淺析高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化策略

摘 要：建筑已經(jīng)開始向高樓層和大寬度發(fā)展，很多傳統(tǒng)建筑技術(shù)已經(jīng)不適用現(xiàn)在發(fā)展狀況，在工程設計上相應的要求系數(shù)和難度系數(shù)都得到了提高。剪力墻結(jié)構(gòu)設計是對在高層建筑中廣泛采用的工程設計結(jié)構(gòu)，對與高層寫字樓和居民住宅都很實用。但剪力墻在應用高層建筑結(jié)構(gòu)中也存有不妥地方，有多種問題需要進行實際情況的改進和結(jié)構(gòu)的完善和優(yōu)化，因而剪力墻的優(yōu)化改進策略值得研究。

關(guān)鍵詞：剪力墻；優(yōu)化；策略

前言

剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中受到廣泛應用的實用性極強設計結(jié)構(gòu)，具有在剛度系數(shù)和承載壓力上極強的優(yōu)勢。同時對平面內(nèi)外兩者的協(xié)調(diào)作用力都是具有優(yōu)勢的，應在施工時間和建筑材料節(jié)省中具有成本控制特點。

1 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計概述和特征

高層建筑需要有效合理科學的建筑結(jié)構(gòu)設計才能滿足高層建筑發(fā)展速度加快的施工復雜難度加大的特點。剪力墻是通過結(jié)合傳統(tǒng)的鋼筋混凝土為主體材料，按照一定架體結(jié)構(gòu)和工程施工技術(shù)進行建造的穩(wěn)定墻體結(jié)構(gòu)，在對外界環(huán)境的抗震系數(shù)和建筑美觀都合乎現(xiàn)代建筑高標準要求。剪力墻主體結(jié)構(gòu)是利用上層樓板和相互上下結(jié)構(gòu)的壓力作用并在和相互配合墻體間進行復式重組結(jié)構(gòu)進行承重搭建的，對空間合理運用是符合高層建筑用戶對空間更大的需求的。

剪力墻結(jié)構(gòu)的特征分析，首先在是依靠建立在傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中進行結(jié)構(gòu)設計的，因而其具有穩(wěn)定系數(shù)高和整體協(xié)調(diào)性好的優(yōu)勢。在對傳統(tǒng)建筑物梁以及支撐柱體進行了代替，空間布局性相對的進行了符合現(xiàn)代化審美角度和建筑質(zhì)量結(jié)構(gòu)的改進。同時，在剪力墻的成本費用也是最低廉的，是因為大量鋼筋混凝土的使用，對其他施工材料減少實用量，不需要在其他相應加大其他施工材料追加成本考慮。因而，剪力墻的特征優(yōu)勢明顯，但缺點問題也很突出，首先剪力墻對垂直結(jié)構(gòu)的支撐和抵抗性高，對水平左右拉動的抵抗性低，同時鋼筋配率也少，其需要的混凝土相對大。在遇到巨大外界作用力時，其整理固態(tài)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生反震作用力，引起危險系數(shù)的攀升，相對的維護成本就需要提高。其次，自身的重量系數(shù)大和鋼筋配率低的客觀結(jié)構(gòu)屬性會在工程質(zhì)量監(jiān)控中，相對要求就會提高，出現(xiàn)施工監(jiān)管工作不到位就會發(fā)生重要的隱患問題，對整體高層建筑都是一個直接的威脅。

2 高層建筑剪力墻設計的問題

2.1 設計方法需要改進和提高

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計需要在前提設計中應用復雜的計算機軟件系統(tǒng)進行整體和局部的嚴格設計，在中后其也需要工作人員對工程進行相應的修繕和補充設計。因而，計算機軟件系統(tǒng)對最終結(jié)構(gòu)設計有重要的影響，如何提高軟件系統(tǒng)應用能力是需要注意的。在實際計算機技術(shù)應用中，需要根據(jù)現(xiàn)場狀況進行參數(shù)的調(diào)整和改變，也要對計算機設計人員的專業(yè)水平和建筑知識水平要求極高。同時，在面對每個建筑自身獨特要求中要根據(jù)實際情況進行再設計和在調(diào)整調(diào)整階段，豐富的計算機軟件系統(tǒng)實操經(jīng)驗和應急處理經(jīng)驗是減少失誤和降低設計細節(jié)錯誤的有效辦法。

2.2 細節(jié)結(jié)構(gòu)設計瑕疵程度大

高層建筑需要具有抗側(cè)力性能的嚴格要求，剪力墻具有此方面良好的效果，但在抵震性能上剪力墻需要提高配置性能，但整體會發(fā)生一定的彎曲變形的物理特征。因而如何兩方面都兼顧，保障設計瑕疵細節(jié)降到最低，需要在剪力墻結(jié)構(gòu)設計中特別注意。

3 高層建筑剪力墻優(yōu)化設計方案

3.1 墻體整體結(jié)構(gòu)設計方案

在對與高層建筑而言，不同的高度對剪力墻的使用效果有不同的保障要求，對與在21層以上的建筑，剪力墻不能按照傳統(tǒng)的斷肢結(jié)構(gòu)設計為主要方案。要對整體墻體進行結(jié)構(gòu)再設計階段，探索如何通過現(xiàn)有施工條件基礎上進行墻體合理科學化的改進構(gòu)建。進而在傳統(tǒng)斷肢剪力墻不能更穩(wěn)定應用在更高層進行調(diào)整，在對超高層建筑上要進行力學稱重的準確核對和嚴格判定，不能按照多層建筑的要求和設計標準進行。要考慮整個墻體在面對超高層承載壓力增大，穩(wěn)定要求增高的程度中合理對需要的墻體厚度和位置布局設計和相應的架空格局設計都要進行設計方案的確立。對需要進行的施工費用的追加和局部的再調(diào)整都要依照降低成本費用的考慮中提高質(zhì)量系數(shù)。

3.2 剪力墻承載面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，承載面一定喲啊進行優(yōu)化設計，對剛硬度系數(shù)要布置均勻以及受力承載是否穩(wěn)定進行考慮。在局部門窗設計是要保持對齊和對稱狀態(tài)，盡量在同一面保持橫列。剪力墻結(jié)構(gòu)的強肢和相應的構(gòu)成單元才可以明確和清晰，布局和應力也更趨于合理。同時，在設計中的計算圖數(shù)要一致，每個洞口的開設要考慮涉及墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。避免隨意開洞和破壞架構(gòu)的情況發(fā)生。出現(xiàn)不合理的開洞處要及時進行修補和支撐體的再次構(gòu)建，才能保證整體剪力墻設計的合理。

3.3 剪力墻之間要看成獨立體

剪力墻是需要極強的設計方案周期才能確立施工的，不能按照統(tǒng)一的整體進行設計考量，要看做每個單獨體進行設計考量。對每個節(jié)段要在相應的截面和整體高度進行控制和布局，避免比值數(shù)值的增大，一旦出現(xiàn)高度和截面的比值增大會出現(xiàn)剪力墻的實際效果降低，硬性降低的危險。同時在出現(xiàn)抗震方案設計中要對每個墻肢體機和洞體進行合理布局調(diào)整，每個局部細節(jié)的墻肢體和洞體都會對整個剪力墻構(gòu)成一定影響，需要在方案設計中特別注意。

3.4 控制剪力墻墻體的數(shù)量和提高其配置鋼筋數(shù)

剪力墻在高層建筑中相應數(shù)量的大小對于整個施工的成本和工程質(zhì)量等多方面具有直接影響，大數(shù)量的剪力墻會造成空間體的減少并且整體建筑的重量增大。各結(jié)構(gòu)的支撐壓力會增高，高層建筑面臨倒塌的風險，小數(shù)量的剪力墻造成支撐力不足，墻體裂縫的產(chǎn)生。如何在設計中正確把控剪力墻墻體的數(shù)量是關(guān)鍵。同時，大多數(shù)剪力墻都是需要配鋼筋進行的，鋼筋的結(jié)構(gòu)延伸性能高低對與強體結(jié)構(gòu)是否合理和質(zhì)量穩(wěn)固具有直接影響，在設計方案中要對配置鋼筋數(shù)進行估算，不能出于成本考慮隨意降低鋼筋配置數(shù)。

3.6 剪力墻設計方案需要準則相應的建筑規(guī)范要求

剪力墻在結(jié)構(gòu)設計中對水平移動和垂直移動和抗震系數(shù)都要保障嚴格規(guī)范符合設計要求，不能憑主觀意識對設計方案任意規(guī)劃和制定。要對工程實踐經(jīng)驗和豐富的建筑理論知識結(jié)合進行，符合國家對各指標系數(shù)的要求和合理規(guī)范范圍內(nèi)進行，符合高層建筑整體國家系數(shù)要求才是施工的關(guān)鍵。

4 結(jié)語

高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設計是整個建筑施工過程中重要的前提保障，通過合理的建筑施工是可以保障問題率和誤差程度降低的，同時對每個設計細節(jié)進行準確的實施，使得剪力墻的優(yōu)勢發(fā)揮到最大。

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作者簡介：

張兵豪，身份證號碼：410422198909249135