高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與剪力墻設(shè)計(jì)

王永鋒

摘 要：剪力墻結(jié)構(gòu)是指縱橫向的主要承重結(jié)構(gòu)全部為結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)。當(dāng)墻體處于建筑物中合適的位置時(shí)，它們能形成一種有效抵抗水平作用的結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)，又能起到對(duì)空間的分割作用。剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來(lái)承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)作用高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式，在現(xiàn)代高層建筑中被大量運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 特點(diǎn) 剪力墻設(shè)計(jì)

由于剪力墻明顯的優(yōu)勢(shì)和使用范圍的廣泛，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的受歡迎程度超出了人們想象，其受到了設(shè)計(jì)方的喜愛，業(yè)主的信賴。剪力墻結(jié)構(gòu)的作用還沒有發(fā)揮到最大，建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量也沒有得到最大的保障，為了實(shí)現(xiàn)這些愿望，各個(gè)設(shè)計(jì)人員要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的每一個(gè)點(diǎn)要進(jìn)行精密的計(jì)算，減少失誤。而且要好上加好，要充分完善剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓其以后能使用到每一次的建筑修建當(dāng)中，使我國(guó)的建筑事業(yè)發(fā)展前程更樂觀、快速。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.1 基礎(chǔ)方案的合理性

高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工方案，是保證高層建筑施工整體性和良好性的基礎(chǔ)保障，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)當(dāng)中，相關(guān)設(shè)計(jì)單位需要依照具體施工地質(zhì)條件，依照具體的建筑施工要求來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)。同時(shí)在建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的配置上，需要和地質(zhì)調(diào)查報(bào)告進(jìn)行對(duì)接，保證其中各項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)充分符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)方面，在進(jìn)行高層建筑施工過程中，還需要對(duì)建筑實(shí)施綜合性分析，特別是對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度、每一個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)載加以考慮，通過這種施工設(shè)計(jì)方式充分保證工程施工的穩(wěn)定性。

1.2 結(jié)構(gòu)措施完善

在高層建筑施工當(dāng)中，除了需要對(duì)基礎(chǔ)施工方案和施工圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)之外，其中還有一個(gè)比較重要的施工原則是相關(guān)施工單位經(jīng)常忽略的問題，那就是需要保證建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施措施完善化。相關(guān)設(shè)計(jì)單位在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要充分的注意到各部分組件相互之間的銜接程度。比如；建筑體當(dāng)中的鋼筋錨固長(zhǎng)度等，同時(shí)在設(shè)計(jì)單位當(dāng)中還需要充分注意建筑體存在的一些薄弱環(huán)節(jié)，建筑體本身的溫度對(duì)建筑體組件產(chǎn)生的影響等，這對(duì)幾個(gè)方面的問題，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，需要充分遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，通過這種方式來(lái)保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

2剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1約束邊緣構(gòu)件的作用

為了使剪力墻發(fā)揮更大的作用，設(shè)計(jì)者想了很多辦法，約束邊緣構(gòu)件就是其中一種方法。約束邊緣構(gòu)件處理是由兩種方法結(jié)合而成，即無(wú)約束邊緣構(gòu)建和有約束邊緣構(gòu)建，這兩種都是不可缺少的，也各有各的利弊。通過各種比較來(lái)看，無(wú)約束邊緣構(gòu)建的表現(xiàn)要更好一點(diǎn)，能承受更大力。而在穩(wěn)定性上面有約束邊緣構(gòu)件又要比無(wú)約束邊緣構(gòu)件要好，所以在實(shí)施到建筑結(jié)構(gòu)上時(shí)要視情況而定。

2.2控制墻體配筋中的作用

剪力墻有一個(gè)最大的特征就是特別消耗鋼量，而鋼的生產(chǎn)消耗的人力物力都特別大，所以就要考慮如何把鋼的使用量降低，節(jié)約資源和成本?？梢酝ㄟ^控制墻體配筋量來(lái)減少鋼的使用。一般最常見的方法是在確定了最小配筋量的情況下，在鋼筋的分布上做文章，水平外側(cè)分布，垂直內(nèi)測(cè)分布。在使用雙向鋼筋網(wǎng)片的保護(hù)層也可以降低配筋量，即把厚度降到 30mm 就可以了。

2.3 短肢剪力墻的說(shuō)明

在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010） 中規(guī)定說(shuō)明：厚度≤300mm、橫截面的高度與厚度比在范圍 4～8 內(nèi)的剪力墻就是短肢剪力墻。短肢剪力墻在生活中的使用范圍越來(lái)越大，因?yàn)槠渲癖缺乳L(zhǎng)肢剪力墻的要小，這種微小的改良應(yīng)用到一些小型的住宅區(qū)能在空間排布上看出優(yōu)勢(shì)，而且在布局上和對(duì)于住戶日后對(duì)于房子的設(shè)計(jì)也會(huì)方便很多。

2.4 剪力墻結(jié)構(gòu)厚度控制

現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)需要符合綜合性抗震標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)的建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)差異化明顯，要根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境、自然氣候及建筑設(shè)計(jì)要求等，結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容選擇最佳厚度融入剪力墻結(jié)構(gòu)施工方案。剪力墻設(shè)計(jì)抗震效能主要來(lái)源于界面尺寸，一般情況下需要采取墻體底部加厚方法提高墻面強(qiáng)度。如建筑基礎(chǔ)數(shù)值不產(chǎn)生變動(dòng)，則正常情況下底部厚度控制在 200 毫米以下，而其余部位結(jié)構(gòu)厚度，則不應(yīng)低于 150 毫米以免因厚度不足，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)承載力不佳及建筑剪力墻結(jié)構(gòu)重心偏移等相關(guān)問題。剪力墻獨(dú)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，墻體底部厚度不得超過 180 毫米，其目的在于充分發(fā)揮獨(dú)立剪力墻底部結(jié)構(gòu)剛性優(yōu)勢(shì)，過薄的底部結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)，難以有效發(fā)揮剪力墻底部承壓結(jié)構(gòu)效用，而過厚的設(shè)計(jì)方案，則使底部結(jié)構(gòu)壓強(qiáng)增加，導(dǎo)致剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體性受損，在建筑設(shè)計(jì)方面，應(yīng)將基礎(chǔ)數(shù)值控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以提升建筑使用安全效益。

2.5剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尺寸設(shè)置

剪力墻結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)置應(yīng)注意對(duì)結(jié)構(gòu)豎直方向及水平方向的剛度荷載壓力分布分析，盡可能將剪力墻肢截面高度基數(shù)控制在墻體厚度基數(shù)的 8 倍以上，保障雙間合并布置開間空間設(shè)計(jì)符合剪力墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，若在實(shí)際操作過程中，未能按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案，則無(wú)法滿足剪力墻豎向荷載傳遞需求。如建筑設(shè)計(jì)方案對(duì)建筑對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有特殊要求，則應(yīng)盡可能的避免采取開間布置設(shè)計(jì)方式?，F(xiàn)代剪力墻形狀設(shè)計(jì)為有效適應(yīng)多種階段使用及施工操作環(huán)境，均采用 L 形及 T 形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該布局有利于提高側(cè)向剛度，降低剪力墻結(jié)構(gòu)自身實(shí)際重量，從技術(shù)及成本兩個(gè)方面均具有綜合性實(shí)踐優(yōu)勢(shì)。另一方面剪力墻設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度不宜過短，若實(shí)際長(zhǎng)度為達(dá)到建筑使用標(biāo)準(zhǔn)，則可能出現(xiàn)配筋問題，從而影響建筑質(zhì)量，對(duì)此需將實(shí)際長(zhǎng)度控制在 1 米以上，使墻端暗柱配筋與構(gòu)造配筋更為接近，以便運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)尺寸的控制，確保剪力墻結(jié)構(gòu)壓力分布合理性。

結(jié) 論

綜上所述，隨著土地資源日益緊張，高層建筑在未來(lái)城市建設(shè)發(fā)展中應(yīng)用前景勢(shì)必會(huì)越來(lái)越廣闊，剪力墻結(jié)構(gòu)基于造價(jià)低、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)在高層建筑建設(shè)中也逐漸得到了更為廣泛的應(yīng)用，因此需要高層建筑工程設(shè)計(jì)人員針對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)加以優(yōu)化，不斷提升剪力墻設(shè)計(jì)水平，推動(dòng)剪力墻功能全面發(fā)揮，從而有效促進(jìn)高層建筑工程的建設(shè)發(fā)展。

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