高层住宅剪力墙结构含钢量控制与计算方法

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民用住宅在我国建筑行业中属于最常见的建筑类型。在如今寸土寸金的时代,开发商为了能使利率最大化,往往优先选择建筑密度较大(容积率4),层数较高,且又不超限的近百米建筑。这类建筑的结构选择基本上为纯剪力墙结构。因此,如何为这种最常见的近米建筑做好结构方案,直接影响到其含钢量的大小,即成本的控制。对于同一个建筑方案且又设计条件相同,因结构设计师的水平高低、假设不同、及保守程度不同等条件,最终设计出的结构图纸含钢量可能会有很大差异。如在大连市区,已建高层民用住宅标准层的含钢量从45kg/m2-55kg/m2不等。作为开发商都希望自己建设成本控制在行业平均水平以下,但在图纸审核时却不清楚含量钢高在什么地方。因此,本文针对这一现状,通过对某高层纯剪力墙结构的工程计算实例,分析大连地区同条件下的剪力墙结构民用住宅的含量钢特点,并研究各种因素对其影响程度,最终找出该条件下最经济的含钢量。本文的工作及主要结论如下:1.结构设计以建筑方案为依据和基础,其方案对结构的选型及布局有着非常巨大的影响。如建筑方案中出现了严重不对称,墙体交错过多,建筑高度、长度超限,或平面局部凹凸量过多等情况,必然会给结构设计带来巨大的困难。最终造成剪力墙布置量过大,配筋过多,甚至超筋超限等情况。2.本论文中所研究“高层民用住宅剪力墙结构”中,主要涉及的现行规范中的要求包括对剪力墙结构的扭转、位移、构造、抗震等控制要点的要求,对地震力相关的系数、计算、抗震构造措施的要求,对恒、活荷载的取值,风载的计算以及风洞试验等要求,对于混凝土构件的强度,耐久性等相关要求。3.结构的合理布置有很多的理念及经验,主要是为了满足三个标准, “刚度中心与质量中心近量接近”为了使结构扭转位置达到最小;“刚度变化均匀”防止刚度突变造成的应力集中: “结构自重的控制”会直接影响到荷载力及地震力的大小。4.根据建筑方案、结构相关规范条款的约束,以及结构布置本身的合理性等一些前期基本条件,本文根本上诉因素进行分析计算,找到各主控因素的变化对含钢量的影响程度,推导出一个可以估算出含钢量标准的公式,此公式为本论文和核心结论。
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