高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其優(yōu)化策略探討

董春德

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，總的來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展。而作為當(dāng)前城市建設(shè)的一項(xiàng)重要工作，高層民用建筑的建設(shè)能夠有效緩解土地和人口之間的矛盾，擴(kuò)大空間結(jié)構(gòu)。在高層民用建筑的實(shí)際施工中，剪力墻作為其中的重要結(jié)構(gòu)形式，能夠起到防震減震的作用，同時(shí)能夠全面提升高層建筑的安全性能，因而在現(xiàn)階段的高層建筑建設(shè)中，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化得到了廣泛的關(guān)注。基于此，本文就結(jié)合高層建筑的施工特點(diǎn)和具體的施工過(guò)程進(jìn)行研究討論，加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的探究，并提出相應(yīng)的工作建議，以實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化，為高層建筑的具體施工過(guò)程提供有效參考。

關(guān)鍵詞：高層民用建筑;剪力墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化策略

作為高層及多層民用建筑，剪力墻結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。剪力墻的使用能夠全面提升高層建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，安全性和抗災(zāi)害性能。剪力墻結(jié)構(gòu)是以鋼筋及混凝土材料作為原材料，在施工現(xiàn)場(chǎng)澆鑄而成，與傳統(tǒng)的墻體結(jié)構(gòu)相比，剪力墻結(jié)構(gòu)的承載能力更強(qiáng)，平面內(nèi)剛度結(jié)構(gòu)性能更好，在實(shí)際應(yīng)用中能夠高效抵抗水平地震，風(fēng)作用以及豎向荷載作用等災(zāi)害，全面提升高層民用建筑整體的結(jié)構(gòu)性和穩(wěn)定性。而在剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，則需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的荷載作用，以及剪力墻在使用中可能出現(xiàn)的變形情況及設(shè)計(jì)缺陷加強(qiáng)改進(jìn)，了解剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和破壞機(jī)理，從而在實(shí)際應(yīng)用中能夠充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，全面提升高層建筑的性能。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，以全面增強(qiáng)高層建筑整體的穩(wěn)定性，提升其施工質(zhì)量，這就需要全面加強(qiáng)民用建筑結(jié)構(gòu)及剪力墻混凝土結(jié)構(gòu)的了解和認(rèn)識(shí)。高層民用建筑的縱向和橫向承載力與其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，而將剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用到高層建筑當(dāng)中，能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，全面提升高層民用建筑的施工質(zhì)量和效果，增強(qiáng)其實(shí)用性，延長(zhǎng)使用壽命。因而在剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，則要求相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員能夠考慮到墻體結(jié)構(gòu)整體的抗震性能和自然擺動(dòng)性能，保障其整體的穩(wěn)定性，防止建筑變形。剪力墻結(jié)構(gòu)的形式多種多樣，而根據(jù)剪力墻墻肢是否開(kāi)設(shè)洞口可以將其分為整截面剪力墻，壁式框架，雙肢或多肢剪力墻等多種不同的形式。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

在高層民用建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果會(huì)對(duì)剪力墻的布置帶來(lái)嚴(yán)重的影響。因而在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要保障剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，從而為后續(xù)的施工過(guò)程提供有效保障。在剪力墻布置的過(guò)程中要盡可能沿著建筑物的主軸線雙向布置，以有效提升高層民用建筑整體的抗震性能。而在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要將剪力墻拉伸并對(duì)直，與門(mén)洞和窗戶(hù)對(duì)齊，提升建筑整體的美觀性能，明確受力點(diǎn)，從而為后續(xù)的工程驗(yàn)收提供有效的數(shù)據(jù)參考^[1]。為了有效避免因突變而造成應(yīng)力集中的現(xiàn)象發(fā)生，提升建筑整體的剛度，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)剪力墻貫穿整個(gè)建筑物，當(dāng)出現(xiàn)豎向變化時(shí)，墻體的厚度和混凝土的剛度不會(huì)隨之減少。加強(qiáng)暗柱設(shè)計(jì)，有效避免洞口和墻邊形成墻肢。而通過(guò)短肢剪力墻和一般剪力墻的綜合使用，形成剪力墻結(jié)構(gòu)體系，全面提升其穩(wěn)定性。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

3.1 加強(qiáng)剪力墻平面布置

在高層建筑剪力墻的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中考慮到后期的工程能夠穩(wěn)定開(kāi)展，因而在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中要為后續(xù)的設(shè)計(jì)改造留有一定的空間。在保障剪力墻結(jié)構(gòu)的剛性能夠充分發(fā)揮的同時(shí)，為門(mén)窗設(shè)計(jì)留下一定空間。因而在剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，則要求相應(yīng)的工作人員能夠加強(qiáng)規(guī)劃，就剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，門(mén)窗的設(shè)計(jì)等多方面的內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮，規(guī)劃好墻洞的位置，并將墻體劃分為若干個(gè)部位，使得門(mén)窗能夠均勻分布^[2]。在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要保障剪力墻平面的對(duì)稱(chēng)均勻性，因而在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中則需要實(shí)現(xiàn)剪力墻面的重心和結(jié)構(gòu)剛度中心的重合，全面提升剪力墻結(jié)構(gòu)，整體的穩(wěn)定性。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中還需要加強(qiáng)對(duì)稱(chēng)性剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，保障剪力墻能夠沿著建筑中心軸線的方向?qū)ΨQ(chēng)。為了全面提升剪力墻結(jié)構(gòu)整體的抗災(zāi)害能力和性能，在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中要保障剪力墻整體的剛度，而不應(yīng)該將注意力過(guò)分集中于剪力墻的抗側(cè)力上，保障剪力墻的剛度和層數(shù)能夠相匹配，有效拓展其空間和承載力。

3.2 處理好剪力墻墻肢

在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要保障其整體的延展性，尤其是較高的剪力墻，在其設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中則需要更加關(guān)注剪力墻結(jié)構(gòu)整體的延展性。為了全面提升剪力墻結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中還可以利用彎曲的剪力墻來(lái)代替原來(lái)的剪力墻。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中考慮到剪力墻的長(zhǎng)度過(guò)大，為了全面提升其性能，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中可以將長(zhǎng)墻體結(jié)構(gòu)分割為多個(gè)均勻的強(qiáng)度。與大長(zhǎng)度剪力墻結(jié)構(gòu)相比，小墻段整體的穩(wěn)定性更高，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中不容易出現(xiàn)裂縫，能夠充分發(fā)揮剪力墻的支撐作用。由于大長(zhǎng)度的剪力墻在實(shí)際應(yīng)用中很容易受到破壞，從而發(fā)生形變，難以保障高層建筑整體的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中可以通過(guò)開(kāi)洞的方法，全面提升剪力墻結(jié)構(gòu)整體的剛度和穩(wěn)定性，從而減少地震等自然災(zāi)害對(duì)高層民用建筑帶來(lái)的負(fù)面影響。

3.3 加強(qiáng)邊緣構(gòu)件處理

剪力墻的邊緣構(gòu)件可以根據(jù)其形狀和使用性能分為構(gòu)造型邊緣構(gòu)件和約束型邊緣構(gòu)件兩種不同的形式。為了全面提升高層民用建筑的穩(wěn)定性和使用性能，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中則需要結(jié)合剪力墻的具體結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的邊緣構(gòu)件，構(gòu)造型邊緣構(gòu)件更加適用于不具有抗震性能的高層民用建筑，從而全面提升高層民用建筑整體的穩(wěn)定性和安全性^[3]。而約束型邊緣構(gòu)件更加適用于加強(qiáng)位置和臨部上層的高層民用建筑。在剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用中，由于受到地震等自然災(zāi)害的影響，從而會(huì)降低其整體的承載力，因而在剪力墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要加強(qiáng)過(guò)渡層的設(shè)計(jì)。通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，全面加強(qiáng)對(duì)剪力墻的墻體計(jì)算，綜合考慮到眾多客觀因素對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，全面提升其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能。在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中還要全面加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)平面外彎矩的控制工作，設(shè)置適量的扶壁柱，增加墻肢數(shù)量等方式盡可能降低外彎矩對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)整體帶來(lái)的不利影響。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，作為高層民用建筑的重要結(jié)構(gòu)，剪力墻的設(shè)計(jì)質(zhì)量決定了整個(gè)高層民用建筑的結(jié)構(gòu)安全性和防震性能。因而在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中，則需要結(jié)合實(shí)際狀況選擇合適的設(shè)計(jì)方案加強(qiáng)門(mén)洞，過(guò)渡層，剪力墻平面的設(shè)計(jì)和布局。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中，需要結(jié)合剪力墻設(shè)計(jì)的原則全面提升建筑結(jié)構(gòu)整體的荷載和水平壓力，全面提升高層民用建筑整體的穩(wěn)定性和安全性，為居民創(chuàng)建一個(gè)良好的生存環(huán)境，保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，以有效帶動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。

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