剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

江海燕

摘? ? 要：近年來隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，房屋建設(shè)技術(shù)的不斷提高，高層、超高層建筑已是鱗次櫛比，在一定程度上緩解了有限土地資源和人口發(fā)展之間的矛盾?？蛑?-剪力墻結(jié)構(gòu)具有獨特的優(yōu)點剪力墻結(jié)構(gòu)具有獨特的優(yōu)點，滿足了小空間和大空間的功能結(jié)合，在一定程度上受到建設(shè)者的喜愛。

關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu);高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用分析

1? 引言

隨著生活水平的提高，人們對高層建筑的要求越來越高，因此，建筑設(shè)計要在適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的同時，滿足人們對居住環(huán)境的需求。社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了機遇，但是對于建筑的質(zhì)量標(biāo)準也有了更高的要求。在高層建筑中，將鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用其中，能提高高層建筑的安全系數(shù)和穩(wěn)定性。為了取得高質(zhì)量和高效益的建筑物，應(yīng)該采取科學(xué)的設(shè)計方法，在保證高層建筑物的質(zhì)量的同時，減少投資成本。

2? 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

框剪結(jié)構(gòu)布局的基礎(chǔ)條件是框架結(jié)構(gòu)體系，在平面框架體系中布置一定數(shù)量的剪力墻。在平面中設(shè)計，來達到靈活應(yīng)用空間的目的，空間使用的自由度較大。在結(jié)構(gòu)性能上，框剪體系吸取了兩者的優(yōu)勢，同時抗震性能較好?？蚣艚Y(jié)構(gòu)能夠?qū)煞N不同結(jié)構(gòu)體系重新組合起來，它與單純使用剪力墻設(shè)計或者是整體性的框架設(shè)計有著明顯的區(qū)別。在這種新的受力結(jié)構(gòu)內(nèi)，兩者一起承擔(dān)豎向的荷載，水平方向抗側(cè)向位移能力較強，因此具有較大的剛度，并且抗剪能力也較強。在實際設(shè)計與運用過程中，能夠揚長避短，使得建筑的結(jié)構(gòu)與功能能夠得到較好的協(xié)調(diào)?？辜趔w系同時具備布局較為靈活，使用較為簡單的性能，同時也有抗剪能力較強，抗震能力強的優(yōu)勢，因此在設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。

3? 剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

3.1? 墻肢連梁設(shè)計

在高層建筑的剪力墻設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要關(guān)注墻肢連梁設(shè)計，確保連梁構(gòu)件穩(wěn)固，避免因遭到損壞而對建筑物的防震、抗震以及結(jié)構(gòu)延性等方面產(chǎn)生不利影響。在上述要求下，結(jié)合具體的工程情況可知，設(shè)計人員應(yīng)合理調(diào)整連梁的設(shè)計剛度，要避免人為加大連梁縱筋，確保連梁具備承受強剪弱彎值的能力。此外，在施工過程中，箍筋量可能會受到人為活動的影響而增加，設(shè)計人員應(yīng)從降低箍筋出現(xiàn)遭到剪切破壞的力的角度，對連梁結(jié)構(gòu)具體控制值進行精準設(shè)計。最后，在對連梁進行設(shè)計時，設(shè)計人員還要注重對連梁截面抗剪切性進行準確計算，當(dāng)連梁比值大于2.5時，設(shè)計人員應(yīng)采用設(shè)計比值乘增大系數(shù)范圍的方式，獲取精準的追蹤應(yīng)用數(shù)值。

3.2? 結(jié)構(gòu)主控參數(shù)

該建筑工程的結(jié)構(gòu)形式中自振周期計算數(shù)據(jù)處于合理范圍內(nèi)，x，y方向的自振周期相差不大，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)剛度與轉(zhuǎn)換層和上部相鄰剛度比值達到相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的要求，并且轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)部分的等效側(cè)剛度參數(shù)相差不大，可以有效地消除結(jié)構(gòu)部件內(nèi)部應(yīng)力與變形的突變，就表示結(jié)構(gòu)平面與豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)置符合實際需要，具備較高的抗震性能。同時，在地震、風(fēng)荷載的影響之下，其位移與轉(zhuǎn)角相對比較小，基本上可以達到技術(shù)規(guī)范的要求?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)布局的角度出發(fā)，其屬于三維受力結(jié)構(gòu)體系，豎向剛度參數(shù)變化相對較大，受力復(fù)雜性高，很多個部分都屬于薄弱的環(huán)節(jié)，按照技術(shù)規(guī)范的要求選擇符合實際需要的三維分析軟件來進行整體性能的分析，對于框支榀部分的分析需要應(yīng)用有限元軟件來進行，可以明確其應(yīng)力分布情況，然后檢查框支梁、柱、附近墻體結(jié)構(gòu)的配筋達到使用的需要，平面有限元分析的范圍應(yīng)為底層框架和框支層以上3～4層墻體等結(jié)構(gòu)部分。

3.3? 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

①在框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以采用機構(gòu)控制來達到總體屈服的效果，可以在較為特定的位置設(shè)定塑性鉸，發(fā)生的次序形變位置進行控制，使得結(jié)構(gòu)在地震結(jié)構(gòu)作用下也能夠形成較好的耗能機構(gòu)，如果在水平方向構(gòu)件首先進行屈服，然后才是豎向結(jié)構(gòu)的屈服。②需要對結(jié)構(gòu)的高度以及抗剪能力進行平衡，在框剪整體結(jié)構(gòu)中，如果增加剪力墻數(shù)量，那么結(jié)構(gòu)體積會增大，結(jié)構(gòu)的高度也就會增加，就會造成結(jié)構(gòu)自身自震周期減小，組織地震作用會加大，但是反之結(jié)構(gòu)就會減少自身的高度，地震作用就會減小。在實際設(shè)計過程中，需要根據(jù)情況來綜合進行考慮，將高層建筑的抗震設(shè)防烈度高度以及內(nèi)部裝修等考慮在內(nèi)，確定較為適宜的位移最大移動性質(zhì)，從而能夠合理確定框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量以及整體的體積，保證高層建筑具有較高的經(jīng)濟性以及安全性。③需要實現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)剛度和延展性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)在高度以及粘性系數(shù)都存在一定的差異性，這就給框架結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)提高其抗震能力帶來了難題，在理論狀態(tài)下，框架剪力上結(jié)構(gòu)各個構(gòu)件之間可能會出現(xiàn)協(xié)調(diào)不一致的情形，或者會出現(xiàn)先后遭到破壞，以至于各個擊破，這種情況降低了框架剪力墻結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的抗震可靠程度，因此在實際設(shè)計過程中需要連接各個構(gòu)件，使其充分協(xié)調(diào)，達到高度以及延展性的統(tǒng)一，從而能夠有效提升框架剪力墻墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.4? 施工工藝方案設(shè)計

鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)會涉及較為復(fù)雜和專業(yè)的施工工藝，因而在設(shè)計階段，設(shè)計人員需要結(jié)合施工的具體要求進行施工方案的合理設(shè)計。尤其針對混凝土的澆筑這一施工工藝而言，在進行設(shè)計時，應(yīng)從不同角度對該工藝的具體實施進行設(shè)計方向的控制。在實施混凝土澆筑工作時，澆筑人員首先要確保一次性澆筑完畢，因此設(shè)計人員需要對混凝土的澆筑流程、澆筑機具以及澆筑材料進行科學(xué)設(shè)計?；炷恋臐仓俣确矫?，設(shè)計人員則要根據(jù)澆筑質(zhì)量的具體要求設(shè)置相關(guān)參數(shù)。而在整個施工設(shè)計方案中，還需要關(guān)注的設(shè)計要點有澆筑溫度、濕度控制與混凝土的后期養(yǎng)護。在設(shè)計方案中，針對上述要求，都要進行明示，具體包括混凝土入模溫度、混凝土降溫處理措施、混凝土內(nèi)外溫差的具體控制措施以及混凝土的濕度養(yǎng)護措施等，由此可保證鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的主要部位保持穩(wěn)固，并進一步體現(xiàn)設(shè)計的嚴謹性。

3.5? 避免出現(xiàn)軸向變形

根據(jù)筆者的實踐工作經(jīng)驗可以判斷出，建筑物豎向的自重就會產(chǎn)生載荷，必須采取科學(xué)的措施及時處理，避免出現(xiàn)軸向發(fā)生變形，嚴重的甚至?xí)绊懥簭澗氐氖褂谩３酥?，有可能對其他?gòu)件的側(cè)移起到制約的作用，影響高層建筑的質(zhì)量，最終會使高層建筑出現(xiàn)安全隱患，人們的生命安全受到影響。

3.6? 結(jié)構(gòu)平面布局

在具體的框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，其結(jié)構(gòu)體系是存在復(fù)雜性和不規(guī)則性的，同時一些建筑的布置結(jié)構(gòu)也不對稱，所以在結(jié)構(gòu)平面布局設(shè)計上，需要通過多次驗算后才能對剪力墻進行布置。另外，在具體的布局設(shè)計過程上，除開核心筒外，在進行相關(guān)的剪力墻布置上，一定按照設(shè)計規(guī)范的原則，將其在周邊位置布置，同時在布置的階段中，需要對均勻性，分散性和扭矩分析，同時保證結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移比值不大于1.4，這對提高抗扭能力有重要作用。

4? 結(jié)語

在當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計活動中，人們較為關(guān)注對鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在設(shè)計時，設(shè)計人員在意識到其應(yīng)用優(yōu)勢的同時，也要關(guān)注通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計來降低其應(yīng)用弊端出現(xiàn)的可能性?；谶@一要求，設(shè)計人員應(yīng)在遵循三個基本設(shè)計原則的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進行精細化設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)荷載合理、結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)固以及結(jié)構(gòu)施工方案的科學(xué)性，由此保證高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)揮出應(yīng)有的效益。

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