高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需關(guān)注的要點

陰寅宏　吳振興

摘要：高層建筑已經(jīng)成為當(dāng)代建筑工程項目設(shè)計的主流，高層建筑產(chǎn)生不僅緩解了城市土地資源應(yīng)用緊張的局面，同時也代表著建筑領(lǐng)域在新時期取得的跨越性進(jìn)步。剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑工程項目設(shè)計中不可缺失的重要內(nèi)容，設(shè)計人員必須要嚴(yán)格保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、科學(xué)性，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣才能避免對高層建筑工程整體設(shè)計質(zhì)量造成損害。本文就是對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注重的要點進(jìn)行分析，希望對相關(guān)人員有所啟示。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計；要點

引言

剪力墻結(jié)構(gòu)體系最早誕生于二十世紀(jì)六十年代，該結(jié)構(gòu)體系剛度性能較為良好，而且可以有效提升建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力，對于強(qiáng)化建筑抗震性能有著積極影響，所以受到了眾多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的青睞，并且將其應(yīng)用于高層建筑工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計中去。還需要注重的是，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用避免了建筑室內(nèi)露梁、露柱等不良情況產(chǎn)生，不僅加強(qiáng)了建筑室內(nèi)的美觀性，而且為室內(nèi)裝飾工程建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計專業(yè)性較強(qiáng)，其中很多問題都需要嚴(yán)格把握。對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注重的要點進(jìn)行探究是具有重要意義的，下面就對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1.剪力墻結(jié)構(gòu)基本概念闡述

對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)闡述就是應(yīng)用鋼筋混凝土墻板取代以往框架結(jié)構(gòu)中存在的梁和柱，可以較為良好的承擔(dān)多種荷載應(yīng)力，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)水平力的控制，這種應(yīng)用混凝土墻板承擔(dān)建筑豎向和水平應(yīng)力的結(jié)構(gòu)體系稱之為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系在高層建筑結(jié)構(gòu)中有著非常廣泛應(yīng)用。剪力墻結(jié)構(gòu)體系的突出特性在于其墻肢的長度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其厚度，剪力墻結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)部具有較強(qiáng)的剛度和承載性能，結(jié)構(gòu)平面外剛度和承載性能較低，墻肢屬于偏心受拉或者是偏心受壓結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，墻體結(jié)構(gòu)屬于平面構(gòu)件，其作用不僅可以有效承擔(dān)平面作用的水平剪切力和彎矩力之外，同時還會承擔(dān)相應(yīng)的豎向壓力。在地震不良自然災(zāi)害與風(fēng)荷載的影響下，剪力墻結(jié)構(gòu)出了需要滿足剛度要求外，同時還需要考慮到非彈性形變的延展性要求。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)分類

剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點與其自身孔洞大小和數(shù)量有著非常緊密聯(lián)系，內(nèi)力分布和變形狀態(tài)也會受到孔洞大小和數(shù)量的影響。根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)自身開洞情況可以將其劃分成整截面墻和聯(lián)肢墻等種類。整截面墻為剪力墻結(jié)構(gòu)自身不進(jìn)行開洞處理，或者洞口面積在剪力墻墻面總面積的百分之十六以下，洞口長邊尺寸也會小于洞口凈距離，以及洞口至強(qiáng)電的凈距離。整截面墻受力性能與整體懸臂構(gòu)件有著較大的相似之處，結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)相似與偏心受壓柱體結(jié)構(gòu)。設(shè)計人員在對整截面墻進(jìn)行設(shè)計時，要盡可能的將豎向鋼筋分布在墻肢的兩端。連肢墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)上的洞口沿著豎向成列的進(jìn)行布置，并且洞口面積要大于墻面總面積的百分之十六，各個墻體之間會選用連梁進(jìn)行有效連接，墻肢單獨性的作用非常突出，連梁的中部區(qū)域會出現(xiàn)反彎點。

3.剪力墻設(shè)計原則分析

在上文中也提到剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的專業(yè)性較強(qiáng)，設(shè)計人員在對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計過程中需要充分、全面考慮，不僅要求監(jiān)理強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以滿足建筑整體極限位移控制的要求，同時還需要將框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系中多種抗側(cè)移構(gòu)建的優(yōu)越特性良好呈現(xiàn)出來，保證結(jié)構(gòu)體系建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性、安全性。剪力墻結(jié)構(gòu)布置數(shù)量也需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，剪力墻結(jié)構(gòu)綜合性能較為優(yōu)越，但是并不代表在高層建筑工程項目中剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量越多越好。布置數(shù)量需要參考極限位移控制的要求，可以應(yīng)為基本振型地震的影響，剪力墻結(jié)構(gòu)承擔(dān)的地震傾覆力需要超過地震引發(fā)總體傾覆力的百分之五十?？偠灾?，設(shè)計人員需要在眾多規(guī)范和要求下進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置，切實提升高層建筑工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

4.高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施分析

4.1對剪力墻剛度性能進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)獨立小墻肢?，F(xiàn)行高層建筑工程結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范中要求，矩形截面的獨立墻肢其基面高度需要控制在截面的五倍寬度以上。這種情況出現(xiàn)后，對墻肢軸壓比喻鋼筋配置都有著嚴(yán)格要求，不僅增強(qiáng)了設(shè)計的難度性，而且對后續(xù)施工工作開展也造成了很多困擾。設(shè)計人員在設(shè)計時可以應(yīng)用合并洞口的方式消除獨立存在的墻肢，并且嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的不住，使得小墻肢成為墻體的翼緣，這一舉措會使得結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)得到有效強(qiáng)化，降低了設(shè)計難度，設(shè)計人員在后續(xù)設(shè)計中只需要配置一定數(shù)量的鋼筋材料就可以了。而且剪力墻結(jié)構(gòu)可以具備良好的延展性，細(xì)高的剪力墻結(jié)構(gòu)容易被設(shè)計人員轉(zhuǎn)變成彎曲破壞的延性剪力墻結(jié)構(gòu)，避免了結(jié)構(gòu)在胞性剪切力影響下嚴(yán)重?fù)p壞。

4.2提升轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度。目前高層建筑的功能和結(jié)構(gòu)形式越來越為豐富，不僅呈現(xiàn)出了多樣性的特性，而且結(jié)構(gòu)體系也越來越為復(fù)雜。對于多功能的高層建筑功能項目，工程項目建設(shè)要求建筑上部與下部使用功能可以進(jìn)行明確的劃分，建筑結(jié)構(gòu)布置方式也需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)變，需要應(yīng)用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)建筑下部、下部結(jié)構(gòu)的有效銜接，更為良好的對內(nèi)力進(jìn)行傳遞。因此，對于高位轉(zhuǎn)換的底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)慎重設(shè)計。由于商位轉(zhuǎn)換時剛度和質(zhì)量較大的轉(zhuǎn)換層升高，調(diào)整轉(zhuǎn)換層本身及其上、下的剛度比使之接近是必要的.轉(zhuǎn)換層本身的剛度和質(zhì)量不宜大，最終可通過水平力作用下精確的牽問分析檢合轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角是否基本均勻。宜盡量選擇剛度和重量較小的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，計算時應(yīng)多取參與組合的振型數(shù)。通過計算仔細(xì)分析可能存在的薄弱部位，研究具體的內(nèi)力分配特點。通過調(diào)整內(nèi)力和構(gòu)件配筋設(shè)計改善薄弱部位的性能。

5.結(jié)束語

總之，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)具體工程的特點，對其剪力墻的受力狀態(tài)進(jìn)行正確的計算分析，并結(jié)合其破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計以滿足結(jié)構(gòu)的安全性。只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設(shè)計出既安全又經(jīng)濟(jì)實用的優(yōu)秀作品。