高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻合理布置

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原則；優(yōu)化方案 

　　隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國高層建筑的數(shù)量也越來越多，如何有效地對(duì)住宅平面和空間進(jìn)行設(shè)計(jì)將成為一個(gè)重要課題。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往會(huì)出現(xiàn)柱楞凸出的問題，從而影響了整個(gè)建筑工程的美觀。利用剪力墻的結(jié)構(gòu)布局方式，可以避免造成柱子外凸的問題，但使用剪力墻也有一定的弊端，容易對(duì)其他的公共設(shè)施造成影響，特別是對(duì)底部的停車場(chǎng)影響較大。因此，如何充分利用剪力墻結(jié)構(gòu)，消除剪力墻結(jié)構(gòu)的弊端，合理布置并優(yōu)化剪力墻的墻體結(jié)構(gòu)，將是高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。 

　　1高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 

　　與其他建筑結(jié)構(gòu)形式相比，剪力墻結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有良好的整體性，也具有結(jié)構(gòu)剛度大的特點(diǎn)，如果荷載力處于一種水平的狀態(tài)，剪力墻結(jié)構(gòu)就不容易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形的問題。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)得到了建筑設(shè)計(jì)人員的重視與青睞，在高層建筑中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，要從整體性的角度對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫縱向的分析，并且要合理利用調(diào)整計(jì)算與不調(diào)整計(jì)算等多種計(jì)算方式，結(jié)合建筑工程的實(shí)際需要進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。另外，要注意控制剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁跨高比，盡量將跨高比控制在2.5以上，要避免剪力墻結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)剪力問題，并確保彎矩在規(guī)定的范圍之內(nèi)。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，還應(yīng)當(dāng)確定剪力的使用狀況值，并保證剪力設(shè)計(jì)值和連梁彎矩都高于使用狀況值，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)高于彎矩設(shè)計(jì)值，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。為了有效地避免剪切變形問題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)剪力墻構(gòu)建數(shù)量不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，避免扭轉(zhuǎn)變形的問題出現(xiàn)，也要控制好豎向構(gòu)建剛度。 

　　在進(jìn)行剪力墻布置時(shí)，如果建筑層間位移不能滿足剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)增加剪力墻的側(cè)向剛度。與自身平面的樓板剛度相比，剪力墻平面外剛度非常小，因此，根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求和剪力墻的實(shí)際受力狀況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)洞口兩側(cè)部分進(jìn)行合理調(diào)整，要控制好墻肢的壓軸比界限，并要設(shè)計(jì)出剪力墻的加強(qiáng)部位，對(duì)邊緣的構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理，提高剪力墻邊緣構(gòu)造設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)。 

　　2高層建筑中剪力墻的合理布置 

　　（1）轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求越來越多，只有充分滿足人們對(duì)建筑使用功能的要求，才能適應(yīng)高層建筑的發(fā)展需要。在對(duì)高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)分別對(duì)上下層的結(jié)構(gòu)采取不同的機(jī)構(gòu)設(shè)置方案，并要不斷完善建筑結(jié)構(gòu)的使用功能，使建筑結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)計(jì)更具有動(dòng)態(tài)性和變化性，適應(yīng)高層建筑用戶的實(shí)際需求。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，必須要引起高度的重視，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高位轉(zhuǎn)換底部空間進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在轉(zhuǎn)換高位的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換層會(huì)形成較大的升高質(zhì)量和剛度，必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與優(yōu)化，盡量使轉(zhuǎn)換層與上線的剛度保持一致。但是從另一方面來說，轉(zhuǎn)換層的剛度與質(zhì)量都不能過大，因此，除了需要檢查層間位移角是否均勻之外，還應(yīng)當(dāng)檢查轉(zhuǎn)換層是否處于一種水平的狀態(tài)下，并要對(duì)轉(zhuǎn)換層內(nèi)部的空間做出精確的分析與判斷，及時(shí)了解轉(zhuǎn)換層的均勻狀況。應(yīng)當(dāng)選擇質(zhì)量與剛度都比較小的建筑材料，并且要在實(shí)際運(yùn)算的過程中多選擇組合數(shù)據(jù)中的振型數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，加強(qiáng)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)的調(diào)整與優(yōu)化。最后，還應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究轉(zhuǎn)換層中內(nèi)力的分配特點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)性能薄弱的部分并予以調(diào)整和改善，同時(shí)還要調(diào)整構(gòu)件配筋的數(shù)量，改善薄弱部分的性能狀況，提高高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。 

　�。�2）不斷優(yōu)化連梁設(shè)計(jì) 

　　對(duì)于高層建筑中的連梁設(shè)計(jì)來說，可以分為抗震性設(shè)計(jì)與非抗震性設(shè)計(jì)兩種，也可以分為高跨比大于2.5與小于2.5的兩種連梁設(shè)計(jì)，不同類型的連梁設(shè)計(jì)方案對(duì)受剪承載力的要求不同，對(duì)截面的配筋數(shù)量也有著不同的要求，因此，一定要嚴(yán)格按照剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采用如下兩種方式對(duì)連梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化：第一，在對(duì)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算之前，應(yīng)對(duì)連梁本身的剛度進(jìn)行拆減處理；第二，在內(nèi)力計(jì)算完成之后，還要在明確連梁彎矩組合的基礎(chǔ)上，計(jì)算出連梁中的剪力數(shù)值，并要將上述數(shù)據(jù)乘以折減系數(shù)，這樣才能得出更加準(zhǔn)確的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的使用需求來選擇計(jì)算方法，更有針對(duì)性地對(duì)剪力和彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算，使計(jì)算數(shù)據(jù)比調(diào)整后的數(shù)據(jù)更小，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性與可靠性；第三，在對(duì)彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要明確彎矩的預(yù)防烈度，使彎矩設(shè)計(jì)低于一度預(yù)防烈度的組合值，在確保彎矩正常使用的條件下，應(yīng)當(dāng)避免小型地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，防止裂縫問題的出現(xiàn)，增強(qiáng)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性。 

　�。�3）優(yōu)化上下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 

　　在對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如果要準(zhǔn)確傳遞兩種不同結(jié)構(gòu)形式的力，就需要充分考慮到剛度突變這一因素，通過優(yōu)化上下部結(jié)構(gòu)的方式解決剛度突變的問題。第一，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少結(jié)構(gòu)上部剛度，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少剪力墻結(jié)構(gòu)的數(shù)量，在上部結(jié)構(gòu)符合壓軸比之后還應(yīng)當(dāng)將墻肢縮短；第二，下部的剛度結(jié)構(gòu)要適當(dāng)加大，設(shè)置合理的落地剪力墻，并使這種剪力墻結(jié)構(gòu)均勻地布置在較大的空間層之內(nèi)，而不宜采用集中布置的方法；第三，應(yīng)當(dāng)合理選擇上下部剛度。因?yàn)槿绻麆偠冗^大，就容易使剪力墻受到地震的影響。因此，要不斷增強(qiáng)豎向剛度要求，但是這種方法會(huì)耗費(fèi)大量的建筑材料，也就增加了建設(shè)成本；第三，在上下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)沉降問題，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題，原因在于轉(zhuǎn)換層中的剛度過小。對(duì)于這一問題，應(yīng)當(dāng)從截面尺寸選擇方面來加以控制，更加合理地設(shè)計(jì)截面尺寸，并要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求來控制剛度。 

　�。�4）合理控制設(shè)計(jì)成本 

　　在設(shè)計(jì)高程建筑剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)、認(rèn)真地對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查和審核，并要將剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做細(xì)，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，避免出現(xiàn)建筑質(zhì)量問題，確保建筑工程的安全性。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)范檢查各部件的長度與規(guī)格，使各種部件都能夠符合建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，盡量消除設(shè)計(jì)中存在的誤差。為了提高高層建筑的抗震效果，應(yīng)當(dāng)合理配置抗震墻的延伸能力與耗能能力。此外，還應(yīng)當(dāng)重視剪力墻邊緣的設(shè)計(jì)，并要控制好每一個(gè)環(huán)節(jié)的消耗，在確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，將成本消耗降至最低，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確計(jì)算鋼筋的使用數(shù)量，并選用高強(qiáng)度的鋼筋，盡量減少鋼筋的使用量，對(duì)于其他消耗成本也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，并確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，防止因?yàn)橛?jì)算失誤導(dǎo)致的成本增加。 

　　3 結(jié)語 

　　在對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)考慮到建筑結(jié)構(gòu)的美觀與簡(jiǎn)潔，還應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，并控制好建設(shè)成本，提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。另外，節(jié)能環(huán)保也是高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要理念，應(yīng)當(dāng)避免高層建筑對(duì)周圍環(huán)境的影響，并要降低對(duì)建筑材料的消耗，積極貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的理念，促進(jìn)我國建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 

　　參考文獻(xiàn)： 

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