解析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

【摘要】隨著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提升，研究剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用凸顯出重要意義。本文首先對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)做了概述，分析了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。在探討剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的同時(shí)，提出了剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

一、前言

作為一種應(yīng)用面較廣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，剪力墻結(jié)構(gòu)在近期得到了廣泛的應(yīng)用。研究其應(yīng)用的相關(guān)課題，能夠更好地提升其現(xiàn)狀水平，進(jìn)而優(yōu)化整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本文從概述剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻結(jié)構(gòu)的主要施工技術(shù)原理就是利用現(xiàn)代技術(shù)化的墻體模板即鋼筋混凝土板來(lái)承受建筑墻體受到的各種內(nèi)載壓力，從而更好的進(jìn)行承載壓力的分擔(dān)將墻體所受到的壓力進(jìn)行有效的控制，這比傳統(tǒng)的墻體中使用的梁柱載壓更安全、更有效。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)墻體在載壓原理上是將承載的豎向和水平方向的壓力進(jìn)行分擔(dān)、削剪，因此從此結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析則被稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的載壓性和較高的堅(jiān)固性，因此在建筑設(shè)計(jì)中，尤其是高層建筑的墻體設(shè)計(jì)中被廣泛采用。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.建筑物樓層之間進(jìn)行調(diào)整量小剪力系數(shù)的原則

為了減少建筑結(jié)構(gòu)本身的重量，增強(qiáng)建筑承載地震的性能，在建筑施工過(guò)程中，需要盡量的減少使用剪力墻的地方，這就必須使用短肢種類的剪力墻負(fù)擔(dān)處在第一震型，底端的地震傾覆力矩要比剪力墻結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)的總底端地震傾覆力矩小百分之六十以上，把剪力墻墻體上進(jìn)行大開間處置，可以提升剪力墻結(jié)構(gòu)的傾向剛度。

2.調(diào)整建筑物樓層與樓層之間最大位移和樓層商之間的比例

建筑物在施工設(shè)計(jì)的過(guò)程中，樓層之間的彎曲處置也是一項(xiàng)非常重要的部分。如果建筑物的彎曲處置不合理，那么也將會(huì)影響到整個(gè)建筑的使用性能。對(duì)建筑物剪切彎曲的處置需要參照一定結(jié)構(gòu)配件的數(shù)量來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是塑向結(jié)構(gòu)配件數(shù)量過(guò)多的話，控制工作也很難進(jìn)行，剪力墻的剪重比例也會(huì)相應(yīng)的增大，這樣剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求，樓層和樓層之間彎曲的部分會(huì)逐步增加，整個(gè)樓層在長(zhǎng)期使用后還會(huì)出現(xiàn)位移的現(xiàn)象。因此在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須要嚴(yán)格的控制好樓層和樓層間的扭轉(zhuǎn)彎曲，這也是提高建筑穩(wěn)定性的基本保障。

3.調(diào)整剪力墻連粱超限的原則

剪力墻連梁超限的原則是在剪力墻結(jié)構(gòu)建設(shè)的過(guò)程中建立起來(lái)的，由于剪力墻的跨高通常會(huì)出現(xiàn)超限的情況，這也就要求在剪力墻設(shè)計(jì)的過(guò)程中要做好剪力墻的連梁跨高，通常來(lái)說(shuō)，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中都會(huì)將剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁跨高設(shè)計(jì)在一定的范圍內(nèi)，并且用框架梁的方式來(lái)進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的建設(shè)。而如果剪力墻的跨高比在5-6的范圍內(nèi)時(shí)，還要保證剪力墻的連梁剛度不出現(xiàn)波動(dòng)，剪力墻的承載力和彎矩也要控制在一定的范圍內(nèi)，這樣才能夠符合剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本標(biāo)準(zhǔn)。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.合理的平面設(shè)置

建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該有合理的平面設(shè)置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要以主軸為中心，向主軸方向和四周展開布置。布置剪力墻的平面時(shí)，要嚴(yán)格遵守對(duì)稱與均勻的原則，使建筑墻的每一面的質(zhì)量中心與剛度中心重合，對(duì)每一面墻都應(yīng)盡力做対直拉通處理，減小剪力墻的扭曲程度。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度要控制好，不宜過(guò)大，為了充分發(fā)揮剪力墻的承載能力以及抗側(cè)力，增大空間利用率，剪力墻間的密度不宜過(guò)大。

2.剪力墻截面厚度

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中之所以會(huì)規(guī)定剪力墻的最小厚度，是為了保障剪力墻平面之外的剛度以及穩(wěn)定性能。當(dāng)墻肢平面外出現(xiàn)與之相交的剪力墻的時(shí)候，可以將其視為剪力墻的支承，這樣一來(lái)就有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩(wěn)定了。因此在確定墻肢的最小厚度的時(shí)候，應(yīng)該按層高以及無(wú)肢長(zhǎng)度兩者的較小值來(lái)計(jì)算。有關(guān)規(guī)范規(guī)定：在非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的最小厚度不應(yīng)該小于層高或者無(wú)支長(zhǎng)度的1/25，并且還要大于160mm。而在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)在一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不宜小于1/16，并且大于等于200mm；三、四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不小于1/20，且大于等于160mm。其他各層在一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)，不能小于層高或者無(wú)支長(zhǎng)度的1/20，且大于等于160mm。

3.設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件

剪力墻一般在一、二級(jí)抗震的一般部位以及三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，剪力墻的墻肢端部應(yīng)該設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件；在一、二級(jí)抗震的底部加強(qiáng)部位以及其上一層的墻肢端部應(yīng)該設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

五、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

1.一般優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重抗震的作用，盡量避免單向布置，按照雙向布置的原則，使受力方向的抗側(cè)剛度逐漸接近，形成一個(gè)良好的空間結(jié)構(gòu)。利用空間的充足性，減輕結(jié)構(gòu)的重量。剪力墻的門窗洞口要成列布置，墻肢截面簡(jiǎn)單，與連梁分布規(guī)則，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)洞或者疊合錯(cuò)洞的情況下，腔內(nèi)的配筋要形成框架的形式。由于剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度受布置結(jié)構(gòu)影響較大，如果出現(xiàn)突變的情況，對(duì)抗震非常不利，在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持從上到下連續(xù)布置的原則，改變墻體的厚度和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，減小側(cè)向沿高的高度。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算優(yōu)化

在剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算方面進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則與連梁超出限值的調(diào)整原則，以及樓層最大位移和層高之比的調(diào)整原則\"結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期和以平動(dòng)為主的第一自振周期之間的比例調(diào)整原則，使計(jì)算結(jié)果無(wú)限地接近規(guī)范值。

2.具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

（一）主體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度

建筑單位的建筑面積，其結(jié)構(gòu)材料的用量中，房屋層數(shù)和用于承擔(dān)的重力荷載的結(jié)構(gòu)材料用量，與之成正比例，而用于抵抗側(cè)力結(jié)構(gòu)材料的數(shù)量，是以建筑層數(shù)的二次方的關(guān)系來(lái)急劇增加，因此，參考傳統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，高層建筑的各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)，是不是能夠通過(guò)規(guī)范要求，抗側(cè)剛度在其中起著決定性作用。它是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，最重要的基礎(chǔ)核心，優(yōu)化剪力墻抗側(cè)剛度的常用措施，一般為改變剪力墻的截面尺寸，以及調(diào)整剪力墻的混凝土強(qiáng)度等，在建筑高度和及豎向荷載已知的情況下，剪力墻高寬比相對(duì)較大，而剪切變形的影響又比較小時(shí)，可取剪力墻的彎曲剛度作為設(shè)計(jì)變量，建立剪力墻抗側(cè)剛度優(yōu)化的科學(xué)模型，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（二）地震作用

當(dāng)前部分高層建筑的抗震作用的計(jì)算方法，主要有振型分解反應(yīng)譜法與底部剪力法兩種，前者被普遍用來(lái)設(shè)計(jì)高層建筑的抗震性能，后者是在高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算擬靜力計(jì)算水平電算求解的一種方法，該方法方便運(yùn)算，但是造成的數(shù)據(jù)誤差較大，會(huì)造成結(jié)構(gòu)剛度\"質(zhì)量沿豎向變化較大甚至結(jié)構(gòu)明顯不對(duì)稱。但此方法被運(yùn)用于抗側(cè)剛度優(yōu)化分析時(shí)，可以簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，得出最佳抗側(cè)剛度數(shù)據(jù)后，借助電子運(yùn)算方法和振型分解反應(yīng)譜法，使水平地震作用及其影響都能得出準(zhǔn)確結(jié)果。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用十分廣泛，有關(guān)人員應(yīng)該從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的客觀實(shí)際出發(fā)，充分利用其多項(xiàng)特點(diǎn)，研究制定最為切合實(shí)際的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施技術(shù)方案。

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