高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

【摘要】框架剪力墻這種結(jié)構(gòu)還能有效地提高施工效率，節(jié)約了施工的材料，使資源的浪費(fèi)率降到了最低。不過(guò)同樣值得人們注意的是，高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有一些地方有待改進(jìn)，為了讓框架剪力墻的質(zhì)量有所提高，需要不斷地實(shí)踐，不斷地摸索，不斷地研究，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。本文闡述了高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，并分析了高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；框架剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市人口不斷增加，建筑用地資源非常緊張，在這種情況下，高層建筑以其大容積率得以在城市中快速發(fā)展起來(lái)。高層建筑垂直高度較大，而且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這就需要選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式，來(lái)確保高層建筑的穩(wěn)定性。目前框剪結(jié)構(gòu)不僅能夠有效的確保使用空間的最大化，而且抗側(cè)力剛度也較好，所以在當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得以廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化，確保建筑結(jié)構(gòu)能夠更好的滿足建設(shè)可靠性的要求。

1、高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

對(duì)高層建筑中的剪力墻的應(yīng)用更能有效的體現(xiàn)出其很好的優(yōu)勢(shì)。不但能夠滿足建筑最基本的使用功能，還能夠?qū)θ藗內(nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的個(gè)性化需求以及工程經(jīng)濟(jì)性需求和耐久性的要求都可以實(shí)現(xiàn)。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的確保建筑的質(zhì)量，也能夠降低建筑工程的生產(chǎn)成本。

1.1調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)方面的原則。在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)中對(duì)于其構(gòu)件盡可能的減少布置，其中最佳的設(shè)計(jì)方案就是進(jìn)行大開(kāi)間剪力結(jié)構(gòu)的布置，使得側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到最好的狀態(tài)。同時(shí)，樓層間的剪力系數(shù)也要確保較小，但是不能超過(guò)相關(guān)規(guī)范規(guī)定的范圍。

1.2調(diào)整樓層間最大位移與層高之比方面的原則。在對(duì)規(guī)范規(guī)定的最大樓層間的位移進(jìn)行計(jì)算時(shí)，假如建筑所處地區(qū)出現(xiàn)地震的情況比較多，對(duì)樓層的標(biāo)準(zhǔn)值在進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以將結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形進(jìn)行保留，在以彎曲變形為主的建筑中需要計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形。在高層建筑當(dāng)中重點(diǎn)需要考慮的就是樓層間的剪力變形以及扭轉(zhuǎn)變形。結(jié)構(gòu)的剪切變形主要是通過(guò)豎向構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行確定的，在實(shí)際的工程中，有很多構(gòu)件還是很難滿足的，同時(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)構(gòu)件的合理布局，如果布局不合理，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，那么樓層間的位移就很難達(dá)到要求。所以，相對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，不能簡(jiǎn)單的只是利用樓層間的位移來(lái)進(jìn)行豎向構(gòu)件剛度的確認(rèn)，同時(shí)還需要盡可能的減少扭轉(zhuǎn)變形。

1.3調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)超限方面的原則。如果剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高比太小就會(huì)出現(xiàn)彎矩和剪力過(guò)大的情況，這樣就超過(guò)了相關(guān)規(guī)范限度。按照相關(guān)規(guī)定的要求，在跨高比低于5時(shí)，連續(xù)梁是不能進(jìn)行折減的，對(duì)跨高比的合理選擇能夠有效的避免剪力和彎矩過(guò)量。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)以上所述有效合理的利用就能夠在一定程度上降低工程成本。在對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅需要符合相關(guān)規(guī)定，還需要加強(qiáng)對(duì)其他方面因素的考慮，對(duì)建筑物的立面以及平面一定要盡可能的確保均勻，并且剪力墻結(jié)構(gòu)一定要遠(yuǎn)離房屋中間，這樣是為了確保房屋的整體抗扭能力。

2、高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

2.1剪力墻位置優(yōu)化設(shè)計(jì)

框架剪力墻在其設(shè)計(jì)的過(guò)程中通常為雙向布置，一般沿著主軸方向或者其他的方向，此種做法可有效的提高空間工作性能，且極易實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面手里的抗側(cè)剛度接近。剪力墻的位置、數(shù)量均要得當(dāng)適宜，若是剪力墻的數(shù)量太少，那么結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度則無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，但是數(shù)量過(guò)多，那么墻體的利用率則會(huì)大大降低，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度過(guò)大，加大地震力和自重，無(wú)法充分滿足設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)剪力墻肢截面的時(shí)候，盡量達(dá)到規(guī)則、簡(jiǎn)單、豎直剛度均勻等要求。在對(duì)建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻底部則需加強(qiáng)部位不應(yīng)采用錯(cuò)洞墻和疊合錯(cuò)洞墻，有效的避免設(shè)計(jì)過(guò)程中墻肢剛度相差懸殊的洞口。同時(shí)剪力墻必須應(yīng)用從上到下的連續(xù)布置方式，避免強(qiáng)敵剛度突變，且對(duì)剪力墻平面外地彎矩進(jìn)行控制，保證剪力墻平面外地穩(wěn)定性。

2.2結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)

眾所周知，在剪力墻水平方向的安排中，設(shè)計(jì)人員如果想要將剪力墻的重量核心和其剛度核心盡可能的布置在一起，則應(yīng)當(dāng)盡可能的將剪力墻平面設(shè)計(jì)以對(duì)稱(chēng)的方式來(lái)進(jìn)行，這能夠有效減少剪力墻扭矩的出現(xiàn)并且有效提升剪力墻的抗震性。除此之外，剪力墻合理布置的結(jié)構(gòu)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)減少單向形式的設(shè)計(jì)，從而能夠有效避免其對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)中的抗震性能產(chǎn)生不良作用，最終促進(jìn)建筑工程抗震性能的有效提升。另外，在合理布置結(jié)構(gòu)的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)使剪力墻側(cè)向剛度能夠充分發(fā)揮，從而能夠在此基礎(chǔ)上促進(jìn)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻設(shè)計(jì)抗震效率的持續(xù)提升。

2.3延伸性處理及設(shè)計(jì)

延伸性處理是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。通常來(lái)說(shuō)由于剪力墻的結(jié)構(gòu)自身存在著較大的延伸性，因此這意味著在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中其也當(dāng)具備相應(yīng)程度的延伸特性，這將會(huì)直接影響到剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。除此之外，在延伸性處理的過(guò)程中為了有效的避免剪力墻結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)相應(yīng)的破壞問(wèn)題，在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)確保其能夠滿足承載力的相應(yīng)要求，并且通過(guò)均勻、對(duì)稱(chēng)、上下連貫的設(shè)計(jì)方法的有效應(yīng)用來(lái)促進(jìn)其整體支撐效果的有效提升，最終在此基礎(chǔ)上促進(jìn)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻設(shè)計(jì)可靠性的不斷進(jìn)步。

2.4強(qiáng)度與性能的設(shè)計(jì)

提升強(qiáng)度與性能是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻設(shè)計(jì)的重中之重。根據(jù)我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)出臺(tái)的《高規(guī)》中所規(guī)定，在建筑工程的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中一般的剪力墻的水平和豎向分布筋的配筋率都應(yīng)當(dāng)?shù)玫娇煽康谋Ｕ?，即?duì)于非抗震設(shè)計(jì)和四級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)這一數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)在 0.20%之上，與此相對(duì)應(yīng)的則是，當(dāng)對(duì)于一、二、三級(jí)抗震情況的建筑工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)確保這一數(shù)據(jù)不小于0.25%，從而能夠促進(jìn)建筑工程抗震強(qiáng)度與自身性能的有效提升。除此之外，在提升強(qiáng)度與性能的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)遵循《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，即通過(guò)約束邊緣和構(gòu)造邊緣的剪力墻構(gòu)件來(lái)促進(jìn)矩形截面剪力墻的極限承載力能夠優(yōu)化40%以上，并且促進(jìn)其抗震能力得到20%左右的提升，最終促進(jìn)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻設(shè)計(jì)合理性的不斷進(jìn)步。

2.5合理的控制剪力墻結(jié)構(gòu)參數(shù)。為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)布置的合理性、恰當(dāng)性以及科學(xué)性，就要對(duì)位移比、側(cè)向剛度比、周期比等一些參數(shù)進(jìn)行有效的控制。位移比通常是指高層建筑中，豎向構(gòu)件本身的樓層的位移和水平位移與樓層平均值的比值。除此之外，還對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)布置其自身的不規(guī)則性進(jìn)行限值，這樣能夠有效的防止建筑出現(xiàn)偏心力，出現(xiàn)建筑扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。位移比限值是根據(jù)剛性樓板假定的條件下確定的，高層建筑的豎向構(gòu)件位移比一般是不能夠超過(guò)1.2倍的。

3、結(jié)語(yǔ)

在建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)主要承載的就是水平以及豎直方向的荷載和重力，在剪力墻設(shè)計(jì)中不但要求其安全合理，還需要對(duì)其經(jīng)濟(jì)問(wèn)題進(jìn)行思考。在設(shè)計(jì)中，對(duì)于各項(xiàng)位移的限制值也需要使其能夠滿足，對(duì)于其構(gòu)件中的抗側(cè)力構(gòu)件作用也需要加強(qiáng)思考。對(duì)于剪力墻的豎向設(shè)計(jì)也需要使其能夠滿足位移限制值相關(guān)規(guī)范的要求，盡可能的使其數(shù)量能夠減少，同時(shí)對(duì)于基本的振力也不造成影響。

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