探討部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點與難點

盧徐交

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了提高土地的利用效率，高層建筑收到人們越來越多的青睞，為確保高層建筑的質(zhì)量，避免安全事故的發(fā)生，相關(guān)工作人員需要不斷提高自身設(shè)計水平，保證建筑結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理。高層建筑的設(shè)計包含許多先進(jìn)的技術(shù)，其中部分框支剪力墻可以很好的滿足人們的需求。商用高層建筑底部需要比較大的空間，以供人們的日?；顒?，而頂部的各個房間不僅需要較強(qiáng)的實用性，而且還要滿足人們的審美需求，外觀需要具有一定的美感。本文針對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點與難點，首先說明了該建筑結(jié)構(gòu)一般用于哪些位置;然后從幾個方面介紹了該建筑結(jié)構(gòu)需要注意的地方;最后為了提高該建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，需要采取怎樣的措施。

關(guān)鍵詞：框支剪力墻;使用范圍;要點;抗震性;難點

引言：從當(dāng)期高層建筑的實際情況看，由于框支剪力墻具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，所以得到了大面積的運(yùn)用，不僅確保了高層建筑的安全性，而且使高層建筑功能得到最大程度的體現(xiàn)?？蛑Ъ袅ζ渲邪嗽S多比較復(fù)雜的技術(shù)，因此，想要使框支剪力墻的優(yōu)勢得到發(fā)揮，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，相關(guān)工作人員需要付出更多的精力，確保設(shè)計的合理，保證高層建筑的質(zhì)量。

一、框支剪力墻結(jié)構(gòu)的使用范圍

“基于該結(jié)構(gòu)的特點，一般給結(jié)構(gòu)被運(yùn)用于商用高層建筑，因為商用建筑底部幾層需要較大的空間，以便于開展相應(yīng)的商業(yè)活動”。[1]如果一項高層建筑需要地上四層，最為商業(yè)活動開展場所，那么，我們就需要把這四層作為轉(zhuǎn)換層，從而使這四層可以擁有比較大的活動空間。

“當(dāng)前，比較常用的墻體轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，包括箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)等”。[2]由于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)類型比較多，所以設(shè)計人員需要根據(jù)實際需要，進(jìn)行有效地取舍，確保墻體受力均勻。

“該墻體結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，所以，為了有效避免以上情況的產(chǎn)生，工作人員在進(jìn)行平面設(shè)計時，需要做到剛心與質(zhì)心相近”。[4]在設(shè)計時，可以對該高層建筑底部四層的剪力墻進(jìn)行合理變化，使框支柱、轉(zhuǎn)換梁的位置得以改變，經(jīng)過調(diào)整，使結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。另外基于高層建筑的基本形態(tài)，其中墻體結(jié)構(gòu)的豎向設(shè)計尤為的重要，在設(shè)計之前，首先需要經(jīng)過大量的測試與計算，得出最科學(xué)的計算結(jié)果，我們對高層建筑有著行業(yè)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，為了更好的滿足要求，轉(zhuǎn)換層上半部分與轉(zhuǎn)換層下半部分的剛度需要加以合理控制，否則很容易出現(xiàn)上半部分與下半部分強(qiáng)度不一樣的情況，如果出現(xiàn)上半部分強(qiáng)度較大，而下半部分強(qiáng)度較弱的現(xiàn)象，工作人員則需要加強(qiáng)下半部分強(qiáng)度，而削弱下半部分的強(qiáng)度，以達(dá)到平衡狀態(tài)，這樣才符合高層建筑的相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)。

二、該建筑結(jié)構(gòu)需要注意的關(guān)鍵點

（一）結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)與墻體平面不規(guī)整控制方法

“設(shè)計人員需要采取有效的措施，使結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)與墻體平面不規(guī)整得到有效的控制，在設(shè)計時，最需要關(guān)注的就是位移比，我們可以從以下兩個方面改進(jìn)工作”。[5]第一，高層建筑的墻體是由許多構(gòu)件組成的，而這些豎向的構(gòu)件與水平方向的位移會產(chǎn)生一定的比值，這個比值的最大值需要控制在平均值的合理范圍內(nèi);第二，如果發(fā)生地震，會有百分之五的幾率發(fā)生剛心偏離的現(xiàn)象，因此，設(shè)計人員需要注意到高層建筑的豎向構(gòu)件的層間位移的最大值需要在平均值范圍內(nèi)，最大不能超過一點五，最小不能低于一點二，并且還要注意雙向地震的影響。

（二）結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的改進(jìn)

想要有效改進(jìn)高層建筑的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，周期比需要格外注意。周期比是指該建筑結(jié)構(gòu)第一次自己振動周期與平均的振動周期之間的比例。工作人員在設(shè)計時，這是一個重要的參照數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確反應(yīng)出高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的硬度，另外，在結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的過程中，會產(chǎn)生慣量值，借助周期比，也可以準(zhǔn)確測出慣量值。因此，我們需要采用有效的方法，進(jìn)行周期比的計算，借助剛性樓板假定來算出周期比，若計算出的周期比比零點九大，就說明了結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而我們可以判斷出該結(jié)構(gòu)具有很多安全隱患，抗地震的效果比較差，這時就需要采取有效的措施，把周期比調(diào)整到最合理的范圍內(nèi)，工作人員需要使用抗側(cè)力構(gòu)件，不要限制在均衡布局的要求內(nèi)，并且抗側(cè)力構(gòu)件在使用時，也有一定的要求，例如使用要對稱，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時抗側(cè)力構(gòu)件的使用，要促使結(jié)構(gòu)中部位置的硬度有所削弱，這時可以采用削減墻肢、減小結(jié)構(gòu)橫截面等方法。與此相對應(yīng)，結(jié)構(gòu)周圍的部位硬度需要加強(qiáng)，這時可以采用增加外圍、加梁等方法。

（三）豎向結(jié)構(gòu)不規(guī)整性和薄弱層的控制措施

“由于高層建筑高度比較高，所以各層結(jié)構(gòu)的剛度一定要把握好，使之符合相關(guān)要求，每一層的設(shè)計都不能掉以輕心，尤其是轉(zhuǎn)換層與上層的銜接部分結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度之間的比值，一定要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)”。[6]因為轉(zhuǎn)換層的特殊性，轉(zhuǎn)換層是整個高層建筑最脆弱的部分，所以，無論是與轉(zhuǎn)換層相連的上半部分還是下半部分，都需要特別注意，有效判斷出上下部分墻體的剪切與剪彎剛度之間的比值。

（四）增強(qiáng)建筑的安全性

安全系數(shù)越高的建筑，意味著它的抗震性能越好，所以，建筑的抗震性也是我們格外需要注意的地方，而建筑物的抗震能力，取決于墻體結(jié)構(gòu)的剪重比，如果剪重比沒有達(dá)到一定的數(shù)值，進(jìn)而說明了該墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不夠，這時就需要工作人員進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，墻體結(jié)構(gòu)的下半部分出現(xiàn)問題，容易導(dǎo)致剪重比出現(xiàn)異常現(xiàn)象，因此，需要采取增強(qiáng)豎向構(gòu)件、增強(qiáng)抗側(cè)力構(gòu)件以及增加結(jié)構(gòu)的橫截面等措施，加以調(diào)節(jié)，通過以上行為，使剪重比符合相關(guān)規(guī)定。除此之外，在計算剪重比時，為確保剪重比數(shù)值的準(zhǔn)確性，計算量要充足，也就是說振型數(shù)量要充分，使計算系數(shù)要超過零點九。

（五）從整體上對墻體結(jié)構(gòu)加以控制

結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性控制，主要的參照標(biāo)準(zhǔn)是剛重比，剛重比是指該結(jié)構(gòu)剛度與地球重力之間的比重，如果該比重不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，高層建筑的使用壽命就會大大縮短。這項技術(shù)相對來說，操作起來比較簡單，所以，比較容易滿足。但有時會受到各種因素的影響，該項數(shù)值不能很好的滿足，這時就需要考慮重力的二階效應(yīng)，以此來確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性出了受到剛重比的影響之外，還會受到轉(zhuǎn)換梁與框支柱的影響，因此，二者的豎向結(jié)構(gòu)也有抗震的效果，這二者作為特殊構(gòu)件，也可以進(jìn)行調(diào)整，另外，在調(diào)整前，首先要計算出結(jié)構(gòu)，根據(jù)這個結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以此來確保調(diào)整的科學(xué)性。

（六）結(jié)構(gòu)計算方法簡介

想要確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與合理性，離不開科學(xué)的計算。當(dāng)前，我們采用的結(jié)構(gòu)計算方法比較多，另外還會采用彈性時程分析法、彈塑性靜力與彈塑性動力等分析方法進(jìn)行輔助計算。

三、提升框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能措施

高層建筑使用框支剪力墻的一個目的就是因為該結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，所以，工作人員需要采取有效的措施，保證該結(jié)構(gòu)的萬無一失，確保該結(jié)構(gòu)具有良好的抗震效果。如果有一高層建筑，它的轉(zhuǎn)換層在四層，這屬于高層轉(zhuǎn)換，它的框支剪力墻的結(jié)構(gòu)在設(shè)計時就會比較復(fù)雜，它的抗震等級 就需要根據(jù)實際情況進(jìn)行逐層變化。

轉(zhuǎn)換層與上半部分樓板與下半部分樓板在使用框支剪力墻時，要求是不同的。對下層樓板來說，落地剪力墻的剛度和框支柱剛度之間有著明顯的不同，如果剪力都集中于剪力墻上，超過一定的范圍，會對轉(zhuǎn)換層造成很大的影響，因此轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度一定要充分，這樣不管是上半部分樓板或者下半部分樓板的剪力怎樣分配，才不會造成比較嚴(yán)重的后果，因此轉(zhuǎn)換層樓板的厚度是一百八十毫米，上下樓板的厚度也要達(dá)到一百五十毫米。

綜上所述，隨著高層建筑的逐漸增加，框支剪力墻的使用也會越來越廣泛，框支剪力墻對上下結(jié)構(gòu)的銜接起著非常重要的作用，不僅能夠給樓層底部提供比較大的活動空間，而且樓層的各個房間也具有很高的實用性，最大程度的展現(xiàn)出該建筑的功能，并且對各個資源的有效利用，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。但是，該建筑結(jié)構(gòu)也存在著許多問題，例如想要取得較好的抗震性，就需要使用更多復(fù)雜的技術(shù)，對建筑的轉(zhuǎn)換層、上下樓層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，都需要特別關(guān)注，設(shè)計人員需要不斷完善設(shè)計方法，以便于達(dá)到最好的效果。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李文中.實例探討高層商業(yè)廣場部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中相關(guān)要點[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016，000（016）：871，866.

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[6]樊素.建筑高位轉(zhuǎn)換層框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點分析[J].四川水泥，2017（7）：88-88.