高层住宅剪力墙的合理布置

高层住宅剪力墙的合理布置
摘要：本文以8度抗震设防区一幢高层住宅剪力墙的布置为例，分析了高层剪力墙结构不同墙体间距方案对结构的抗震性能和材料用量等的影响。关键词高层住宅剪力墙墙体间距周期位移
工程概况
本工程为住宅发展中心筹建的一幢高层住宅，大楼建筑面积为23400m2，地下2层，地上24层，顶部设有2层塔楼，建筑物总高78.6m。其中，标准层层高2.8m，因没有设置设备层，故十二层及二十四层的层高为3.2m，地下一层层高为3.0m，地下二层层高为3.6m。平面形式为对称蝶形，采用剪力墙结构体系。据工程地质勘察报告，该场地土为Ⅱ类土，需按8度抗震设防，建筑物抗震等级为二级，采用筏板基础， 埋深7.4m。±0.000以下墙体厚均为300mm，±0.000以上内、外墙厚均为200mm，填充墙采用加气砼砌块。砼标号十三层以下均为C35，十四层以上均为C30。
2 剪力墙布置分析
剪力墙结构平面布置应根据建筑的使用功能、墙体构件类型、施工工艺及综合经济技术指标等多种因素加以确定，就本工程而言，墙体布置按承重情况可分为小开间横墙承重(方案一)和大开间横墙承重(方案二)两种方案。为了对本工程进行优化设计，使结构设计既符合现行规范要求，又达到经济合理，对大小开间横墙间距两种布置方式、结构的力学性能和经济指标的影响进行了比较。
　2.1 小开间横墙承重方案(方案一)
采用方案一，每开间都有剪力墙(见图1)，因结构不是双轴对称，所以应考虑扭转耦联作用。计算时，采用9个振型，计算结果见表1。从这些结果中可看出，采用小开间剪力墙布置，基本自振周期较短，结构的抗推刚度和抗扭刚度较大，相应的地震作用也较大。同时，墙体开间小，建筑布置也受限制，不够灵活。墙体过多，用的材料也多，楼房建设费用也要增加，而且墙体自身的承载力不能得到充分发挥和利用。从抗震性能讲，结构越刚，地震作用越大，墙体损坏后，才能减小地震力，如果墙体的延性设计不当，就容易产生脆性破坏。
　2.2 大开间横墙承重方案(方案二)
随着先进技术的发展，各种新型轻质高强、隔热和保温墙体材料的广泛应用，人们对居住空间舒适程度的要求越来越高，结构的承重墙体开始向大开间过渡。对于本工程，为了使结构设计能在满足规范要求的前提下更趋合理，决定采用方案二。首先，去掉个别砼墙，每两个开间(甚至更多开间)仅设置一道钢筋砼承重横墙(见图2)，墙体间距一般为6m～8m，墙体布置由小开间变为大开间，减少了钢筋砼墙体的总数量，墙体总长度由440.56m减少至372.76m，即墙体面积相当于原面积的84.6%。其次，采用砖墙砌筑窗台墙，减小了多墙肢连梁的刚度。最后，对于某些较长墙肢，因刚度过大，采用开设结构洞的办法解决。
　　经分析可得出如下结论：钢筋砼墙体数量的减少，不仅有利于建筑的灵活布置，增大使用面积，方便用户，而且钢筋及砼用量减少，省材料，自重轻，降低结构造价。就上部结构而言，采用方案二可节约864m3砼和80t钢筋，从而节约投资50万元。同时，结构的水平抗推刚度减弱，柔度增加，其自振周期比方案一长，结构的变形也大，而结构底部的地震剪力和地震总弯矩由于结构自身刚度的减弱比方案一小。墙体重量适中，墙体配筋率适宜，结构和基本构件的延性增加，抵抗地震作用的能力提高。
　3 结束语
总之，在高层剪力墙结构中，剪力墙的数量既不能过多，也不能过少。墙体数量过少，结构的变形过大，非结构构件的损坏比较严重，且在平面内楼板刚度无限大的假定也会不满足。反之，如果剪力墙的数量太多，会使结构的刚度和重量都增大，不仅材料用量增加，而且地震力也增大，所以剪力墙的数量应合理确定。本文通过一工程实例的分析可看出，无论从结构特性还是从经济技术指标来讲，在剪力墙结构中，应首选大开间横墙布置方案。