高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化探究

吳昊天

摘 要：近幾年來，我國的社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，我國正在向城市化方向發(fā)展，高層建筑行業(yè)也逐漸成為城市建設(shè)事業(yè)中不可或缺的一部分。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，能夠有效的防止樓體受地震等災(zāi)害的影響，有助于加強建筑物的抗震能力、整體性以及側(cè)向剛度，對建筑事業(yè)的發(fā)展起到了很大的作用。對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，是建筑行業(yè)在進(jìn)行建筑設(shè)計時必須經(jīng)過的步驟，防止在進(jìn)行設(shè)計時遺漏一些重要的內(nèi)容。文章對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的概念以及剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方面的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計優(yōu)化

在高層建筑當(dāng)中剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，其原因便是剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度大、整體性強，為解決高層建筑防震等問題提供了巨大的幫助。剪力墻結(jié)構(gòu)一般會出現(xiàn)在分間較多的建筑中，如旅館等，剪力墻結(jié)構(gòu)能夠使房間的分隔墻與承重墻合二為一，既節(jié)省了空間，又能夠達(dá)到房間建筑強度的要求。而且在高層建筑中使用剪力墻結(jié)構(gòu)，能夠隱藏室內(nèi)的房梁等結(jié)構(gòu)，使室內(nèi)的墻體更加具有整體性，更加的簡潔美觀，有利于室內(nèi)布置。但是剪力墻結(jié)構(gòu)也存在著一定的弊端，需要通過剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方式來減輕高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)存在的弊端。

1 高層建筑剪力墻相關(guān)分析

1.1 高層建筑剪力墻概念

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是在高層建筑中廣泛使用的一種墻體結(jié)構(gòu)，這種墻體結(jié)構(gòu)的原料主要是鋼筋混凝土，通過橫向承重板和縱向承重板縱橫交錯來達(dá)到增強樓層的承重能力的目的。這種墻體的建造，能夠使高層建筑的穩(wěn)定性、剛度以及抗震能力大大加強，能夠滿足現(xiàn)今我國高層建筑的需要。另外，在高層建筑中，剪力墻的設(shè)計隱藏了大量的承重柱，能夠使房屋內(nèi)部建造更加簡潔、美觀，能夠普遍符合我國居民對建筑內(nèi)部的美觀性的需求，而且能夠為室內(nèi)設(shè)計提供更大的空間，符合現(xiàn)代城鎮(zhèn)居民的生活需求。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的特點

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)是使用鋼筋混凝土鑄造，具有良好的穩(wěn)定性與剛性強度，能夠有效的抵抗外界的壓力，為高層建筑的建造打下了一定的基礎(chǔ)。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用能夠減低施工工程單位的建材成本，剪力墻結(jié)構(gòu)使用鋼筋混凝土為原料，價格相對低廉，而且能夠滿足建筑強度的需要，在一定程度上增加了施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。由于剪力墻結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的建筑承重系統(tǒng)，因此，在建筑物室內(nèi)中不會出現(xiàn)過多的承重，大大的節(jié)省了建筑室內(nèi)的空間，使室內(nèi)設(shè)計更加美觀，降低了樓房建筑的空間局限性。同時，剪力墻結(jié)構(gòu)也存在著一定的弊端，在高層建筑使用過多的剪力墻結(jié)構(gòu)時，會使建筑在遭遇強度大的地震時出現(xiàn)巨大的反震力，使建筑樓體的安全性降低。而且剪力墻結(jié)構(gòu)所需的鋼筋混凝土材料大多要求較低，因此，在進(jìn)行建筑施工時極易出現(xiàn)建筑質(zhì)量問題，對建筑以及居民的人身財產(chǎn)安全造成了極大的不利影響。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的優(yōu)化

2.1 剪力墻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化

對于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，通過橫向承重板與縱向承重板交錯排布形成建筑的承重系統(tǒng)。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，應(yīng)當(dāng)使剪力墻結(jié)構(gòu)沿主軸方向或其他方向進(jìn)行雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)，此時剪力墻結(jié)構(gòu)能夠從兩個方向同時承受建筑物的重量，而且其兩側(cè)的剛性強度一致，便于發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)在空間布置上的優(yōu)越性。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大，這一特性能夠有效的保障建筑體的穩(wěn)定性，因此在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)最大限度的發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的這一特性，適當(dāng)?shù)臏p輕剪力墻結(jié)構(gòu)的重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，從而加大剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。

2.2 剪力墻洞口設(shè)置

剪力墻的洞口設(shè)置需要考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力，剪力墻結(jié)構(gòu)的洞口設(shè)置需要做到洞口截面簡單、規(guī)則性，而且在墻體上的分布格局應(yīng)當(dāng)規(guī)則，形成明確墻肢和連梁，應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)洞口分布不均、排不混亂的現(xiàn)象發(fā)生，否則會嚴(yán)重影響高層建筑樓體的穩(wěn)定性。對于長度較長的剪力墻結(jié)構(gòu)，可通過設(shè)置洞口的方式將墻體分成均勻的墻段，在不同的墻段之間用連梁連接，加強墻體之間的穩(wěn)定性。

2.3 剪力墻的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

剪力墻結(jié)構(gòu)具有“外柔內(nèi)剛”的特點，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)按照剪力墻的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行設(shè)計，控制剪力墻結(jié)構(gòu)外側(cè)的彎矩，保證剪力墻結(jié)構(gòu)外側(cè)的穩(wěn)定性。在剪力墻結(jié)構(gòu)的外側(cè)與其他墻肢進(jìn)行連接時，應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p少連梁的彎矩，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)按照自下到上的順序進(jìn)行連續(xù)布置，需要保證剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)性與規(guī)則性，適當(dāng)?shù)母鶕?jù)建筑的高度對剪力墻結(jié)構(gòu)的建造材料使用量進(jìn)行調(diào)整，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度的連續(xù)性、穩(wěn)定性。

2.4 剪力墻結(jié)構(gòu)方案選擇

在對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化時，一個重要的優(yōu)化指標(biāo)便是對剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進(jìn)行選擇。在進(jìn)行方案選擇時，應(yīng)當(dāng)首先注重設(shè)計方案的合理性與安全性，設(shè)計方案的剪力墻結(jié)構(gòu)的布局應(yīng)當(dāng)與高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計向契合，符合高層建筑的穩(wěn)定性與承重性的需要。另外，在對設(shè)計方案進(jìn)行選擇時還要對剪力墻結(jié)構(gòu)的成本控制進(jìn)行評定，在保證剪力墻結(jié)構(gòu)能夠安全建造的前提下，需要選擇成本相對較低的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案需要滿足建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)計用途等的要求，在進(jìn)行設(shè)計時對于建筑的不同樓層要采取不同的設(shè)計方案，將剪力墻結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計具有針對性，還需要考慮設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，在保證高層建筑能夠安全合理的建造的前提下，保證安全性能與資金使用的最優(yōu)化。

3 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中應(yīng)當(dāng)注意的問題

在進(jìn)行高層建筑建立結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行的過程中，需要考慮到許多問題。例如，在進(jìn)行建造過程中，一般進(jìn)行樓體與部分承重系統(tǒng)的建造所用材料和進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)建造所需材料有一定的差別，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的建造時需要用到鋼筋混凝土，而一些隔墻的設(shè)計只需用到輕質(zhì)的材料，這就使隔墻設(shè)置與剪力墻結(jié)構(gòu)在銜接時需要對不同的材料進(jìn)行處理，避免在后期用戶使用時出現(xiàn)銜接裂痕等現(xiàn)象威脅住戶的生命健康安全。另外，還需要建筑施工團(tuán)隊著重注意的便是施工質(zhì)量監(jiān)測的問題，在施工進(jìn)行過程中以及施工結(jié)束后都必須嚴(yán)格的對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，保證剪力墻結(jié)構(gòu)澆筑的安全性，防止建筑物在經(jīng)歷重大自然災(zāi)害時受到影響，從而影響建筑物的穩(wěn)定性，危害住戶的人身財產(chǎn)安全。

4 結(jié)束語

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，為提高高層建筑的性能提供了良好的解決途徑。對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，有助于加強高層建筑的建造質(zhì)量，提高建筑整體的美觀性，改善城鎮(zhèn)居民的居住環(huán)境。因此，應(yīng)加強高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作的進(jìn)行。

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