模拟建筑物的结构性能。
在进行具体的剪力墙结构优化设计时,应该从以下几个方面进行考虑:一、结构形式的选择。
钢筋混凝土剪力墙、框架式剪力墙、剪切型墙等是常见的剪力墙结构形式。
在选择结构形式时,应综合考虑施工难度、造价、耐久性等要素,以确保剪力墙结构的稳定性和安全性。
二、剪力墙位置的选择。
剪力墙的位置应该优先考虑建筑物的基础结构,以确保强度和刚度方面的需求。
同时,还应考虑剪力墙对建筑物通风、采光等方面造成的影响,以提高建筑物的使用率和舒适性。
三、剪力墙的大小和形状。
剪力墙的大小和形状应根据建筑物结构特点、荷载情况和建筑物用途等多个因素综合考虑。
在剪力墙的大小和形状设计中,应根据固定规则进行合理布置,以确保剪力墙结构的合理性和完整性,避免出现冗余或缺陷。
四、绿色材料的应用。
在剪力墙的设计和施工中,应优先选择可持续、环保的材料,如高强度混凝土、复合材料等。
这些材料不仅能够减少对环境的污染,而且能够减轻剪力墙的重量,增加建筑物的适应性。
总之,绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计是一项复杂的工程,需要综合考虑多个因素,应用多种技术和方法进行。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
绿色建筑以其环保、节能、可持续发展的特点受到了越来越多的关注,其中,高层剪
力墙结构作为支撑建筑的重要力量结构,在绿色建筑中的优化设计显得尤为重要。
高层剪力墙结构是指在高层建筑中为增加抗震能力而设置的剪力墙。
在设计中,需要
结合建筑的使用环境、力学特性、构造方式等多种因素进行优化设计。
其中,绿色建筑要
求优化设计的关键在于降低能耗,减少对环境的影响。
在高层剪力墙结构的优化设计过程中,可以从以下几个方面入手:
1. 选择适宜的结构材料
绿色建筑要求使用可再生的、低污染的、高强度的结构材料,如钢筋混凝土、钢材、
木材等。
在高层剪力墙结构的设计中,应优先选择这些环保的结构材料,减少对环境的污染。
2. 减少用材量
高层剪力墙结构建筑需要使用大量的材料,因此,在优化设计中应尽量减少用材量。
可以通过使用新型材料、改良结构设计、精准计算等方法实现材料的节约利用。
3. 科学设计结构尺寸
为了满足建筑的抗震需求,高层剪力墙结构的结构尺寸需要足够大,但过大的结构也
会增加建筑的用材量、能耗等成本。
因此,在设计时需要科学计算、确定合适的结构尺寸,既满足抗震需求,又优化了用材量。
4. 考虑能源利用问题
在高层剪力墙结构中,还需要考虑如何在构造垂直墙面时兼顾建筑的隔热和避光特性。
因此,可以采用带断热层的建筑结构,同时安装节能设备如太阳能板等,实现对建筑能源
的利用和管理。
总之,绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计需要考虑多方面的因素,尤其需要充分考
虑能源利用和环境保护,以实现对建筑物的高效支撑和基础建设。
探析高层剪力墙结构的优化设计
探析高层剪力墙结构的优化设计摘要:随着高层建筑的增多,在当下经济环境中,要实现建筑效能的最大化发挥,在其结构设计中,必须打破常规,采用空间布置法,实行结构转换层,而出于经济因素分析,剪力墙结构则是进行高层住宅设计的首选。
基于此,本文就围绕高层住宅剪力墙结构的优化设计展开详细的阐述。
关键词:高层住宅;剪力墙结构;优化设计1、高层建筑与剪力墙结构的概述1.1高层建筑10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑。
1.2剪力墙结构剪力墙结构是指由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。
而剪力墙结构主要分为两种,一种就是连梁结构,还有一种是墙肢结构,剪力墙的优点很多,例如:刚度大、承载力强、整体性好、建筑过程用钢量偏少等。
现浇钢筋混凝土剪力墙结构,除了承受楼板传来的竖向荷载外,还承受风荷载和水平地震作用。
剪力墙结构的抗侧刚度大,在水平力作用下的侧移较小,承载力较大,且整体性较好。
在近年的多次大地震中,剪力墙结构破坏很小,均表现出很好的抗震性能。
2、高层剪力墙结构的经济分析剪力墙结构刚度大,整体性好,用钢量较省。
在高层住宅中,开间均较小,分隔墙较多,采用现浇剪力墙结构可将承重墙减少,比较经济。
剪力墙外观整齐,没有露梁、露柱现象,便于室内布置。
另外,剪力墙结构的抗侧刚度大,结构周期小。
在结构设计中应保证剪力墙结构满足国家规范关于结构水平位移和地震力的要求,做到安全适用,经济合理,就必须在实际工作中有所判断,将结构水平位移和地震力控制在合理的范围内。
3、探析高层剪力墙结构设计的布置原则及注意要点3.1高层剪力墙结构设计的布置原则剪力墙结构一般都是应用于超高建筑和高层建筑,而在高层建筑结构中,结构位移是结构设计的一个主要指标。
其中包括层间位移比和竖向层间位移角。
另外,伴随着住宅建筑高度的不断的增加,水平的荷载作用效应起主要控制作用。
而剪力墙在平面内有很大侧移刚度,所以剪力墙是承载着来自高层建筑的绝大部分的水平作用和水平剪力。
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
关于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计绿色建筑是指与周围环境相协调、能耗低、资源利用率高、室内空气质量优良、建筑群体运营费用低廉、可持续发展的建筑。
在建筑设计中,高层剪力墙是常用的结构形式之一。
本文旨在优化设计高层剪力墙结构,使其更加符合绿色建筑的理念。
一、高层剪力墙结构概述高层剪力墙结构分为外框剪力墙和内核剪力墙。
外框剪力墙是指外围结构构成的剪力墙,内核剪力墙是指内部结构构成的剪力墙。
剪力墙由混凝土构成,具有高承载力、耐久性强、抗震性好等特点。
1. 结构布局优化在设计高层剪力墙结构时,应该考虑建筑的整体平衡和功能分区的需要。
在布局中合理考虑空间分隔,让结构重点分布在高压区域,降低建筑周围的压力集中。
通过合理分配剪力墙、梁、柱和楼板等结构构件的布局组合,减少结构重复性和冗余性,实现节能降耗。
2. 熟练掌握计算和分析参数剪力墙的设计参数包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度等,在设计中要事先确定好这些参数,并熟练掌握这些参数对结构分析和设计的影响。
通过精确分析结构的力学性能,采用先进的数值计算软件,确定适当的材料和结构形式,确保高层剪力墙的抗震性和总体稳定性。
3. 采用节能材料和技术在高层剪力墙的设计中,采用节能材料和技术是非常重要的一点,可以大幅降低建筑的能耗和运营成本。
例如采用高效隔热材料,减少热量散失;采用太阳能光伏发电技术,减少电力消耗。
在设计过程中应该将这些节能因素纳入考虑,以确保高层剪力墙达到最佳的节能效果。
4. 提高施工质量在施工过程中,施工质量将直接影响高层剪力墙的抗震性能和稳定性。
因此,应该在设计之初就考虑到施工工艺和材料,以确保施工质量和操作的有效性。
建筑师和结构工程师应该对建筑监理的角色充分重视,配合监理和施工方,保证高层剪力墙的施工质量和安全性。
三、结论在绿色建筑的设计中,高层剪力墙结构设计是必不可少的一环。
通过对结构布局的优化,计算和分析参数的熟练掌握,采用节能材料和技术,提高施工质量,可以实现高效节能的目的,推进绿色建筑的发展,为人类创造一个更加美好的未来。
绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计
绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计摘要:根据绿色建筑理念,高层建筑剪力墙结构优化设计的核心是在满足建筑使用功能和结构体系抗震性能的前提下,尽可能降低材料消耗,从而减少整个结构体系的实际碳排放。
对于高层建筑来说,结构性能会受到许多因素的影响和控制,如周期与周期比、振型有效系数、顶点位移等。
基于绿色建筑理念的高层建筑剪力墙结构优化设计能充分体现优化方案的绿色环保、安全性和经济合理性。
关键词:绿色建筑;高层剪力墙;结构;优化设计1分析了剪力墙结构的基本性能1.1剪力墙结构的应力分析一般来说,从外观上可以直观地看出,剪力墙结构垂直于地面,完全垂直的结构也包含一个臂梁。
臂梁是一种空腹悬挂结构,在住宅建筑施工过程中,大多数剪力墙与框架结构相结合。
因此,当住宅建筑受到外力作用时,剪力墙结构会因抗压性能差而发生弯曲。
如果经常存在外力,剪力墙的弯曲程度会加深。
1.2剪力墙结构的有限刚度由于剪力墙与框架结构相结合,其刚度有限,不能承受无限的重量或力。
然而,剪力墙结构的刚度在外力或承载力的作用下处于单线变化过程。
如果要调整框架-剪力墙结构的刚度,需要注意基础的弯矩比。
最小框架-剪力墙刚度将伴随左右基座80%的弯矩。
因此,在一个特殊的地理位置,如果你想让住宅建筑能够减震、抗灾,你需要提前设置抗震等级,并通过其他辅助手段达到预期的抗震标准。
1.3剪力墙结构的抗震性能根据《抗震设计规范》中相应的规章制度,有关部门人员对剪力墙结构的抗震等级做出了规范,并建立了具体的抗震标准依据。
当住宅建筑工程施工涉及钢筋结构工程时,切记遵守相关抗震规范和规定,以确保住宅建筑中剪力墙结构的抗震性能。
因此,在工程施工设计过程中,基于框架结构的剪力墙结构的刚度是非常重要的。
2绿色建筑建筑工程施工使用期限内,对资源进行最大限度的节约,例如土地资源、水资源、建筑材料等,对环境尽可能地保障以便最大限度地降低污染,为人们建造舒适、健康以及高效的建筑物,同时与自然和谐共处的建筑,即绿色建筑。
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高层住宅剪力墙结构优化设计
发表时间:2017-06-16T13:25:15.897Z 来源:《建筑知识》2017年6期作者:王臻
[导读] 现如今我国高层住宅基本都是钢筋混凝土结构,而剪力墙结构在其中又占有重要的比例。
(太原市建筑设计研究院山西太原 030002)
【摘要】剪力墙结构是民用高层建筑的主要形式,因此高层建筑剪力墙设计不仅要满足结构安全、材料用量少等一系列要求,还应做到结构体系受力合理、功能适用。
那么剪力墙的结构优化就是剪力墙设计的重点,其目的不仅仅是达到体积最小或者重量最轻,更重要的是要达到一种资源合理的优化配置。
本文就是从剪力墙的特点,设计理论和方法,优化设计几个方面来进行分析。
【关键词】剪力墙;结构特点;优化设计;高层建筑
【中图分类号】TU398 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544(2017)06-0010-02
1.概述
现如今我国高层住宅基本都是钢筋混凝土结构,而剪力墙结构在其中又占有重要的比例,那么在整个建造过程中剪力墙的合理优化将会降低工程造价。
那么我们就应当清楚剪力墙的结构特点,并根据这些特点对剪力墙做出更加合理地设计,来实现剪力墙结构在实际应用中的优化。
2.剪力墙的主要特点
在工程中由剪力墙组成的能承受竖向和水平作用力的建筑结构称为剪力墙结构,在现代建筑中剪力墙结构常用来代替框架结构中的柱,来承担竖向荷载的作用,同时又能对结构的水平地震力起到有效的抵抗作用。
剪力墙主要承受平行与墙面的水平作用力,结构优点是整体性好,刚度大,抗震性好,既能承重又能围护,受到水平作用力侧移小等优点。
剪力墙的整体性好在于梁,柱等等没有外露和凸出,这便让房间更加完美,方便用户自行布置,但它的缺点在于墙体之间距离较小,无法形成大的房间,对于一些需要大空间的用户不适用,在经济效益上也没有优势。
剪力墙平面内的的刚度很大,有利于结构的稳定。
3.剪力墙优化设计
3.1 一般剪力墙经济指标
目前,随着我国经济快速发展,城市建设也越来越快,我国许多城市的建筑楼层也越来越高,而随着楼层的增高,建设需要投入成本越大,许多高层建筑中因为剪力墙结构造价高,高层建筑也不利于施工。
例如在8度区一个30层高100的高层住宅建筑中,钢筋总用量为70kg/m2,混凝土含量为0.75m3/m2~0.90m3/m2,再加上混凝土运输,模板以及各种垂直运输设备等费用,其结构部分造价约为1500元/m2左右。
其中地下部分占40%,地上部分占60%。
造价相对于一般的的高层建筑每平米要高30%左右。
所以由于建设单位的制约,结构抗震由于成本高而不得不降低要求,那么剪力墙结构的优化就更加的重要了。
3.2 抗震优化设计
高层剪力墙结构如果底层刚度同上部刚度之间的差距较大,一旦发生地震,就会造成底部出现突出的集中变形,对剪力墙结构造成严重的破坏;但一般地震作用造成的破坏都处于底部加强区,那么在设计剪力墙结构时,我们既要考虑它的经济适用型,还应根据抗震的要求严格的控制剪力墙底部刚度与上部刚度的比例。
3.3 结构设计优化
在剪力墙结构中,我们一般都是将剪力墙沿着主轴方向和其他方向双向布置,形成一个个空间。
但是随着楼层的高度不同,对于剪力墙结构的要求也有所区分。
例如对于20层以下的高层住宅,一般都是采用的方法是将相邻两个开间的交界墙做成砌体墙,取消剪力墙。
这样既保证空间的灵活性,也起到较好的抗震性能。
对于20层以上的高层建筑,使用这种方法就造成结构偏弱,结构顶点位移和层间位移不能满足规范要求,结构不安全,这时就需根据结构初算模型,为了解决其刚度需求,可以将较长的墙体通过开设结构洞或增加连梁刚度,来达到既满足计算指标,又能带来实际中的剪力墙数量减小的效果。
4.剪力墙结构方法
现在结构优化的方法主要有两种:
(1)数学规划法:通过设计一个能够适应各种工况下的目标函数,并在这过程加入如强度、刚度、稳定、温度等一系列不同的约束条件。
用目标函数的变量来表示这些约束条件,从而通过数学计算评价各种设计的好坏。
此方法多用于理论研究及实验室中。
(2)准则法:就是通过结构力学的原理,建立一些最优法则来处理应力、位移、平率和临界力等约束条件。
它使用的结构范围更加广泛,算法更加简单。
这种方法不会随着结构的复杂和变量的增加而有太大的变化,在实际应用中得到广泛运用。
准则法常见的有两种:一是满应力法,它是直观准则法的一种,建立在直观的物理概念上,是最早也是最简单的优化设计方法,他首先是通过估算来建立结构的设计方案,然后通过设计各种变量,根据力学方法算出各种工况下的满足值,再将这一数值与材料的容许只进行对比,进一步改进设计方案。
二是齿行法,它是在满应力法的基础上增加一种射线步,射线步冲坐标原点出发进过设计点,再沿射线方向回到约束曲线,形成一个锯齿状的图形。
通过直观的图形我们跟容易找到最有点,提高设计精度。
经过大量工程实践,得出了以下几个方面:
(1)加强周围墙体的刚度,其中最有效的是加高外墙的连梁高度,可以利用外墙窗台将连梁上翻做高,且不影响建筑功能。
(2)将建筑做法仔细筛选比对,尽量减小楼层荷载,将结构上部楼层的墙截面减小,减轻上部的鞭稍效应,同时减轻结构自重,从而吸收的地震力也变小,带来的好处不言面喻。
(3)现在许多户型凹凸比较大,在设计时尽量将结构体系明确,建筑方案在Y方向设置可以连通的内墙,可以加大对这个方向的贡献,便于将两个方向的刚度平衡。
(4)严格控制短肢墙的比例,同时也利用现阶段高强混凝土的特点,可以在满足规范要求的前提下尽可能地贴近底部几层的轴压比。
(5)做好结构的试算,根据结果去掉贡献小的,也就是受力不合理的,尽量保留通长的墙肢,但是也要注意墙长不要超过8米;保留角部的墙肢,做到两个方向均衡受力。
(6)在施工图设计中,在暗柱纵筋中使用两种不同直径的钢筋,贴近配筋率,满足箍筋肢距的同时控制暗柱的配箍率,尽量贴近规范要求;控制梁的宽度,不设置大于300的梁,从而可以使用3肢箍,梁在计算模型中根据实际情况选取铰接,也可减小配筋;对楼板可以使用塑性算法,从而大大降低配筋量;基础设计中,尽量减小外挑长度,因为基础在大部分情况下是按板厚构造配筋,所以满足有限元分析的条件,尽可能的减小板的厚度;在主体结构外部的造型,尽量做成混凝土构件,因为二次结构即费时间也费人工,不利于整体的优化。
(7)桩设计时应建议甲方做场地外的破坏性试桩,从而对地勘资料的修正和打桩单位的配合比等都有参考资料,设计也可充足利用场地的特性进行,做到提高桩的承载力的充分利用;在桩平面布置时,注意在楼座的外墙可适当多布置,内部可布置稀疏一些,从概念上进行变刚度调整,从而达到满意的效果。
5.小结
随着社会经济的发展,我国一些城市为了跟好的利用现有土地资源,都采取了建设一定的高层建筑来缓解土地资源的紧张,对于这些高层住宅剪力墙结构是其重要的组成部分。
高层住宅建筑之所以常使用剪力墙结构是因为剪力墙结构不仅仅具有综合性强,抗侧、抗扭刚度大,小震作用下变形小,承载能力大;合理设计的剪力墙具有良好的延性和耗能性能,大震作用下破坏程度低的特点,这也是剪力墙被广泛使用的原因。
如何做到剪力墙数量适中,空间利用更加灵活,使它经济指标和结构性能达到最优、那么优化设计剪力墙结构已成为结构设计师的重要目标。
参考文献
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