剪力墙结构绿色住宅优化设计研究

剪力墙结构绿色住宅优化设计研究

乔攀辉

河北大地建设科技有限公司河北石家庄05000

摘要：众所周知，随着目前国内经济的发展，住宅的层数也越来越高。住宅层数的增高可以说能够极大程度的增加土地利用率以及人口密集度。增加楼层高度必须要有合理的结构设计，剪力墙结构就是其中一种。传统的建筑大多采用钢筋混凝土结构，这种结构不但不利于节能减排，还给施工方带来巨大经济负担。所谓绿色建筑就是在建筑的寿命期内，尽可能多的节省资源以及成本，是目前比较先进的一种结构优化方案。但是目前我国对绿色建筑结构优化的设计研究相对较少。针对于此，文章对绿色住宅的结构优化进行了深入的探讨和研究，以期为绿色住宅的结构优化设计提供自己的贡献。也通过笔者的研究引起更多人对这一问题的研究，具有较强的实际意义与创新意义。

关键词：绿色建筑；剪力墙；优化设计

目前，我国乃至世界经济不断提升，城市人口的密集程度也达到了空前的高度。为了缓解这种压力，目前国内外普遍采用的方法是增加楼层高度。增加楼层高度虽然有着十分巨大的优势，但是高层建筑对建筑原料以及设计方案的要求也更加严格，这样就会导致成本的急剧增加，给开发商带来巨大的经济压力。目前，国内外普遍采用优化设计的方案来减少这一成本，但是目前国内关于结构优化的方案的应用还很少。因此，文章针对于此，以绿色住宅为研究对象，运用目前国内比较常用的PKPM结构设计软件，探讨了目前国内建筑结构优化的相关方案。进而为我国绿色建筑的发展做出应有的贡献。

1研究现状概述

1.1绿色建筑研究现状概述

所谓绿色住宅是近年来全球为了应对环境问题而提出的一种新的住宅设计方案。我国相对于西方很多发达国家，绿色住宅的概念发展较晚，但是由于我国提出了可持续性发展的概念，因此绿色建筑业受到了越来越多人的关注。我国的绿色建筑起步于上个世纪90年代，其中可持续性发展道路的提出可以说是绿色建筑感念的雏形以及基础，后来21世纪初我国有组织举办了绿色住宅研讨会，标志着我国绿色住宅的正是形成以及成熟。所谓绿色建筑就是指采用先进的技术以及手段，在节约成本的前提下，尽可能的提高住宅的舒适度以及环境亲和性。但是就目前来看，笔者查阅了国内外文献，关于绿色建筑的研究较少，因此本课题具有一定创新意义。

1.2剪力墙研究现状概述

所谓剪力墙就是指运用钢筋混凝土为原料，是建筑物中主要承受各种横竖荷载的墙体，又称为抗风墙或是抗震墙。剪力墙与传统墙体相比具有无可比拟的优势，首先其墙体性能要远高于传统墙体，另外剪力墙和传统的承重墙相比极大程度的节约了空间，增加了房屋的实际面积，提高了土地的实际利用率。但是与此同时，剪力墙的使用也带了一些不必要的麻烦，如在房屋拆迁过程中，剪力墙的强度较大，导致拆迁成本提高。另外，在房屋建造过程中，由于剪力墙需要用到大量的钢筋混凝土，不但极大程度的提高了成本还对环境造成了一定的不良影响。

1.3结构优化设计研究现状概述

我国结构优化设计的研究起步相对较晚，只有几十年的历史。但是，近年来随着我国计算机技术的突飞猛进，结构优化设计的进展也有了质的飞越。我国结构优化设计起步于上个世纪70年代大连理工大学钱令希教授发表的“结构优化设计的近代发展”，该课题的提出，揭开了我国学者对结构优化设计的新篇章。2003年，秦力等人经过研究分析，提出了三标度模糊分析法，该分析法综合考虑了我国的住宅现状以及发展趋势，可以说是我国结构优化设计研究的又一个代表性的论述。就目前来看，我国的结构优化设计虽然有所进步，但是相对于其他发达国家，还是存在着很大差距。在设计过程中还是存在着各种各样难以解决的问题。为此，本课题的研究具有一定的实际意义。

2剪力墙优化设计

2.1剪力墙抗震优化设计

目前，随着人们生活水平的提高，人们对房屋抗震的要求也不断提高。一次次的大型地震，使得人们惊慌失措，增加房屋的抗震性能已经成为了必然趋势。因此，我们对绿色住宅的墙体设计过程中一定要考虑到抗震因素，在节约成本的前提之下，对其结构进行优化，提高房屋的墙体刚度，进而使其能够达到要求的抗震指数。

2.2剪力墙结构优化设计

在现代建筑的设计研究过程中，一般高层建筑占据的比例较大。也就是说建筑物既要满足相关指标的要求，又要最大限度的节约成本，这就要用到结构优化设计。由于目前我国人口密集程度大，楼层的高度也越来越高，剪力墙在保证足够的刚度以及抗震性能的基础之上还要有足够的强度承受上层建筑带来的压力。因此在具体的设计过程中要考虑综合因素，优化结构设计，做到既能够达到相关指标要求，又能极大程度节约成本。

3工程实例

3.1工程概况

文章采用某高层建筑为例，对以上论述进行探讨。该建筑共18层，每层的高度为2.9米，总建筑面积为6500m2。要求抗震强度为8度，当地风压根据多年来检测数据的平均值取0.55kN/m2。

3.2结构布置

在绿色住宅的设计过程中，节约成本是一个十分重要的概念。而剪力墙建造过程中需要用到大量的钢筋混凝土结构，因此对成本是一个很大的挑战。文章所涉及到工程的原设计方案如下图1所示，其剪力墙结构设计通过PKPM结构设计软件分析发现有不合理之处，因此针对于此，提出改进措施，具体如下图2.

3.3优化前后对比分析

通过上图很容易看出，优化后的剪力墙比优化前设计合理许多，其墙体的分布合理，剪力墙刚度符合要求，更重要的是通过对剪力墙结构的优化使得整个建筑对地震的抗性增加。另外，通过对位移比以及结构布置的调整，使得剪力墙的横竖向承载力都有了较大程度的提高。且优化后的剪力墙的底层轴压比略有提升，但仍在0.5以下。因此，通过以上分析可以得出，优化后的方案与优化前方案相比具有无可比拟的优势，优化后方案不但在成本上有着较大程度的降低，在各性能指标上也有着十分显著的提升，符合绿色建筑的要求。

4结论

文章针对于目前国内存在的绿色住宅剪力墙设计不合理的问题，利用PKPM结构设计软件对现有设计方案进行分析，结果发现存在诸多不合理之处。因此，笔者根据自己所学，对原有剪力墙设计方案进行优化。结果显示，优化后的方案与优化前方案相比具有无可比拟的优势，优化后方案不但在成本上有着较大程度的降低，在各性能指标上也有着十分显著的提升，符合绿色建筑的要求。

参考文献：

[1]丁晓婷.绿色住宅剪力墙结构设计优化研究[D].宁夏大学,2016.

[2]曹鹤.基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计[D].长安大学,2015.

[3]金海军.基于高层住宅中混凝土剪力墙结构优化设计研究[J].价值工程,2012,31(2):79-80.