剪力墙作为重要的结构抗侧力和承受竖向受力构件,布置是否合理,会很大程度的影响整体结构的经济性,因此剪力墙布置是结构优化过程中的重点,其中布墙率又是体现住宅剪力墙结构经济性指标的关键因素。 一、布墙率定义及经验值 业界普遍采用布墙率作为衡量剪力墙布置经济性的量化指标,布墙率为剪力墙面积与结构平面投影面积的比值 剪力墙投影面积随着楼层的增加,墙厚可能减薄,墙长也可能缩短。同一栋建筑,底部楼层的布墙率普遍大于上部楼层,只要控制标准层的布墙率就可以控制整个结构的不墙率,其他层根据指标和轴压比控制在较低水平即可。
剪力墙作为重要的结构抗侧力和承受竖向受力构件,布置是否合理,会很大程度的影响整体结构的经济性,因此剪力墙布置是结构优化过程中的重点,其中布墙率又是体现住宅剪力墙结构经济性指标的关键因素。
一、布墙率定义及经验值
业界普遍采用布墙率作为衡量剪力墙布置经济性的量化指标,布墙率为剪力墙面积与结构平面投影面积的比值
剪力墙投影面积随着楼层的增加,墙厚可能减薄,墙长也可能缩短。同一栋建筑,底部楼层的布墙率普遍大于上部楼层,只要控制标准层的布墙率就可以控制整个结构的不墙率,其他层根据指标和轴压比控制在较低水平即可。
实际设计过程中,由于地震作用,风荷载,房型和建筑高度等影响因素众多,布墙率离散性较大,从总多项目经验来看,基本在2.5%~8%之间,其一般值见下表所示。
结构布墙率经验值
6度(0.05g) |
7度(0.1g) |
7度(0.15g) |
8度(0.2g) |
8度(0.3g) |
|
<=60m |
4.0 |
4.5 |
5.5 |
6.0 |
6.5 |
60~80m |
4.5 |
5.0 |
6.0 |
7.0 |
7.5 |
80~100m |
5.0 |
5.5 |
6.5 |
7.5 |
8.0 |
二、影响剪力墙布墙率的因素
(1)抗震设防烈度
6度区小高层、普通高层(80m以下)和百米高层(80m以上)布墙率在2.5%到5%之间,7度区在4.5%到5.6%,8度区高层(80m以上)普遍大于6%。随着设防烈度提高,布墙率普遍提高,尤其是下限提高明显。
(2)房屋高度(层数)
房屋高度在25m到80m(即楼层9层到26层)随着层数提高,布墙率提高明显,每层提高0.1%~0.2%,楼层越高越不明显。
(3)特征周期
场地类别和地震分组决定特征周期,特征周期越大,则地震影响系数越大,布墙率越高。
(4)风荷载
某些地区当风荷载起控制作用时,风荷载越大,布墙率越高。
(5)房型规则程度
同一地区,相同高度的建筑布墙率相差在0.8%以内属于正常范围,主要是因为房型不同所造成的,因此合理的建筑平面也是影响布墙率的重要因素。
布墙率是个综合指标,综合反映整个建筑剪力墙设计的合理性。我们可以通过科学统计,得出不同条件下的合理布墙率。这样就可以知道,满足规范要求的前提下,最少应设置多少剪力墙。布墙率越低,经济性越佳,反之经济性越差。
其影响因素众多,需要有经验的设计师全面统筹考虑,多次试算才能达到最优。
三、减小剪力墙布墙率的措施
(1)剪力墙尽量在X向和Y向尽量拉通,提高剪力墙的有效性,并提高剪力墙利用率。
(2)剪力墙局部可布置4~6m的大开间区域,不用布置短墙,长墙有利于减少边缘构件个数,更经济。
(3)建筑方案设计时,其较为规则的平面布置,表现为内凹、外突较少,利于结构专业的剪力墙布置,且利于剪力墙长墙的布置(较短墙而言,长墙的边缘构件更少,配筋更少),另外平面规则利于轴线齐平,结构扭转效应会少。
(4)高宽比对结构成本影响也较明显,当高宽比超限时,结构设计经济性也较差。
(5)住宅设计时,剪力墙布置应遵循“两端、周边重点布置,中间、核心筒减少布置”原则,用较少的剪力墙数量保证结构抗震扭转指标满足要求。
四、剪力墙布墙率的案例
【案例一】陕西某结构
方案调整前:
方案调整后:
原设计标准层剪力墙面积为28.5.2m2,总面积528.1,墙地比,5.39%,优化后剪力墙面积为26.2m2,总长为11.5m,墙地比为4.96%,优化剪力墙8.8%,节省土建造价约12093元,合乎23元/m2,整个地块仅仅剪力墙节省约400万。
【案例二】
原设计标准层剪力墙面积为24.2m2,墙地比6.05%,优化后剪力墙面积为19.8m2,墙地比为4.95%,优化剪力墙18%,节省土建造价30元/m2。
五、小结
1、结构布墙率对结构造价有重要影响。
2、合理住宅结构布墙率为3%~6.5%。
3、合理的控制布墙率能节省20~35元/m2,取得较好经济效益。