高層住宅鋼筋混凝土剪力墻結構優化設計探析

陶堅毅

摘要：隨著近幾年建筑行業的迅速興起，土地的可使用面積也越來越少。為了滿足人們日益增長的居住需求，人們對于高層住宅的建設每年都在增加。這就需要對于現有的建筑技術進行改進，進而滿足高層住宅的需求，在所有的建筑施工技術當中，鋼筋混凝土剪切力墻結構在所有的高層結構當中是應用最為廣泛的，但是由于現有技術的限制，對于其經濟價值有待提高。本文主要對于高層剪力墻結構的設計進行了分析和優化建議。對于提高我國剪力墻結構的合理性有一定幫助。

關鍵詞：高層住宅；結構優化；剪力墻

房地產開發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，提高其合理的經濟價值。所以采用剪切墻作為施工建設的主體，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。為了滿足當代人們住宅的需求，進而對于現有的施工技術進行優化，達到減少建設成本的目的。

一、傳統的剪切墻體結構的布置

（一）剪切墻以及柱子的布置

在傳統的剪切墻中，墻中鋼的用量大概是百分之四十到六十五之間，墻柱子的布局根據滿足抗側和抗扭剛度的原則進行設置。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條件的情況下，柱子的數量應盡量減少，使得空間范圍比較大，整體感覺寬敞明亮。

（二）梁板布置

根據建筑行業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、傳統的剪切墻體分析

（一）結構試算

首先根據原有的結構布局，建立一個初級的結構模型。然后以一個標準層為基準，在計算機上輸入梁板墻柱的載荷，根據層數以及層高進行簡單的拼裝。然后輸入外部的環境，進行簡單的計算，比方說地震參數或者是風荷載等把試算的結果代入計算周期進行第二次的計算。根據實驗結果，分析周期比，位移比等各種指標參數，看能不能滿足基本的規范要求。

（二）計算調整

在傳統的結構試算過程中，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整。而在實際的調整中，出現計算調整的因素非常多，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。因此在調整時候一定要結合實際的要求進行操作，這樣才會有實際的意義。

（三）計算中小問題處理

在整個傳統的計算中除了大體的模型以及必要參數修正外，就是局部的細小問題的處理。比方說剪切墻拐角處的小墻剁，一般根據實際的經驗，長度不大于0.4米，根據實際的建模也可以不用建立此構件[2]。另外就是對于框架當中的剪切力墻要及時進行調整，比較普遍的是折減連梁內力，因此在實際的操作當中有選擇性的配筋設計。

三、對于剪切墻結構進行優化

（一）墻體材料采用輕質的材料

隨著時代的發展，建筑行業在時代當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。而在實際的隔墻當中盡量采用比較輕質的材料以及綠色環保沒有污染的材料進行施工，輕質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，以減少計算當中配筋量。尤其是現代隨著機動車位的不斷增加，為了達到最基本的要求，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，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中的門窗以及門洞，一般在計算當中，墻體的載荷是可以扣除的。在具體的設計當中，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。同時采用當代比較先進的施工工藝，對于主體模型進行精確的計算以及細節方面的修改。一般而言，其中參數的修改是根據具體的施工經驗的理論值作為依據的。只有這樣，才會在實際的計算當中，不會偏離實際情況太多，模型的設計才會有意義。

（五）受力的變化分布并制圖

一般情況下建筑施工當中材料受力是常見的問題，但是在實際的施工當中，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行受力分析，找到受力的范圍值，并且對于其制作相應的圖表。只有這樣在實際的施工當中參考其受力分布圖進行實際的施工，不斷加快施工的進程，對于整體的施工質量也會有更好的提高。

四、結束語

本文通過對實際高層建筑剪切墻體的優化以及結構分析，我們清楚的知道了在實際的結構優化并不是呆板的按照規則進行執行，要物盡其用，好鋼用在刀刃上，充分地發揮材料的整體性能。對于影響材料的性能，以及關鍵性的部位的計算，尤其是比較弱的環節，要重點的關注，做到心中有數，突出重點部分。在建筑初期的設計人員就應該參與進來，確定剪力墻以及梁柱的基本位置。只有正確的設計理念才會使得建筑更加安全以及實用。經濟合理的結構設計在滿足業主限額設計要求的同時，確保了建設的整體質量。

參考文獻：

[1]林嘉達.高層住宅建筑中的短肢剪力墻體結構體系[J].建筑工程技術與設計，2015（19）：14-19.

[2]尚世宇.溫度場對高層建筑結構影響的分析方法[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構魯棒性量化分析[D].湖南大學，2017.

（作者單位：華匯工程設計集團股份有限公司）