高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設計中幾個問題

戴爾強 楊濤

摘 要：在對高層建筑開展結(jié)構(gòu)設計工作的時候，首先需要對高層建筑的基本框架進行設計，針對建筑的結(jié)構(gòu)設計需求，設計人員會盡量選擇框架剪力墻這種常規(guī)性的建筑結(jié)構(gòu)，在設計框架剪力墻這種建筑結(jié)構(gòu)的時候，設計人員需要根據(jù)建筑其他部分的結(jié)構(gòu)設計要求，來完善這一環(huán)節(jié)的設計工作，本文根據(jù)對這種結(jié)構(gòu)設計工作的了解，對影響剪力墻框架結(jié)構(gòu)的設計工作的問題進行剖析。

關鍵詞：高層建筑；框架剪力墻；結(jié)構(gòu)設計；問題

框架型的剪力墻結(jié)構(gòu)之所以具有超出常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要是因為，這種框架結(jié)構(gòu)可以提升建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種框架結(jié)構(gòu)尤其適合被應用到當前的高層建筑工程之中。在對建筑的結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化的時候，設計人員不僅僅需要對建筑的基本建設成本進行節(jié)省，同時還需要提升建筑具有的基本抗震性能，框架結(jié)構(gòu)不但具有極高的穩(wěn)定性，同時其還具有更強的抗震穩(wěn)定性，本文對這種建筑框架型結(jié)構(gòu)的設計情況進行具體分析。

1 設計概述

從這種內(nèi)部設有框架體系的剪力墻的整體設計情況來看，設計人員首先需要面對的設計問題主要有兩方面，設計人員需要選擇合適的剪力墻，將其作為設計對象。不同類型的剪力墻具有完全不同結(jié)構(gòu)特點。

不同的的建筑墻體部位開設洞口的位置存在差異，根據(jù)這一墻體特點可以對剪力墻進行分類，其類型主要有兩種，一種是獨立懸臂型的剪力墻，另外一種則是整體截面型的剪力墻。根據(jù)剪力墻的整體系數(shù)也可以對剪力墻進行分類，其具有的系數(shù)會直接影響到剪力墻墻肢部位具有的彎矩力。設計系數(shù)還會影響到結(jié)構(gòu)具有的整體性能。

高層建筑的整截面墻所具有的受力性能，還和開口較小所具有的墻體受力性能是比較相似的，要有有變形曲線的現(xiàn)象存在，就都是彎曲型的曲線，盡管受力性能和彎曲線型都是很相似的，但還是有不一樣的地方。建筑中的整截面墻是不具備開口功能的，所以它的彎矩也就不會有什么變化，也沒有任何反彎點在整截面墻上存在，即便存在也不會有什么大的影響，而且建筑的墻肢會受到這兩種結(jié)構(gòu)的類型的剪力墻較大的影響，特別在約束力上更加明顯，如果有這種情況，剪力墻結(jié)構(gòu)則屬于墻肢墻。根據(jù)實際的建筑應用，這種墻肢和梁都比較強的情況是可以在高層建筑中應用的，而且效果還比較好。

在實際的剪力墻框架結(jié)構(gòu)設計工作之中，一些受力問題會直接影響到剪力墻的承重效果。比如很多剪力墻系統(tǒng)之中存在墻肢部位比較薄弱，而梁這一結(jié)構(gòu)部件的強度卻比較大。這種設計問題就是收到了其受力設計的影響。

2 布置結(jié)構(gòu)工作

2.1 布置框架結(jié)構(gòu)

在設計之中，設計人員需要做好布置剪力墻的工作，必須要保證均勻布置，不能使布置的密度過于緊密，可以適當?shù)卣{(diào)節(jié)其緊實度，采用分散布置的方式。設計人員還需要堅持對稱設計原則，如果墻體不對稱就會使剪力墻出現(xiàn)墻體構(gòu)造不合理的問題。而選擇對稱設計剪力墻，還可以提升這一墻體結(jié)構(gòu)的美觀程度。剪力墻附近的墻體構(gòu)件也需要納入到設計人員的考慮范圍之中，之所以選擇分散布置方式主要是為了確定剪力墻數(shù)量的合理性。還需要避免墻體的剛度之間存在區(qū)別過大的問題的，設計人員還可以將具有抗側(cè)性能的墻體部件添加到剪力墻之中，同樣也要避免構(gòu)件排列過于密集的情況。

在正式的處理剪力墻的工作之中，設計人員不能對原有的剪力墻產(chǎn)生影響，需要始終保持其具有適當?shù)膭偠龋绻麆偠葦?shù)值不適中，墻體具有的抗側(cè)能力會降低。

2.2 確定墻體厚度

邊緣約束夠構(gòu)件是框架剪力墻結(jié)構(gòu)不能少的一部分，也就是邊框梁以及邊框柱，在施工中依據(jù)不同的建設需求，其帶邊框的剪力墻截面厚度也是有不同要求的。在進行抗震設計的時候，等級為一級和二級的剪力墻底部結(jié)構(gòu)，其加強部位應具有的厚度最小為200mm，要達到層高1/16左右，不能過小。在其他情況設計時，剪力墻的厚度要達到層高1/20左右，而且邊框梁的寬度應該和墻的厚度相同，高度可以是墻厚度2倍左右，剪力墻厚度也直接決定著建筑結(jié)構(gòu)的安全性。包括在施工中混凝土澆筑時由于澆筑質(zhì)量不高所造成的隱患等等）、經(jīng)濟合理（合理的厚度以及鋼筋級別在設計中都應有考慮，主要是涉及到最小配筋率的問題）等特點。鑒于此，剪力墻的厚度在滿足層高的1/16或者1/20的前提下，取200mm為宜。

2.3 確定墻體結(jié)構(gòu)的數(shù)量

剪力墻的合理數(shù)量按許可位移決定，按高層建筑規(guī)范中一般裝修材料?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)頂點位移與高之比u/H不宜大于1/700，裝修要求較高時u/H不宜超過1/850，在滿這個要求的前提下，增減剪力墻的數(shù)量。結(jié)構(gòu)自振周期的合理范圍大致在：T1=（0.09-0.12）Ns式中：Ns-樓層數(shù)剪力墻數(shù)量多框架～剪力墻結(jié)構(gòu)剛度就大一些，地震時周期短地震力也加大一些.材料耗量增大。日本震害調(diào)查表明：當每m2樓面平均剪力墻長度少于50mm長時，震害嚴重；在50～150mm之間時，震害中等：長150mm以上，震害輕微，目前我國尚無這方面的成熟經(jīng)驗.設計中可根據(jù)工程具體情況，建筑物高度、地區(qū)設防烈度及參考上面方法取值。

3 肢截面設計情況分析

按墻肢截面高度與厚度之比，剪力墻墻肢可分為一般剪力墻、短肢剪力墻、超短肢剪力墻及柱形墻肢。一般剪力墻的墻肢截面高厚比大于8，短肢剪力墻的墻肢截面高厚比為5～8，當墻肢截面高厚比在3～5之間時為超短肢剪力墻，墻肢截面高厚比小于3時為柱形墻肢。一般剪力墻墻肢較長，抗側(cè)剛度大，能承受很大的水平及豎向荷載，因此無論是整截面墻還是整體小開口墻及聯(lián)肢墻的墻肢都應優(yōu)先布置一般剪力墻。

根據(jù)短肢剪力墻具有的基本特點可以了解到，與一般的剪力墻不同，其具有的墻肢相對短一些，因此更適合現(xiàn)代的密集住宅設計工作，還能對原有的建筑自重進行降低，但是從抗震性能的角度來看，短肢剪力墻的抗震性能明顯要差于一般剪力墻。因此在地震發(fā)生頻率相對比較高的區(qū)域的建筑設計之中，設計人員一般不會選用這種墻體，因此設計人員可以增加常規(guī)剪力墻的數(shù)量，減少短肢不剪力墻的使用，對常規(guī)的剪力墻的墻肢也需要進行控制，避免墻體出現(xiàn)延性破壞的情況。

4 結(jié)束語

本文通過對這種具有框架結(jié)構(gòu)特點的剪力墻建筑結(jié)構(gòu)的設計工作之中的幾個設計問題進行了研究，首先對整體設計關鍵問題展開了婆媳，又對其中影響最大的兩方面設計情況展開了探討。剪力墻結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢是比較明顯的，但是支撐其體系的框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造卻相對比較復雜，設計人員不僅僅需要對建筑的基本設計需求進行了解，同時還需要研究其結(jié)構(gòu)的受力情況，避免剪力墻的整體受力情況出現(xiàn)不合理之處。對于這種剪力墻的設計的研究工作還需持續(xù)進行，以便與將更為優(yōu)質(zhì)的新型剪力墻框架結(jié)構(gòu)提供給設計人員。

參考文獻

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