高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

陳玉

摘要：建筑行業(yè)伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展占據(jù)著越來越重要的地位，隨著城市人口的增多，我國建筑設(shè)計更多的趨向于高層的設(shè)計。與此同時，剪力墻更多的被運用于我國高層建筑中，其更強的剛性以及抗震性備受人們青睞。但是由于我國的高層建筑起步較晚，所以在剪力墻的運用中并不能達到完善的標準，下面將從剪力墻運用的原則以及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方面用進行分析，希望能夠有效促進我國建筑結(jié)構(gòu)的安全性，推進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層住宅；剪力墻；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計

1、剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則

高層建筑施工過程中經(jīng)常會用到剪力墻結(jié)構(gòu)，主要是因為其強度、剛度較大，可以有效減小地震等不利影響。剪力墻結(jié)構(gòu)可以有效滿足小震不壞，中震可修以及大震不倒的抗震要求，同時這也是基本的設(shè)計原則。當前國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，多以剪力墻剛度最優(yōu)作為目標進行優(yōu)化設(shè)計。就鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，其剛度與震害成反比，然后建筑結(jié)構(gòu)的剛度也不宜過大，還要考慮造價和成本問題。高層建筑的剛度影響因素有兩個，一是結(jié)構(gòu)水平位移，既要滿足水平位移限值規(guī)范要求，又要確保水平位移角值可以有效控制；二是制地震力，計算值相對較小時，可能會看到高層建筑結(jié)構(gòu)頂點位移以及層間位移角均滿足要求，配筋比較“安全”等現(xiàn)象，實則不然，這些都是假象。針對這些問題，應(yīng)當在確保合理底部剪力的基礎(chǔ)上，嚴格檢查位移、內(nèi)力和配筋情況。在確保結(jié)構(gòu)的功能要求以及建筑設(shè)計條件基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，其基本的原則如下：一是在優(yōu)化設(shè)計過程中，既要充分考慮地震對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用，又要兼顧風(fēng)荷載造成的影響；其次，對墻肢位置進行合理布設(shè)，確保建材能夠發(fā)揮力學(xué)功能，確保剪力墻抗側(cè)剛度可以有效抵抗水平荷載；另外還要減少或避免浪費，將剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)性與經(jīng)濟性結(jié)合起來，進行綜合考慮。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要點

2.1剪力墻定位設(shè)計

如果平面的布置控制工作沒有做好，則會導(dǎo)致平面不夠均勻或者對稱不接近標準狀態(tài)，進而造成剪力墻的結(jié)構(gòu)剛強度與力作用重合偏差較大，最終會導(dǎo)致彎矩現(xiàn)象，墻體扭矩的狀況。因此，對于剪力墻的定位，需要按照估算好的數(shù)值、劃線定位，保持平面的均勻與對稱在標準范圍，同時，內(nèi)外墻體需要直通，墻體直截而保持簡且有規(guī)則。

2.2位移的優(yōu)化

設(shè)計根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計樓層之間的位移有變化的時候，要在考慮扭轉(zhuǎn)變形的情況。高層建筑最主要的目的就是防止樓層間和剪力墻的變化，一般來說要減少扭轉(zhuǎn)變形是不可以增加構(gòu)件的剛度的。在剪力墻結(jié)構(gòu)最合適的情況，要保證地震的時候建筑物不受到影響，要在樓層平均值范圍內(nèi)。對于剪力墻的側(cè)向剛度來說，控制在規(guī)定的范圍內(nèi)有抗震作用，還能節(jié)約成本，防止成本的上升過大。在保證結(jié)構(gòu)的同時，要以數(shù)據(jù)為標準，根據(jù)結(jié)構(gòu)平動為主來進行調(diào)整，保證高層建筑的安全性，要保障剪力墻的最大合理化的優(yōu)化設(shè)計?？蚣艚Y(jié)構(gòu)上面有辦公樓和賓館等設(shè)計，能夠在承重力方面很好地控制結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)建筑的使用功能。如果在居民住宅中，在空間結(jié)構(gòu)小的房間里面設(shè)計，能夠很好地靈活展現(xiàn)出房子的結(jié)構(gòu)施工。剪力墻還有一種結(jié)構(gòu)叫做簡體結(jié)構(gòu)，是利用鋼筋混凝土來設(shè)計的剪力墻。在建筑剪力墻當中，很多都是利用的鋼筋混凝土方法。

2.3優(yōu)化墻體的配筋設(shè)計

在對墻體配筋部位進行優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)注意挑選性價比較高的材料。材料對施工質(zhì)量有著直接的影響性，若在施工中劣質(zhì)材料過多或者質(zhì)量不符合要求的材料進行施工，無疑會加大施工的難度，也使質(zhì)量得不到有效保障。因此材料的選擇很關(guān)鍵，在眾多的材料中鋼筋材料是首選。在購買鋼筋時，要從正規(guī)的生產(chǎn)廠家處購買，施工人員需對所購買的鋼筋進行全面檢查，確保無誤后方可進行施工區(qū)域。在剪力墻結(jié)構(gòu)墻體配筋中，通常水平鋼筋應(yīng)置于外側(cè)，而垂直鋼筋置于內(nèi)側(cè)，這主要是由于地下水壓的不均衡而造成的。按照相關(guān)要求所制定的剪力墻設(shè)計，在滿足施工要求的基礎(chǔ)上，能夠盡可能地節(jié)省成本費用，達到最優(yōu)化設(shè)計。

2.4剪力墻優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)國家建筑物房子抗震能力的相關(guān)規(guī)定，剪力墻的厚度是用嚴密的數(shù)據(jù)來控制的。如果有特殊的情況，那么應(yīng)該根據(jù)房屋建筑的特點來進行改造，不能讓房屋業(yè)主私自打通墻體，這樣是非常危險的，要利用好建筑面積來設(shè)計墻體和暗柱，讓外觀更美麗。如果在優(yōu)化設(shè)計的過程中，那么第一步需要重視的就是材料，要選擇質(zhì)量好的鋼筋混凝土。在配合條件上來說，是要按照墻體設(shè)計的要求將鋼筋安裝在墻體里面。對于地下情況來說，要選擇標注的配筋率，設(shè)計好了就能夠降低成本，但前提是要保證安全。

2.5底部加強部位的設(shè)計優(yōu)化

建筑工程中，底部也是一個薄弱區(qū)域，應(yīng)對其進行強化處理。底部加強部位的高度，可根據(jù)墻肢總高度的一定比例并結(jié)合底部兩層高度之間的距離進行綜合權(quán)衡。對帶有轉(zhuǎn)換層的底部建筑物結(jié)構(gòu)來說，剪力墻底部加強部位的高度，主要由框支加上框支層高度的一定比例來決定的。如果地下室頂板作為嵌固部位，則地上樓層將是地震作用最明顯的部位，地上樓層的作用必然會帶動地下一層的波動，因此地下一層的抗震等級也應(yīng)符合相應(yīng)的要求進行有效施工，提高其強度。

總而言之，高層建筑工程中的剪力墻結(jié)構(gòu)起到了非常重要的作用，尤其是設(shè)計階段的控制和優(yōu)化非常重要，不僅關(guān)系著技術(shù)方面的要求，而且還關(guān)系著整個高層建筑工程項目的建設(shè)成本和造價。一般而言，高層建筑工程項目設(shè)計過程中均存在一定的優(yōu)化空間，通過對剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提高整個建筑工程的質(zhì)量，降低高層建筑工程造價。

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