高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個問題的探討

戚克華

大興安嶺勘察設(shè)計院 黑龍江省大興安嶺

摘要：在眾多的建筑高層中，都能看到框架剪力墻結(jié)構(gòu)，主要是因為這種結(jié)構(gòu)能夠讓建筑的穩(wěn)定，對于高層建筑而言，穩(wěn)定性是非常重要的，此外這種結(jié)構(gòu)還能滿足高層建筑的抗震要求。但是在采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)的時候，要尊重業(yè)主的意愿，而且該結(jié)構(gòu)還要體現(xiàn)建筑工程的特點。本篇文章主要是分析了建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)，探討了有關(guān)的設(shè)計以及在設(shè)計中的問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；框架剪力墻；設(shè)計；問題

如果在高層建筑中，使用了框架剪力墻結(jié)構(gòu)，那么要知道設(shè)計的主次，而且也要清楚在設(shè)計中的重點，框架剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候，主要是設(shè)計墻肢以及連梁。不管是設(shè)計哪個環(huán)節(jié)，都要遵守設(shè)計原則，而且在設(shè)計的時候按照順序進(jìn)行。為了保證設(shè)計的準(zhǔn)確，就要分析結(jié)構(gòu)中的所有數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)對設(shè)計方案作出規(guī)劃。

1、高層建筑框架剪力墻設(shè)計應(yīng)用

由于高層建筑的結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，不僅要保證建筑工程具有一定的實用性，其穩(wěn)定性還需要過關(guān)。最重要的是高層建筑需要具有較強的抗震性能。由于剪力墻結(jié)構(gòu)是一種相對比較穩(wěn)定，而且施工程序比較簡單的。因此，這種結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用到高層建筑中，尤其是在一些要求較高的高層建筑中，對連梁和墻肢的設(shè)計應(yīng)該注意一下幾個方面的內(nèi)容：

1.1連梁設(shè)計

首先，連梁的設(shè)計對于施工材料有較高的要求，尤其是混凝土，因為設(shè)計環(huán)節(jié)與建筑的質(zhì)量有關(guān)，甚至是會影響這個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，所以，在設(shè)計的時候，要求框剪能力達(dá)標(biāo)，只有符合了標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行施工。為了能夠讓框剪能力達(dá)標(biāo)，就要控制混凝土，不斷的提高混凝土的等級，使其性能上升。從而保證連梁具有框剪能力。此外，要求設(shè)計工作完善，這樣才能為施工排除安全隱患。如果建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，那么建筑會不安全，而且也不利于后建筑的維護(hù)。

其次，合理的設(shè)計連梁的高度，而且要保證洞口的寬度符合要求，在設(shè)計連梁的時候，指主要的工作就是設(shè)計洞口，不僅僅是要求洞口具有寬度，同時還要求洞口具有剛度。一般來說，洞口的寬度以及連梁的高度是呈反比的，當(dāng)高度在上升的時候，跨度就要減小。反之則相反。在保證建筑具有抗震性的時候，需要將兩者統(tǒng)一起來。因此在設(shè)計的時候，就不能忽視寬度以及高度。

再次，在減少建筑結(jié)構(gòu)的裂縫上，可以適當(dāng)?shù)恼蹨p連梁的剛度。當(dāng)連梁的剛度在減少的時候，連梁就會分散出內(nèi)力，這樣連梁出現(xiàn)裂縫的可能性就小。此外，連梁剛度的折減并不是在施工的時候才開始，在設(shè)計環(huán)節(jié)，就要適當(dāng)?shù)恼蹨p，而且還要計算折減后的剛度。折減的程度可以將以往的經(jīng)驗做標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計折減的時候，要讓建筑的構(gòu)件有彈性。建筑中的框架剪力墻與其他結(jié)構(gòu)不同，具有特殊性，因此要控制連梁的剛度。而且還要在連梁上設(shè)置配筋，從而保證結(jié)構(gòu)的效果。此外，如果是豎向結(jié)構(gòu)的連梁，在裂開的時候，內(nèi)部的力會轉(zhuǎn)移，一部分力會轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

最后，剪力墻的厚度要得到有效控制，不適宜過厚，但也不能太薄。而建筑中的連梁又與剪力墻的厚度有一定的關(guān)系，在設(shè)計連梁的時 候，可以按照剪力墻的厚度調(diào)節(jié)。當(dāng)建筑中對厚度要求高的時候，可以適當(dāng)?shù)奶岷穸?，但是提高的同時也要讓建筑穩(wěn)定，也就是說，連梁的設(shè)計要綜合考慮多種因素，不只是連梁的剛度問題，還有建筑結(jié)構(gòu)的承載力以及抗震性，在充分考慮多種因素后，才能讓剪力墻符合標(biāo)準(zhǔn)，這也使后續(xù)的施工更容易。

1.2墻肢設(shè)計

第一，對墻肢厚度的控制是有必要的，因為墻肢厚度會影響建筑的穩(wěn)定以及可靠，因此在設(shè)計墻肢的時候，對于厚度要合理控制。合理的控制主要是指在設(shè)計過程中，讓其按照設(shè)計的流程進(jìn)行相關(guān)工作?？墒窃趯嶋H中，會有部分問題是符合設(shè)計要求的。高層建筑也是住宅的一種，在設(shè)計墻肢的時候，厚度應(yīng)該與剪力墻相同，一般標(biāo)準(zhǔn)的厚度是200mm。一般高層建筑都有地下室，如果沒有，那么就要重視建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。而施工人員能做的就是控制一切可控制因素，而高層建筑的墻肢一般都是一字型。

第二，剪力墻的結(jié)構(gòu)布置，隨著建筑越來越高，建筑的綜合性能也日漸提升，因此，建筑設(shè)計中，應(yīng)該使得建筑具有很好的空間工作性能。因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時候，應(yīng)該采用雙向布置，科學(xué)合理的構(gòu)成建筑結(jié)構(gòu)的空間性能。同時，由于對建筑的抗震性能有了更高的要求，因此，在剪力墻設(shè)計時候，嚴(yán)禁在需要抗震設(shè)防區(qū)域使用單向剪力墻設(shè)計。在進(jìn)行剪力墻設(shè)計時，要保證平面均勻分布，剛度中心要和建筑的整體質(zhì)心相重合或者是盡量靠近，如此可以很大程度上減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計的優(yōu)化的措施

2.1剪力墻結(jié)構(gòu)計算方面的優(yōu)化

2.1.1樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下，盡可能減少剪力墻的布置，以大開間剪力墻布置方案為目標(biāo)，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度使樓層最小剪力系數(shù)接近規(guī)范限值，這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入同時降低工程造價。

2.1.2樓層最大層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定在計算多地震作用的樓層最大層間位移時，以樓間彎曲變形為主，計入扭轉(zhuǎn)變形，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，因此，對于高層建筑應(yīng)盡可能扭轉(zhuǎn)變形最小，但又不能僅根據(jù)這些層間位移不夠，不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度。在實際工程設(shè)計中，有些設(shè)計人員一看到某一方向?qū)娱g位移不能滿足規(guī)范要求，就不斷地增加該項的側(cè)向剛度，此舉雖然可以解決問題，但應(yīng)該注意此時結(jié)構(gòu)的剪重比，若與規(guī)范限制接近則可行，若剪重比已經(jīng)較大，則不應(yīng)一味地增加也要學(xué)會減小對應(yīng)一側(cè)的結(jié)構(gòu)剛度，使其剪重比減小，地震作用減小，同樣可以達(dá)到較好的效果。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的優(yōu)化

2.2.1剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用的計算簡圖較為符合，設(shè)計結(jié)果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置，當(dāng)剪力墻的洞口布置出現(xiàn)錯洞，疊合錯洞時，墻內(nèi)配筋應(yīng)構(gòu)成框架形式。

2.2.2剪力墻的特點是平面內(nèi)剛度及承重力大，而平面外剛度及承載力都相對很小，應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應(yīng)采取足夠的措施減少梁端部彎矩對墻的不利影響。

3、結(jié)語

綜上所述，可知對高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行探討十分重要，因為作為一種非常常見的建筑結(jié)構(gòu)，其設(shè)計水平影響到大多數(shù)高層建筑質(zhì)量，因此需要對其進(jìn)行必要的研究。本文研究的重點就是剪力墻的墻肢以及連梁的部分，實際上還有其他方面，有待進(jìn)一步研究。

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