说到结构设计优化,可能您第一个想到的是钢筋含量与混凝土含量。可是,通常99%的从业人员忘记了一个非常熟悉而又非常陌生的词:“含墙率”!
一、先理清几个关于剪力墙的概念
房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体,防止结构剪切破坏。又称抗风墙或抗震墙、结构墙。
图片来源:百度文库
换一个角度,我们看剪力墙,从户型图上做以下描述:
二、什么是“含墙率”?
用通俗的说法,就是整个结构面积中,剪力墙的面积占比是多少。换句话说,剪力墙面积越多,其结构成本很有可能就高,反之,成本就低。
众所周知,而过多的剪力墙是困扰销售与施工的重要因素。因此,控制剪力墙的含墙率,得从源头设计任务书上去表达。
三、结构优化设计的三个指标分别是什么?
而“含墙率”,往往是我们忽略的地方!
四、含墙率如何计算?
答案是有的,含墙率有其鲜明的行业标准。计算公式:
含墙率=∑(剪力墙正投影面积)/本层结构面积比
什么是“剪力墙正投影面积呢?我们尝试用两张图来描述:
假设上面是一堵剪力墙,其在灯光照射下形成的阴影面积,请问是正投影面积吗?NO!正投影面积是这样的,也就是俯视180度后的结果,请看:
五、设计任务书中如何表达含墙率的控制标准?行业有无案例?
让我们来看看行业标杆企业之一的中海,是如何在设计任务书中充分表达钢筋含量、混凝土含量与含墙率(中海叫布墙率)的吧?
以上数据摘抄自《中海结构限额设计控制指标(2016版)》,来源:百度文库
六、含墙率有无行业标准?我们到底该如何计算?
现在大家的疑问又来来,什么是Sge?什么是控制轴压比ni?什么是混凝土抗压强度设计值fc?这个疑惑李哥就不解释了,都是行业标准啊!行业有明确标准数据的,不解释了!如果我讲到这里,你还觉得不够细致,我只能说:不是你水平的问题,是专业不对口!
接下来,我们尝试举一个例子,来算一算这个含墙率:
例:某工程为地下2层,地上31层,采用框架剪力墙结构,建筑的地上总高度为95m,其设计条件如下:
那么,按照以上计算公式,剪力墙的”含墙率“到底应该控制到多少呢?
该案例限额设计指标、实际指标、理论计算最小值之间的关系如下:
其中,Sge按照1.0/1.1/1.2三个系数来取限额值/实际值/理论值,得出三个控制标准。当然了,我们希望将其控制在限额指标一下。
七、如何优化剪力墙结构呢?
以上我们是从设计任务书上如何表达控制含墙率,接下来,设计院图纸出来以后我们该如何优化剪力墙呢?
7.1.小高层/高层不同层数混凝土等级不一样,厚度不一样。一般来说,下部剪力墙相对要厚一些,上部剪力墙厚度相对要薄一些
7.2.不同层数与不同开间大小要严格区别控制,其标准为:
7.3.避免“啤酒肚”型或“小脚女人”型剪力墙结构,适得其反!
7.4.强内筒、强角柱墙、弱防水合围、无/少内墙
也就是说,剪力墙要布在内筒和外墙上去,尽量少布或不布在内墙上。我们以万科的“一芯户型”(或成为全生命周期户型)为例子,请看:
该户型其实室内就一根柱子,剪力墙全部都布在外墙上去了。所谓“全生命周期“,其实是单身汉,打掉内墙,重新隔间;结婚了,打掉内墙,重新隔间;生小孩了,打掉内墙,重新隔间;年老了,二人世界了,打掉内墙,重新隔间。这就是全生命周期户型的由来。其核心精髓是:剪力墙布到外墙上去了!
从另外一个层面上来说,剪力墙布到外墙上去的原因:
1、极大解决了保温和防水问题;
2、地震对角柱的伤害是最大的,而不是内柱。
最后,我们一起来看看广东Z市某企业某楼盘剪力墙布置优化图:
▲以上是优化前,▼以下是优化后(红色表示)
最后一个问题,大家可能会问,含墙率写在设计任务书上,设计院会配合吗?会优化吗?现在设计院很难管啊!李哥需要告诉您:现在的设计院,能活下去都不错了,你还管不住吗?
整个建筑物结构面积中,剪力墙的面积占比,即为含墙率。简言之,剪力墙面积越多,其结构成本很有可能就高,反之,成本就低。
北京 | 结构设计
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