高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

劉少紅（濟(jì)南德潤(rùn)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，山東　濟(jì)南　250101）

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

劉少紅
（濟(jì)南德潤(rùn)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，山東濟(jì)南250101）

本文對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探究，并根據(jù)設(shè)計(jì)的特性提出針對(duì)性和可行性較高的建議和意見(jiàn)。

高層；建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

在眾多的建筑墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式中，剪力墻結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑工程中常采用的一個(gè)設(shè)計(jì)方式，它能夠通過(guò)具有較高牢固性和凝固性的混凝土和鋼筋對(duì)建筑底層進(jìn)行設(shè)計(jì)并且對(duì)建筑上層完成一個(gè)多層砌體結(jié)構(gòu)。在整個(gè)建立強(qiáng)結(jié)構(gòu)中，對(duì)上層的多層砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工時(shí)期關(guān)鍵設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)，也是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)所在。

一、高層建筑剪力墻的特點(diǎn)以及分類(lèi)

剪力墻根據(jù)是不是開(kāi)洞以及開(kāi)洞的大小可以分為以下幾個(gè)類(lèi)型。

1實(shí)體墻。所謂實(shí)體墻就是指沒(méi)有開(kāi)洞或者開(kāi)洞的面積小于整個(gè)墻體面積的15%。其受力的特點(diǎn)是就像一個(gè)懸臂墻。它的彎矩圖既沒(méi)有突變，也沒(méi)有反彎點(diǎn)，整個(gè)墻體的變形是以彎曲型為主。

2整體的小開(kāi)口剪力墻。這主要是指開(kāi)孔的面積雖然大于整個(gè)墻體面積的15%，但是仍然屬于小面積開(kāi)孔的墻體，其受力的特點(diǎn)就是彎矩圖在連接梁的地方發(fā)生突變，在高度上沒(méi)有反彎點(diǎn)，或者是僅僅在個(gè)別的樓層才有反彎點(diǎn)。

3雙脂肢或者多肢剪力墻。所謂的雙肢或者多肢剪力墻主要是說(shuō)開(kāi)洞比較大的或者洞口成列布置的墻體。它的受力特點(diǎn)是和整體的小開(kāi)口的剪力墻相類(lèi)似的。

4壁式框架。壁式框架是指洞口的尺寸相對(duì)比較大，而連接梁線的剛度和墻肢線的剛度比較接近的墻體。其受力特點(diǎn)是彎矩圖在樓層的地方放生突變，而且在大多數(shù)的樓層中都會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

1構(gòu)件設(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵守肢長(zhǎng)和厚度的比值。由于剪力墻的高度和寬度尺寸都有著很大的不同，因此，要據(jù)幾何特征和受力形態(tài)來(lái)計(jì)算肢長(zhǎng)和厚度的比值，據(jù)結(jié)果實(shí)施按柱設(shè)計(jì)或者是按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。

2既要滿足剛度要求又要具有很強(qiáng)的變形性能和延性。此結(jié)構(gòu)的墻體會(huì)承擔(dān)來(lái)自建筑多方向的壓力，剪力墻結(jié)構(gòu)若想有效而綜合處理這些個(gè)方向壓力就必須采用延性彎曲型剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣能夠有效綜合各方壓力，從而提高墻體的剛性和抗震性能。

3剪力墻在設(shè)計(jì)時(shí)候要盡量避免平面外搭接，實(shí)在避免不了時(shí)應(yīng)按規(guī)范采取相應(yīng)措施，以保證剪力墻平面外安全。

4墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對(duì)局部受壓承載力驗(yàn)算。

三、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1剪力墻的具體結(jié)構(gòu)的設(shè)置。高層建筑在應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮建筑的空間能力，要雙向設(shè)計(jì)剪力墻，利用墻體的鏈接來(lái)完善高層建筑的空間結(jié)構(gòu)，特別是地震高發(fā)區(qū)，更要注重剪力墻結(jié)構(gòu)的雙向設(shè)計(jì)，而且要注意控制兩個(gè)方向剪力墻的剛度中心位置和墻體的具體數(shù)值保持一致，這樣能夠保證雙向墻體之間的受力均衡，這樣能夠降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)帶來(lái)的影響。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要注意降低墻體的抗側(cè)剛度，從而提高墻體的自振周期，具體設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)降低墻體縱橫方向的厚度大小來(lái)實(shí)現(xiàn)抗側(cè)剛度的降低，或者可以通過(guò)降低墻面數(shù)量，增寬墻體間距來(lái)實(shí)現(xiàn)減輕墻體自重，降低墻體抗側(cè)剛度的目的。另外，為了提高剪力墻的結(jié)構(gòu)安全性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)樓層面積的大小來(lái)采取鉸接或半剛接式的結(jié)構(gòu)，這種墻面結(jié)構(gòu)能夠增阿吉墻體的安全性能。

2剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度。對(duì)于剪力墻的厚度，相關(guān)抗震建筑規(guī)定有著較為明確的數(shù)據(jù)規(guī)定，因此，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格按照這些數(shù)據(jù)規(guī)定進(jìn)行。例如5～15層的剪力墻結(jié)構(gòu)，一般墻肢在重力荷載代表值作用下軸壓比都＜0.2，電算結(jié)果墻體往往只需要構(gòu)造配筋，但只因底部功能要求3.9m層高，墻厚就得240mm，若業(yè)主要求室內(nèi)視野開(kāi)闊，不設(shè)外縱墻，橫墻朝外端頭不允許帶翼墻或端柱時(shí)，當(dāng)層高3＞5～4.2m時(shí)，則墻厚需要320mm～350mm，顯然不合理。故像這樣的特殊情況的高層建筑應(yīng)該通過(guò)采用概念設(shè)計(jì)分析，控制墻肢軸壓比，進(jìn)行墻體截面條件、強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算并在構(gòu)造上適當(dāng)加強(qiáng)暗柱或配筋，確保整體的連結(jié)從而減小墻的厚度。

3墻體配筋率的設(shè)計(jì)。建筑墻體結(jié)構(gòu)的配筋率是關(guān)乎墻體質(zhì)量以及整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵所在，在進(jìn)行墻體設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須明確配筋率取值范圍。建筑的抗震要求決定了其結(jié)構(gòu)必須具備一定的延性，而這也要求了建筑墻體配筋率要達(dá)到最低要求標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行建筑剪力墻結(jié)構(gòu)配筋率設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定以及工程結(jié)構(gòu)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且要保證配筋率的設(shè)計(jì)滿足建筑結(jié)構(gòu)其他部分的設(shè)計(jì)需求。

4剪力墻設(shè)計(jì)的管理。首先，必須對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)行嚴(yán)格的勘察和仔細(xì)的監(jiān)督檢測(cè)，只有在在確定設(shè)計(jì)質(zhì)量后，才能決定是否將其投入墻體施工中。而若想做好對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)的監(jiān)督和檢測(cè)工作，就必須完善相應(yīng)的管理制度，例如對(duì)建筑設(shè)計(jì)的監(jiān)督制度、檢測(cè)制度以及對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的獎(jiǎng)懲制度等，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考察。其次，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)水平將直接決定整個(gè)墻體設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性以及其可行性。所以，在雇傭設(shè)計(jì)人員之前必須對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)水平進(jìn)行嚴(yán)格的考察和檢測(cè)，要提高雇傭建筑設(shè)計(jì)人員的門(mén)檻，加強(qiáng)對(duì)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和思想道德的考察。另外，對(duì)于已經(jīng)雇傭和正在工作中的建筑設(shè)計(jì)人員，也要對(duì)其專(zhuān)業(yè)素質(zhì)進(jìn)行積極的培訓(xùn)。而且，還要加強(qiáng)對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)工作，提高他們的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，除了相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)外，還需要對(duì)其進(jìn)行思想道德素質(zhì)的培訓(xùn)，在他們心中樹(shù)立質(zhì)量意識(shí)和危機(jī)意識(shí)，提高他們對(duì)現(xiàn)在崗位職責(zé)的重視度。最后，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵守國(guó)家法律的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足專(zhuān)業(yè)的技術(shù)規(guī)范要求，積極吸取外國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)。另外，還需要從管理制度、人員規(guī)范方面對(duì)其進(jìn)行治理，要保證管理制度切實(shí)可行，保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范制度化，避免缺乏專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的設(shè)計(jì)人員參與設(shè)計(jì)。最后，要注重對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的檢查，對(duì)安全性不滿足要求的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要及時(shí)上報(bào)并進(jìn)行更改。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑企業(yè)若想在未來(lái)的建筑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中獲取更多的主動(dòng)權(quán)，就必須加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)高層建筑項(xiàng)目的施工質(zhì)量保證具有關(guān)鍵性作用，必須重視對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究和不斷探索。

[1]苗強(qiáng).高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的特性分析[J].科技傳播，2010（19）.

TU97

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