剪力墙结构用于小高层住宅的技术经济

剪力墙结构用于小高层住宅的技术经济分析陆路，赵钢，杨明杰(沈阳都市建筑设计有限公司辽宁沈阳110015)[摘要] 本文通过对小高层住宅常用几种结构类型的技术经济对比，探讨了剪力墙结构用于小高层住宅的技术性及经济性。针对目前设计存在的问题，对剪力墙结构的设计提出了“剪力墙面积比控制”及“构造配筋控制”的概念。[关键词] 小高层住宅剪力墙面积比构造配筋TECHNICALANDECONOMICALANALYSISOFSHEARWALLSTRUCTURESFORSMALLTALLBUILDINGLuLu,ZhaoGang,YangMingjie(UrbanArchitectureDesignCO.,LTD.Shenyang,110015)前言随着房地产业的不断升温，地价迅速上涨，如何提高建筑容积率、在有限的土地上增加建筑面积成为房屋开发商最关注的问题，因此小高层住宅的比例较以往增加很多。同时，市场竞争日益激烈，如何减少用钢量，降低造价，成为竞争成败的关键。本文阐述了小高层住宅各种结构类型的特点，参照笔者近年设计的工程实例，分析了剪力墙结构相对其它结构类型用于小高层住宅的技术性与经济性，对剪力墙结构的设计提出了“剪力墙面积比控制”及“构造配筋控制”的概念。技术性分析小高层住宅一般指9~18层的二类高层住宅，目前小高层住宅的结构类型主要有：框架结构、框剪结构、异形柱框剪结构及剪力墙结构。框架结构一般设计为双向梁柱抗侧力体系，它的优点是建筑平面灵活，施工速度快，延性及抗震性能较好，缺点是整体刚度小，相对水平位移大。而且，对高层住宅而言，梁柱截面有的较大，室内局部净高较低，露梁露柱，有碍观瞻。框剪结构在框架结构的基础上增设了局部剪力墙，改善了整体刚度小、水平位移大的缺点，但室内空间没有改善，露梁露柱。异形柱框剪结构采用的是小柱网，把框架柱做成L形、T形及十字形等异形柱，有效地隐藏了室内观感较差的梁柱，使得室内空间无梁无柱，便于使用。但是由于异形柱本身抗震性能不好，因而现行规范[2]对其要求相对较严，致使用钢量较大，而且异形柱框剪结构规范[2]限制总高为45m，也使其应用受到限制。剪力墙结构应用很广，相比其它结构类型，剪力墙结构用于小高层住宅技术成熟，且有以下优势：1）整体刚度大，抗震性能非常好，水平位移小，居住舒适；2）建筑平面灵活，室内无梁无柱，有效改善室内空间；3）对底部大开间的临街住宅，可采用框支转换，方便使用；4）抗震等级低，不需设置约束边缘构件，有效降低用钢量；5）配合轻质墙板，可以增大剪力墙间距与板跨，有利于高强材料的使用，降低成本。经济性分析根据近几年已建工程的反馈信息统计，小高层住宅按不同结构类型的单位用钢量（不含基础部分用钢）为：框架结构30~35kg/m2，框剪结构33~38kg/m2，异形柱框剪结构37~45kg/m2，剪力墙结构40~50kg/m2。由于框架结构与框剪结构在使用上，室内空间较差，而剪力墙结构自重大，混凝土、钢筋用量多，所以近年在设计中异形柱框剪结构被广泛采用，占据了较大的优势。对此，笔者持不同观点。以沈阳明城花园为例，该工程为十八层剪力墙结构，2003年设计，现已封顶并即将投入使用。该工程剪力墙面积比（剪力墙总面积占楼层面积的比例）约为3.5%，剪力墙厚160、180、200mm，剪力墙的水平及垂直分布钢筋均为φ10，墙体总配筋率为0.8%，单位用钢量（不含基础）为28kg/m2。目前剪力墙用钢量偏大，笔者认为有两个设计问题：1）剪力墙结构设计普遍较保守，缺乏概念设计，墙体布置多而厚，对布置剪力墙的多少没有衡量标准；2）剪力墙配筋不按计算，不论墙厚薄，剪力墙钢筋直径最小为φ12，远远超出计算及规范要求。对上述两点，笔者有针对性地做了一些工作：1）按“剪力墙平均轴压比0.5，单位面积重力荷载15kN/m2”编制了不同混凝土强度等级相应的剪力墙面积比，如表1。从表中可见，剪力墙面积比为3.2%时，18层住宅的剪力墙平均轴压比即可达到0.5。如果整体结构的相关参数在合理范围，计算结果未出现超限现象及其它不合理现象，这个结构方案是可以接受的，没必要再增加剪力墙。增加剪力墙只会增加整体结构的刚度，加大地震反应，进而影响剪力墙配筋，导致用钢量增加。2）小高层剪力墙结构均为三级抗震等级，剪力墙基本为构造配筋，按《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]JGJ3-2002，可仅设置构造边缘构件，因此满足规范要求的最小配筋率0.25%（构造配筋）即可，表2给出剪力墙结构常用墙厚相应的构造配筋。所以说，用“剪力墙面积比控制”布置剪力墙，用“构造配筋控制”配剪力墙钢筋，剪力墙结构的单位用钢量及砼用量会大幅减少，经济性会明显改善。结论纽综上所述闯，小高层保住宅使用滔剪力墙结等构技术合你理，具有荣良好的经遭济性。在给设计上应厦选择合理粘的剪力墙软面积比，羽控制构造厦配筋率，木以有效地参降低结构棒造价，为未社会奉献牌出技术先扁进、经济袋合理的小桶高层住宅叼。部表孙1胞政不同混凝笨土强度等粘级相应剪庭力墙面积槐比疾轴压比痒0.5偶层数竿C20变C25洁C30课C35多10科0.03勾1爆0.02枝5姓0.02畅1卡0.01岗8祝12归0.03残8矮0.03像0.02瓣5签0.02劲2游14编0.04姓4系0.03驰5禁0.02酷9眯0.02撑5告16帆0.05悠0.04栽0.03艺4究0.02裂9港18另0.05授6机0.04饭5夸0.03胞8接0.03费2何表候2鉴身常用墙厚王相应构造版配筋胃墙厚腥构造配筋因相应钢筋槐面积虏实际配筋泡160惧400描2膝φ害8@20湿0(50陕3)研180漠450闪2完φ肥8@20狼0(50存3)床200活500匀2惠φ难8@20衡0(50乌3)纵220幅550疯2即φ灾8/10披@200敢(644互)遗250忆625究2刻φ强8/10虏@200户(644梨)军300静750橡2棕φ季10@2敌00(7鲁85)参考文献劈[1所]下《高层建筐筑混凝土咐结构技术武规程游》甘JGJ3剩-200读2携[2贪]滚《钢筋混烟凝土异形造柱结构技惩术