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大开间剪力墙优化案例

日期:2017/11/9 13:03:57 浏览次数:

一、工程概况 

本工程系山东某项目,地上23层住宅楼,设一层地下室。住宅标准层层高2.9米。 

本工程住宅采用钢筋混凝土剪力墙结构,地基基础采用钻孔灌注桩加承台梁基础。

本工程场地地震基本设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第三组,场地土类别为III类,场地特征周期0.55s;基本风压0.45kN/m2  ,地面粗糙度类别为B类。

二、项目优化方案

1.原设计方案:

         1)原设计结构方案采用的是小开间剪力墙,每一个房间均布置了剪力墙。 X方向最大层间位移角:1/1460,Y方向最大层间位移角: 1/1546。距离规范要求的最低层间位移角1/1000,有较大差距。说明结构刚度偏大,吸收的地震力偏大。

2)地上1-3层商业部分左侧突出部分结构原方案设计为框架结构,详见下图。但从施工图的配筋结果来看框架梁的纵筋配筋率很高,超筋现象严重。说明原设计方案不是很合理。


 

3)4层以上住宅部分1-1轴和1-33轴处LL-3截面尺寸施工图与结构模型中输入的截面尺寸严重不符。结构模型中LL-3的截面尺寸是200*400,实际施工图中200*1400。如此会造成实际受力结构与设计严重不符,连梁刚度偏大,剪压比超限严重,结构在强震情况下会导致剪切破坏先于弯曲破坏发生。存在严重的安全隐患。

4)原施工图部分楼板厚度过厚,导致配筋角度,且增加自重,不利于基础的安全。所有的板通长底筋距离规范允许的最小计算配筋还有30%的优化空间。

2. 优化方案

1)剪力墙布置优化:取消一部分墙体,换成结构梁上部砌筑填充墙,见下图红圈部分。缩短一部分墙体,砍掉的剪力墙同样换成填充墙。见蓝圈部分。优化后的结构,变成大开间剪力墙结构,经过重新运算,最大层间位移角达到1/1068,接近规范限值,刚度适中。地震反应较原设计减小很多。

 

2)连梁调整:原设计1-1轴和1-33轴处的LL-3经过试算,采用设缝双连梁,单梁尺寸200*300,成功的解决了剪压比超限问题。同时设缝连梁的大大提高了结构的延性。

3)商业部分框架结构取消,改为悬挑结构,梁受力方式发生变化,配筋大大减小,节约成本的同时受力更合理。

4)施工图优化:板底筋依据规范优化至6@140,比原设计8@200节省了20%。优化荷载后许多梁的配筋有所下降。

三、优化前后结果对比

楼层

原设计

优化后

差额

分项

钢筋重量

砼量

面积

平方含钢量

平方含砼量

钢筋重量

砼量

面积

平方含钢量

平方含砼量

平方含钢量

平方含砼量

单位

T


m2

kg/m2


T


m2

kg/m2


kg/m2

kg/m2

商业标准层

40.0 

282.8 

738

54.20 

0.38 

34.0 

226.7 

738

46.07 

0.31 

-8.13 

-0.08 

住宅标准层

24.1

183.64

641

37.60 

0.29 

18.7 

153.6 

641

29.24 

0.24 

-8.36 

-0.05 

四、项目优化成果总结

1. 提高结构安全度:通过调整优化结构布置,使结构各项计算指标更为合理;增加结构抗扭刚度;降低地震作用效应;减小结构自重,提高基础安全度。

2. 减少结构钢筋及混凝土用量:

商业标准层钢筋减少约8公斤/平方,混凝土量约减少0.08立方/平方;

住宅标准层的钢筋减少约8公斤/平方,混凝土量约减少0.05立方/平方。

剪力墙取消对应带来的模板工程量的节省也很可观。