高層剪力墻結構體系住宅混凝土用量預測方法思考

馬進生

【摘 要】隨著經濟的迅速發展以及科學技術水平的不斷提高，我國的建筑行業取得了較大程度上的進步，為我國國民經濟的發展以及科學技術水平的提高做出重要貢獻。然而，在國家房地產政策以及住宅產業化政策的推進下，土地變得日益稀缺。面對土地稀缺日益嚴重的問題，人們對建筑構造進行了一定程度上的轉變，逐漸向高空化發展，在這種環境之下誕生了多種高空住宅結構體系。而在這些結構體系當中，剪力墻結構憑借著自身的突出的經濟性指標以及優越的抗震性能成為主流。目前狀況下，人們對于高層剪力墻結構體系的研究日益深入，并取得一定的研究成果，但是仍然有一些問題具有較大的難度，高層剪力墻結構體系住宅混凝土用量預測便是其中一項。本文主要針對高層剪力墻結構體系住宅混凝土用量預測方法進行研究分析。

【關鍵詞】高層剪力墻結構；混凝土用量；預測方法

一、引言

近幾年來，我國經濟發展十分迅速，科學技術水平也取得了較大程度上的進步，在這種環境之下，各種新科學、新工藝、新技術層出不窮，我國的建筑行業抓住機遇，取得了一定的發展。然而，在國家房地產政策以及住宅產業化政策的推進下，土地變得日益稀缺。面對土地稀缺日益嚴重的問題，人們對建筑構造進行了一定程度上的轉變，逐漸向高空化發展，在這種環境之下誕生了多種高空住宅結構體系。而在這些結構體系當中，剪力墻結構憑借著自身的突出的經濟性指標以及優越的抗震性能成為主流。目前狀況下，人們對于高層剪力墻結構體系的研究日益深入，并取得一定的研究成果，但是仍然有一些問題具有較大的難度，高層剪力墻結構體系住宅混凝土用量預測便是其中一項。本文就針對剪力墻結構體系住宅混凝土用量的預測方法進行研究與分析，希望能給大家帶來幫助。

二、剪力墻與剪力墻結構

（一）剪力墻

剪力墻又稱抗風墻或抗震墻、結構墻。房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。防止結構剪切破壞。目前狀況下，主要存在著兩種剪力墻，分別是平面剪力墻和筒體剪力墻，平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結構、升板結構、無梁樓蓋體系中。為增加結構的剛度、強度及抗倒塌能力，在某些部位可現澆或預制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現澆剪力墻與周邊梁、柱同時澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結構和懸吊結構中 ，由電梯間、樓梯間、設備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。墻根據受力特點可以分為承重墻和剪力墻，前者以承受豎向荷載為主，如砌體墻；后者以承受水平荷載為主。在抗震設防區，水平荷載主要由水平地震作用產生，因此剪力墻有時也稱為抗震墻。剪力墻按結構材料可以分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、型鋼混凝土剪力墻和配筋砌塊剪力墻。其中以鋼筋混凝土剪力墻最為常用。

（二）剪力墻結構

建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時，這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名（抗震規范定名為抗震墻）。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻，因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。剪力墻結構體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，可建造較高的建筑物。剪力墻結構的優點是側向剛度大，在水平荷載作用下側移小，其缺點是 剪力墻的間距有一定限制，建筑平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建筑，另外結構自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板，可以不設梁，所以空間利用比較好，可節約層高。.剪力墻結構體系主要有三種類型，分別為框架——剪力墻結構、普通剪力墻結構以及框支剪力墻結構，具體情況見表1所示：

三、普通住宅建筑混凝土用量

①多層砌體住宅： 砼：0.3～0.33m3/m2

②多層框架： 砼：0.33～0.35m3/m2

③小高層11～12層： 砼：0.35m3/m2

④高層17～18層： 砼：0.36m3/m2

⑤高層30層H=94米： 砼：0.42～0.47m3/m2

⑥高層酒店式公寓28層H=90米： 砼：0.38～0.42m3/m2

⑦別墅：混凝土用量和用鋼量介于多層砌體住宅和高層11～12層之間。

表1：剪力墻結構體系類型

四、高層剪力墻結構體系住宅混凝土用量預測方法

（一）剪力墻性能

由于剪力墻可以很好的抵抗水平力，所以在建筑中可以起到很好的抗震效果。剪力墻一般剪力墻結構和框剪結構中。與框架結構相比，利用混凝土墻作為承重結構的剪力墻結構有更好的抗震能力，但是房屋空間會因剪力墻而受到限制，屋內空間很難靈活布置。所以在很多高層住宅和民用建筑中，多采用框剪結構，在框架結構中增加剪力墻，在保證良好的空間靈活性的前提下，提供優良的抗震性能。筒體剪力墻一般用在高層建筑中，用混凝土澆筑成核心筒，剪力墻集中，同時獲得較大的自由分割的空間。剪力墻與承重墻比較 ：用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內力，并能有效控制結構的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。剪刀梯是一種比較常用的樓梯類型。現在做高層住宅，18層以上的高層住宅每個單元需要兩個樓梯間作逃生通道。一般為了節省面積，減少公攤面積與投資，會做成剪刀梯的形式。剪刀梯的一般做法有： 1、中間分隔墻做梁，梁支承于兩邊梯梁上，分隔墻采用砌塊砌筑，樓梯梯板按單向板支承于梯梁上，這樣受力明確，施工也較為簡單，但若樓梯間進深較大，則分隔墻梁跨度較大，需要的高度較高，可能影響建筑凈高（關聯著梯梁高度）；2、中間分隔墻做混凝土墻，樓梯梯板單向支承于兩邊混凝土墻上，這種情況下，梯梁較小（因為只支承平臺板），節約混凝土和鋼筋，但是需要在兩邊混凝土墻上預留斜向插筋，施工較為麻煩且施工質量不容易保證。

（二）方法產生背景

目前狀況下，如果想要對一個建筑工程結構的混凝土用量進行有效的了解，必須當在結構設計完成之后，并在結構施工圖的基礎之上由概預算人員進行一定程度的預算。然而，這一預算過程往往需要花費大量的時間與精力，效率相對低下。除此之外，結構設計人員所完成的結構設計往往也不是最優的結構設計。

（三）方法步驟

①首先，對結構自振周期以及結構質量進行一定程度的計算；②設定一個風荷載作用，并計算在此作用下的基底傾覆彎矩設計值；③然后，再計算地震作用下的基底傾覆彎矩設計值；④對位移特征變量進行有效的計算；⑤最后，綜合上面的計算結果，結合剪力墻結構體系，對混凝土用量進行計算。