高層剪力墻結(jié)構(gòu)要點(diǎn)探究與分析

【摘要】本文詳細(xì)闡述剪力墻在高層建筑應(yīng)用分析與設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，討論剪力墻的布置要求與結(jié)構(gòu)類(lèi)別，闡述剪力墻厚度與長(zhǎng)度等問(wèn)題，對(duì)優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)施工圖紙，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理化、科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

前言：

剪力墻體系具有整體性?xún)?yōu)、剛度強(qiáng)、造價(jià)低等特點(diǎn)，因此高層建筑常用剪力墻結(jié)構(gòu)，可把隔墻與承重墻有機(jī)統(tǒng)一且施工成本更為經(jīng)濟(jì)，除此以外，剪力墻體系與框架結(jié)構(gòu)相比，沒(méi)有出現(xiàn)梁、柱外露等情況，且外立面造型更加美觀，內(nèi)部功能更加多樣化，隨著剪力墻在高層建筑大規(guī)模的應(yīng)用，社會(huì)大眾對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步提高，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的類(lèi)型選擇、布置盡管沒(méi)用作出細(xì)致規(guī)定，我們?cè)O(shè)計(jì)人員則應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑工程實(shí)際條件，加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

1.剪力墻體系布局標(biāo)準(zhǔn)

1.1剪力墻布置要求

通常剪力墻沿主軸方向進(jìn)行布置，設(shè)計(jì)人員在建筑平面內(nèi)布置的剪力墻應(yīng)當(dāng)保持平均，嚴(yán)禁出現(xiàn)一端多一端少的情況，由于剪力墻在實(shí)際受力中承受較大的水平作用力、 豎向軸力，因此在結(jié)構(gòu)計(jì)算中其墻體應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足延性變形與抗剪切的要求，在剪力墻設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量考慮其彎曲延性。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)別

高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要包括整體墻、聯(lián)肢墻等，根據(jù)墻體的差異性特點(diǎn)以及其受力形式，對(duì)剪力墻體內(nèi)力進(jìn)行配筋，整體墻主要涉及山墻、局部開(kāi)洞墻、結(jié)構(gòu)片墻，而聯(lián)肢墻則是將剪力墻通過(guò)梁進(jìn)行連接，剪力墻建筑結(jié)構(gòu)體系如下圖所示，剪力墻在高層建筑受力過(guò)程中不僅作為承重構(gòu)件，同時(shí)也是抗側(cè)力構(gòu)件，而設(shè)計(jì)人員對(duì)剪力墻可進(jìn)行局部布洞，但洞口開(kāi)設(shè)越大時(shí)，從受力體系上更接近于剪力墻框架體系。

2.高層建筑對(duì)剪力墻厚度與墻肢的應(yīng)用要求

2.1剪力墻厚度

根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定要求，當(dāng)高層建筑抗震等級(jí)為一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)人員需要對(duì)剪力墻底部進(jìn)行加強(qiáng)，其墻厚應(yīng)大于200mrn，而且大于高層建筑層高1/16，對(duì)于非加強(qiáng)區(qū)域墻厚不得低于160mm，在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員如遇特殊情況，應(yīng)對(duì)高層建筑展開(kāi)概念設(shè)計(jì)分析，積極控制與調(diào)整墻肢軸壓的數(shù)值，確保高層建筑的連續(xù)性，確保剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.2墻肢長(zhǎng)度

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度有著明確控制，墻肢長(zhǎng)度一般低于8m，因此在剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證剪力墻體系延性，避免剪力墻在受力過(guò)程中出現(xiàn)脆性破壞，根據(jù)高規(guī)要求剪力墻高寬比宜大于3，這樣能夠提高剪力墻的整體延性，在抗震過(guò)程中其發(fā)生彎曲破壞，在以往設(shè)計(jì)過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)墻體過(guò)長(zhǎng)，為了確保墻體的高寬比值大于3，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口等措施將長(zhǎng)墻分割成具有均勻性肢墻，對(duì)于洞口筆者認(rèn)為選擇彎矩比偏小的連梁。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)中，首先結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范具體要求對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行考量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員從技術(shù)層面應(yīng)滿(mǎn)足下列原則，從而能夠推動(dòng)剪力墻設(shè)計(jì)科學(xué)化、規(guī)范化，應(yīng)當(dāng)選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合地理位置、功能需求、施工因素與材料等，最終決定最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.1調(diào)整層間最小剪力系數(shù)

設(shè)計(jì)人員為了控制剪力墻結(jié)構(gòu)自重，避免地震出現(xiàn)，盡量控制剪力墻數(shù)量，但基于一個(gè)前提：即要求短肢剪力墻所承受第一振型傾覆力矩應(yīng)低于地震傾覆總力矩的30%，設(shè)計(jì)人員可擴(kuò)大剪力墻開(kāi)間，增加剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，保證層間最小剪力系數(shù)滿(mǎn)足規(guī)范要求，從而能夠控制建筑工程成本支出。

3.2調(diào)整層間層高比與最大位移

層間扭轉(zhuǎn)與剪切變形是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其中剪切變形主要根據(jù)豎向構(gòu)件數(shù)量來(lái)判斷的，如某建筑豎向構(gòu)件布置過(guò)多，必然增大剪重比，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，扭轉(zhuǎn)變形加大，且無(wú)法滿(mǎn)足樓層間位移要求，對(duì)此，在建筑物中應(yīng)盡量減少扭轉(zhuǎn)變形，而不能單靠增加豎向構(gòu)件的剛度來(lái)調(diào)整樓層之間的位移。

4.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

4.1加強(qiáng)大墻肢的結(jié)構(gòu)處理

在設(shè)計(jì)過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)由于本身具有延伸性要求，對(duì)此在實(shí)際施工過(guò)程中也應(yīng)具備其延展性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視剪力墻結(jié)構(gòu)整體性工作，剪力墻在實(shí)際破壞中以彎曲破壞為主，極易造成脆性破壞，這對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震極為不利。針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)人員對(duì)于墻肢較長(zhǎng)的剪力墻設(shè)計(jì)不僅滿(mǎn)足承載力要求還需進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，將其分割成為均勻單元，對(duì)于較短墻肢在受彎條件下出現(xiàn)裂縫較小，從而能夠有效發(fā)揮墻體配筋作用，為消除這些不利現(xiàn)象出現(xiàn)，對(duì)于墻肢長(zhǎng)度超過(guò)8m可選擇下列處理措施：第一，開(kāi)設(shè)施工洞，在施工過(guò)程中需對(duì)墻體孔洞預(yù)留，同時(shí)對(duì)預(yù)留孔洞需布置填充墻，這樣能夠?qū)㈤L(zhǎng)墻肢隔成短墻肢。第二，開(kāi)設(shè)計(jì)算洞，設(shè)計(jì)人員主要在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)假設(shè)其有洞，但在實(shí)際施工過(guò)程中仍為混凝土墻，這種計(jì)算洞的開(kāi)設(shè)，能夠發(fā)揮墻肢配筋性能。

4. 2加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)均衡設(shè)計(jì)

在高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)采取恰當(dāng)優(yōu)化措施實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力均衡，不僅能夠提高剪力墻結(jié)構(gòu)安全度，還能夠控制工程的投資造價(jià)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)剪力墻的平面布置情況能夠真正實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，制定正確的剪力墻設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)剪力墻施工質(zhì)量的督查，制定科學(xué)的施工管理機(jī)制，強(qiáng)化施工管理人員的安全意識(shí)，要求其按照操作流程與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工作業(yè)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，我國(guó)城市建設(shè)日不斷加快，規(guī)模不斷擴(kuò)大，剪力墻體系在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，增強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)安全性、抗震性，是廣大設(shè)計(jì)人員需要考慮剪力墻的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員需要制定科學(xué)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合建筑工程的實(shí)際條件，對(duì)此充分做好現(xiàn)場(chǎng)的勘察設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，保證建筑物整體的設(shè)計(jì)水平，最終推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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