本文摘要：住宅設計論文從結構布置及配筋構造等方面對該工程進行優化處理，經初步計算其最終含鋼量約為42kg/m2左右，或許還有優化的潛力，這還需在今后的工程實踐中不斷分析和總結�？傊�，對于低烈度區剪力墻結構小高層建筑，因其地震作用力較小結構剛度較大，在結構設
住宅設計論文從結構布置及配筋構造等方面對該工程進行優化處理，經初步計算其最終含鋼量約為42kg/m2左右，或許還有優化的潛力，這還需在今后的工程實踐中不斷分析和總結�？傊�，對于低烈度區剪力墻結構小高層建筑，因其地震作用力較小結構剛度較大，在結構設計中可優化空間極大，結構設計師應有精益求精的責任感和成本控制意識，對結構方案進行多方位分析對比，從整體結構布置到細部構造措施上尋找技術和經濟的平衡點，最終才能創造出符合市場需求的優秀作品。
《住宅科技》(月刊)創刊于1980年，系國家建設部主管、建設部住宅產業化促進中心與上海市房地產科學研究院聯合主辦的國內外公開發行的科技類學術期刊。《住宅科技》以住宅建設全過程的科技問題為內容，宏觀與微觀結合，理論與實踐并重，學術性與實用性兼顧，宣傳國家住宅建設技術政策，報道住宅產業優秀成果，以科技進步推動住宅建設產業化。《住宅科技》被北大1992版核心期刊收錄。
[摘要]：本文結合工程實例對低烈度區小高層剪力墻結構設計進行優化和改進，提高設計產品的性價比、降低結構成本，對剪力墻結構住宅設計提出優化建議，供設計人員參考。
[關鍵詞]：小高層、剪力墻結構、優化設計
1 前言
剪力墻結構高屋住宅具有剛度大、整體性好， 體型簡潔、用鋼量少等優點， 目前已成為高層住宅采用的主要結構形式。但是，由于剪力墻平面布置的局限性使得建筑內部平面布置不靈活，且結構整體自重較大。因此， 在高層剪力墻結構設計中， 既要滿足建筑使用功能和相關規范要求，又要控制含鋼量，優化設計就成了一個必不可少的手段，尤其是低烈度區的小高層剪力墻結構，可優化空間很大。
2、工程結構概況
本工程位于重慶市江北區，設防烈度為6度，II類場地，基本風壓為0.4KN/m2，該小區由七棟住宅和一個地下車庫組成，住宅樓為地下2層地上11層~13層剪力墻結構，抗震設防類別為丙類，剪力墻抗震等級為四級，墻體厚度均為200mm，各棟住宅標準層基本一致，單層建筑面積約為890m2，選擇其中一棟13層進行結構優化設計。
3、結構平面布置的優化。
建筑方案確定后，結構的選型和布置至關重要，任何建筑體型都可能有最規則的和最經濟的結構布置方案，尤其針對小高層剪力墻結構，墻肢布置應多方位比較和推敲。較一般高層而言，小高層剪力墻墻肢不宜過長，且盡量控制短肢剪力墻數量。本工程分別列舉了兩種結構布置方案，如下圖1和圖2所示。
圖1 剪力墻布置方案一 圖2 剪力墻布置方案二
以上兩種結構平面布置中方案二是在方案一基礎上優化后，其主要表現在如下幾個方面：①小高層結構底層墻肢軸壓比較小，在滿足計算需要的情況下盡量減少墻肢數量，減小墻肢長度，一般墻肢長控制在8倍墻厚為宜，同時應避免形成短肢墻力墻，而增大墻身構造配筋率。②因整體結構剛度較大，筒體部分可適當弱化，將部分連續長墻分為若干墻肢，既可減少墻肢數量，又可避免扭轉影響。③墻肢布置時，避免出現十字形墻，盡量將Z形、[形或T形墻調整為L形墻，這樣可有效減小邊緣構件截面和相應配筋量。圖3分別為矩形、L形、T形及十字形構造邊緣構件配配方式，從經濟角度前者明顯優于后者。另一方面，嚴格控制墻肢短方向長度，節省不必要的構造配筋，本工程墻肢短邊一般控制在600~800mm之間。④結構平面布置中，對于小跨度板上隔墻下次梁可以取消，在不影響建筑功能的情況下，可將部分隔墻墻厚改為100mm，以減小結構荷載，增大使用空間。
4、結構計算結果分析對比。
對二種布置方案采用PKPM結構系列軟件進行計算，對輸出結果分析整理如下表1所示：
表1 兩種方案計算結果對比
計算結果 結構總質量(t) 自振周期 周期比 最大層間
位移角 最大位移比 最小剪重比 最大軸壓比
方案一 15330 T1=1.1206
T2=0.9802
T3=0.9553 0.852 1/3920 1.24 1.27%(X向)
1.40%(Y向) 0.52
方案二 14950 T1=1.3729
T2=1.3230
T3=1.1241 0.818 1/2730 1.29 1.00%(X向)
1.13%(Y向) 0.59
根據計算結果分析，采用方案一時原結構總質量、側向剛度及剪重比偏大，層間位移角及墻肢軸壓比偏小，均存在可優化空間，采用方案二優化后結構位移比、位移角及墻肢軸壓比均有所提高，剪重比相應減小，但都在規范限值范圍內，墻肢剛度及承載力得到充分發揮。根據以上分析比較，兩種方案計算結果從技術角度均合理，但從經濟角度，方案二明顯要優于方案一。
5、其它優化措施
(1)邊緣構件計算配筋結果的合理性判斷。因剪力墻墻肢布置及截面大小受建筑限制，其部分邊緣構件計算配筋PKPM輸出結果可能偏大，不可盲目地按此結果進行配筋設計，可先采用剪力墻組合配筋方式對該邊緣構件計算復核，計算結果會大大減小。
(2)適當減少配筋歸并，細化設計。本工程樓層梁配筋標準層由原來三個增加到五個，同一標準層計算配筋不應相差太大，以免增加鋼材用量。同時，減少豎向邊緣構件歸并數量，嚴格按實際計算需要配筋，不盲目地放大或減小。此外，本工程剪力墻無約束邊緣構件，構造邊緣構件一般按規范最低要求設置豎向筋和箍筋。
(3)控制梁板截面及配筋。本工程除筒體周邊范圍及客廳大跨度板以外，所有樓面板板厚為100mm。屋面板厚為120mm，屋面板配筋采用分離式配筋附加溫度鋼筋網片形式。因樓層梁大部分為構造配筋，除外立面有特殊要求外，所有樓層梁均控制梁截面大小，次梁最小尺寸120X300，主梁最小尺寸200X400，對連梁超筋時可采用降低梁高或內力調幅方式解決，梁負筋盡量采用小直徑鋼筋。對于跨度較大的懸臂梁，上部計算配筋較大，而其彎矩內力都是急劇下降的，因此，可將角筋伸至梁端，其余鋼筋尤其二排鋼筋均可在中部截斷，既節省鋼筋又方便施工。
(4)建筑與結構材料的合理選擇。本工程結構剪力墻混凝土等級3層以下為C40，其余各層為C30，梁、板及樓梯構件混凝土等級為C25。結構構件除構造配筋外均采用高強度受力鋼筋，以減少計算配筋量。填充墻采用容重小于8KN/m3頁巖空心磚砌體，下沉式衛生間采用陶粒混凝土輕質材料回填，以減輕結構荷載，減小地震作用，
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