【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗側(cè)剛度大，能夠較好的承受各種荷載并控制建筑結(jié)構(gòu)的水平力，能使建筑內(nèi)部的空間增加、在材料方面還能使用鋼量減少等優(yōu)點(diǎn)。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代的高層建筑中應(yīng)用十分廣泛，合理的設(shè)計(jì)和布置剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來說非常重要。剪力墻的穩(wěn)定性影響著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性，所以要嚴(yán)格的按照剪力墻設(shè)計(jì)原則，結(jié)合建筑設(shè)計(jì)要求和主要特點(diǎn)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其發(fā)揮出最優(yōu)的作用和效果，這也保障了整個(gè)高層建筑的可靠性和安全性，使得最終能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)利益。本文通過某高層建筑剪力墻的設(shè)計(jì)情況，來分析高層建筑中剪力墻設(shè)計(jì)的關(guān)注要點(diǎn)，希望對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展有所助力。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；關(guān)注要點(diǎn)
近幾年來，由于人們對(duì)建筑的需求，促使我國的建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，為了更加合理有效的利用土地的使用面積，更多的高層建筑如雨后春筍般的涌現(xiàn)出來，而人們對(duì)于建筑的功能、結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)都提出了新的要求。由于剪力墻具有獨(dú)特的優(yōu)勢，促使其成為了高層建筑中廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)，在建筑行業(yè)中占有重要的位置，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。如何通過把握剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，充分發(fā)揮其作用，做到經(jīng)濟(jì)，安全，外形美觀成為了廣大專業(yè)人士關(guān)注的重點(diǎn)。
1剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
（1）剪力墻的厚度一般比較小，而高和寬的尺寸卻比較大，受力形態(tài)接近于柱體[1]。但是它與柱體還是存在一定的區(qū)別，主要表現(xiàn)在剪力墻肢長與厚度之間的比值，在比值小于等于3時(shí)，可以按照柱體來設(shè)計(jì)，當(dāng)比值在3~5之間時(shí)，被視為異形柱，需要按照雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。（2）剪力墻的主要特點(diǎn)：在同一平面內(nèi)荷載力和剛度比較大，而在平面外的荷載力和剛度就相對(duì)較小。因此，需要注意不要在平面外接搭，如果實(shí)在避免不了時(shí)就要按照相關(guān)規(guī)定采取相對(duì)應(yīng)的措施，確保剪力墻平面外的安全。（3）在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，墻屬于一個(gè)平面構(gòu)件，在承受著沿著平面作用的水平剪力和彎矩之外，還需要承擔(dān)豎向壓力。由于在多力結(jié)合狀態(tài)下工作，除了要滿足剛度的要求之外，還需要滿足非彈性變形下的延性[2]。（4）墻體的設(shè)計(jì)主要是計(jì)算水平和豎向作用下的結(jié)構(gòu)整體的內(nèi)力，在求得內(nèi)力后，根據(jù)偏拉或者偏壓來進(jìn)行斜截面受剪荷載力和正截面荷載力的計(jì)算。
2某高層建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況
某高層建筑工程，如圖1。主要采用剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層，地上十五層，共計(jì)十六層，地下室層高3.8m，電梯機(jī)房高3.1m，水箱高3.0m，室內(nèi)外高度差0.2m。在該建筑工程中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)來承受建筑自身具有的水平荷載力和垂直荷載力，其自身的剛性結(jié)構(gòu)體系具備高抗側(cè)強(qiáng)度，用來進(jìn)行抵抗水平側(cè)力。
3關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)存在的主要問題
因剪力墻具有較高的剛度性、整體性以及抗側(cè)力性，現(xiàn)代高層建筑施工中對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較為廣泛[3]。但是其自身也存在著一定的問題：因?yàn)榧袅哂泻芨叩膭偠群洼^強(qiáng)的抗側(cè)力，在地震效應(yīng)較高的情況下，就會(huì)提高建筑基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的建筑成本；在建筑的過程中，如果混凝土使用較多，就會(huì)對(duì)建筑物自身的重量以及對(duì)具有的平面功能造成影響；剪力墻墻肢結(jié)構(gòu)本身的軸壓力不高，就不能充分發(fā)揮自身承載壓力的作用；剪力墻結(jié)構(gòu)都有相應(yīng)的配筋標(biāo)準(zhǔn)，如果配筋率太低就會(huì)影響其延性。所以，將剪力墻結(jié)構(gòu)運(yùn)用在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中時(shí)，不但要考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力，還要對(duì)建筑工程的成本進(jìn)行考量。
4高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)注要點(diǎn)
在高層建筑中使用剪力墻結(jié)構(gòu)，主要是針對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析：
4.1布置剪力墻結(jié)構(gòu)
鋼筋混凝土剪力墻能夠承擔(dān)風(fēng)荷載力、水平地震作用力以及豎向荷載力，所以在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，要考慮建筑物的基本要求，布置剪力墻時(shí)盡量形成連續(xù)的完整框架，盡可能進(jìn)行規(guī)則的對(duì)稱布置，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。（1）關(guān)于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的選擇使用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可以對(duì)建筑進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，能夠減少建筑結(jié)構(gòu)的重量，但是這種結(jié)構(gòu)的抗震性能不高，無法很好的保證建筑的安全性，所以要慎重選擇短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。（2）關(guān)于獨(dú)立的小墻肢高層建筑結(jié)構(gòu)中如果出現(xiàn)獨(dú)立墻肢，會(huì)給施工增加難度。在工程設(shè)計(jì)中，可以通過合并洞口，科學(xué)布置剪力墻的方式來消除獨(dú)立墻肢，施工難度可以降低。（3）關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)整體剛度剪力墻結(jié)構(gòu)剛度很大，一般來說周期較短，相應(yīng)地震力較大，如果剪力墻結(jié)構(gòu)剛度過大，不僅材料消耗多不經(jīng)濟(jì)，而且因?yàn)榈卣鹦?yīng)比較高，連梁超筋、墻肢以及截面無法滿足抗剪力的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)增大截面設(shè)計(jì)的難度，所以，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度需要通過合理計(jì)算和有效控制，才能確保達(dá)到位移限值的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于剪力墻整體剛度的計(jì)算如表1。
4.2控制結(jié)構(gòu)參數(shù)
對(duì)剛重比、位移比、側(cè)向剛度比、層間位移角等參數(shù)進(jìn)行控制可以有效的保證結(jié)構(gòu)布置的合理科學(xué)性。在高層建筑中，豎向構(gòu)件本身的層間位移、水平位移與該樓層平均值之間的比值就是位移比，主要是限制結(jié)構(gòu)布置本身的不規(guī)則性，可以有效防止出現(xiàn)大的偏心力和防止建筑結(jié)構(gòu)主線的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。位移比限制是在考慮到偏心力的因素下，根據(jù)剛性樓板進(jìn)行確定，高層建筑中豎向構(gòu)件中的位移比是不能超過1.2的。剪力墻的布置對(duì)此影響很大，應(yīng)盡量按4.1條的原則來布置，方可達(dá)到即經(jīng)濟(jì)且安全性能好的目的。
4.3關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算和配筋
4.3.1關(guān)于剪力墻的墻身剪力墻結(jié)構(gòu)中包括水平向鋼筋和豎向鋼筋，在進(jìn)行剪力墻構(gòu)造和計(jì)算時(shí)，要對(duì)鋼筋數(shù)量進(jìn)行確定，主要是對(duì)正截面中的抗彎承載力與斜截面中的抗剪承載力進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)應(yīng)滿足規(guī)范的最小配筋率要求。剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度主要是根據(jù)抗震等級(jí)系數(shù)進(jìn)行選擇。為了使剪力墻結(jié)構(gòu)的剛性、穩(wěn)定性和抗震性能夠發(fā)揮最好的效果，一級(jí)二級(jí)剪力墻底部的部位墻厚需要超過200mm，超過高層的1/16，其他部分墻厚需要超過160mm。在墻端頭無暗柱或翼墻時(shí)，墻厚度要超過高層的1/12，這些規(guī)則適合高層建筑，但是不適合八度地震區(qū)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。對(duì)于高層建筑在1~3級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻中，水平、豎向分布筋的最小配筋率需要大于0.3%，部分框支剪力墻底部的增強(qiáng)部位的配筋率需要大于0.35%[4]。4.3.2連梁的計(jì)算連梁可以提高剪力墻的剛度，起到連接墻肢的作用。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的過程中，要適當(dāng)?shù)恼蹨p連梁的剛度，折減值控制在0.5以上，最好是控制在0.5~1.0以內(nèi)。如果折減剛度后發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的承載力不足，可以采取降低連梁高度和減小整體剛度的方式來解決承載力的不足[5]。
5結(jié)束語
在建筑行業(yè)朝著高層建筑形式快速發(fā)展的過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用越來越廣泛，需要將剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢發(fā)揮到最大，以提高建筑的安全性和抗震性。因此需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)。
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