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

余冉

摘要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，為了滿足城市建設(shè)的需要，高層建筑的數(shù)量逐漸增加，并且在建設(shè)過程中存在很多問題。高層建筑的合理設(shè)計(jì)可以滿足建筑結(jié)構(gòu)的施工需要，增強(qiáng)建筑的實(shí)用性，為建筑的使用提供有效保障，提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。在高層建筑設(shè)計(jì)中，需要合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，建立結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，并根據(jù)需要控制混凝土強(qiáng)度，以提高設(shè)計(jì)水平。其中，剪力墻作為高層民用建筑的一種重要結(jié)構(gòu)形式，具有抗震功能，并能在一定程度上提高建筑的安全性能，因此在實(shí)際施工工作中必須重視剪力墻的設(shè)計(jì)。在剪力墻設(shè)計(jì)中，從數(shù)量、尺寸、布置、配筋等要素出發(fā)，結(jié)合不同類型的剪力墻，提出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、延性等指標(biāo)。一般來說，高層民用建筑的縱向和橫向承載力與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)，剪力墻結(jié)構(gòu)的形狀增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮墻體結(jié)構(gòu)的抗震性能和自振特性，以防止變形，因此剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高層建筑;設(shè)計(jì)特點(diǎn);剪力墻

引言

高層建筑是城市化發(fā)展的重要標(biāo)志，高層建筑樓層多、高度高，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也發(fā)生了變化。摘要：介紹了高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，探討了不同結(jié)構(gòu)類型的剪力墻和剪力墻的設(shè)計(jì)方法，以供參考。

1高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1水平荷載

水平荷載是高層建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。以前的研究發(fā)現(xiàn)，由垂直構(gòu)件中的建筑重量和地面荷載產(chǎn)生的彎矩和軸力與建筑高度成比例。結(jié)構(gòu)上的水平荷載所產(chǎn)生的扭矩和垂直元件產(chǎn)生的軸向力與建筑高度的平方成正比。垂直荷載通常在建筑的特定高度條件下保持不變。但是，水平荷載可能會(huì)受到風(fēng)和地震的影響，并且可能會(huì)發(fā)生很大變化。

1.2軸向變形

軸向變形是高層建筑設(shè)計(jì)中一個(gè)可忽略的因素。在高垂直荷載下，柱會(huì)導(dǎo)致軸向變形，這會(huì)影響連續(xù)梁的彎矩。這會(huì)減少連續(xù)梁中心處支撐的負(fù)彎矩，而支撐的中彎矩和負(fù)彎矩則會(huì)增加。軸向變形還會(huì)影響預(yù)制構(gòu)件底部的長度，從而使底部的長度與軸向變形的值相匹配。

1.3側(cè)向位移

對于粗略的建筑設(shè)計(jì)，頁面偏移是一個(gè)重要的控制指標(biāo)。高殼體高度越高，結(jié)構(gòu)橫向位移在水平載荷下越明顯，位移必須在允許范圍內(nèi)。

1.4結(jié)構(gòu)延性

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是高層建筑設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在地震中，結(jié)構(gòu)更加扭曲。建筑結(jié)構(gòu)處于塑性變形階段。為了提高結(jié)構(gòu)的抗變形性和避免倒塌，必須采取有效措施提高結(jié)構(gòu)的抗沖擊性，避免擾動(dòng)。

2高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

2.1合理布置剪力墻結(jié)構(gòu)

剪切墻結(jié)構(gòu)的邏輯布局是剪切墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的第一步。首先，區(qū)分常規(guī)墻和短墻。一般剪力墻是長度（截面高度）和比例大于8 mm的剪力墻，即厚度為200 mm的剪力墻，其長度應(yīng)大于或等于1600 mm。短截壁是切削厚度小于300 mm的剪力墻，每條腿的高度與BTW厚度的比例為5-8。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不敏感。在實(shí)際項(xiàng)目中，應(yīng)結(jié)合具體工程領(lǐng)域、沖擊強(qiáng)度、地質(zhì)條件和基本形狀考慮施工成本，并仔細(xì)選擇切削厚度。第二，剪切墻的結(jié)構(gòu)是建立在不產(chǎn)生獨(dú)立的小墻假肢的基礎(chǔ)上的。獨(dú)立的小墻剖面的存在增加了施工難度，因此需要適當(dāng)?shù)目捉M合。最后，應(yīng)確保剪切墻結(jié)構(gòu)的整體剛度。最好將基本自振周期設(shè)置為0.05-0.08n是結(jié)構(gòu)中的總層數(shù)）。使用此公式可以確定剪切墻剛度的近似范圍，并調(diào)整剪切墻的層數(shù)以進(jìn)一步增加有效空間和承載力。您也可以使用層之間的距離指示器來控制這一點(diǎn)。剪切墻的特定剛度控制符合偏移限制的要求，以提高建筑墻和梁之間的強(qiáng)度，并進(jìn)一步降低輪廓的強(qiáng)度。

2.2合理布置剪力墻平面

剪切墻平面設(shè)置應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：首先，保持剪切墻平面的對稱，該平面沿中心軸盡可能對稱地規(guī)劃剪切墻，同時(shí)剪切墻的重心盡可能接近整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，從而減少扭矩。第二，剪切墻不應(yīng)排列得太近，而應(yīng)具有更均勻的長墻（墻長≥8m）和較短的墻，其厚度隨高度變化。最后，應(yīng)利用強(qiáng)外邊界、弱中心作為L形、T形和十字來減小復(fù)雜形狀，促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)較好的抗剪剛度。基于“對稱包絡(luò)、成對閉合”的原理，剪切墻可以獲得較大的平面剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，這也有助于建筑減振器。為了獲得更好的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)使用盡可能接近和接近相應(yīng)沖擊阻尼大小的軸壓力極限的墻構(gòu)件軸向壓力。

2.3對墻身設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化

剪切墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要優(yōu)化墻，包括剪切墻的數(shù)量、長度和厚度。成本降低是初步設(shè)計(jì)的重要組成部分，保證了建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。在施工圖的規(guī)劃階段，應(yīng)將鋼筋優(yōu)化應(yīng)用于剪力墻，以確保結(jié)構(gòu)中的水平鋼筋和垂直鋼筋相匹配，并確保拔模的剪切和彎曲載荷力與前截面有效結(jié)合。為進(jìn)行一致性檢查，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，相應(yīng)布置立柱和端部支柱，進(jìn)一步加強(qiáng)一層、二層或三層的抗震能力，提高建筑整體穩(wěn)定性。此外，在詳細(xì)配置結(jié)構(gòu)墻時(shí)，應(yīng)調(diào)整鋼筋之間的間距，以提高墻配置的整體質(zhì)量。最佳化的基礎(chǔ)是選取直徑較小的高強(qiáng)度鋼筋，以控制墻計(jì)算結(jié)果，使其僅符合結(jié)構(gòu)鋼筋中路徑鋼筋的最低需求。對于具有高平面完整性和低平面完整性的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該相應(yīng)地提高剪力墻中鋼筋分布的鋼筋率，并且可以指定略高于最小鋼筋率的較小區(qū)域。鋼筋應(yīng)分布在底部和未加固部分之后，與具有不同沖擊阻尼等級(jí)和較高沖擊強(qiáng)度的剪切墻的振動(dòng)措施相對應(yīng)。

2.4對剪力墻的連梁設(shè)計(jì)展開優(yōu)化

連梁設(shè)計(jì)不僅提高了建筑的剛度，還減少了側(cè)向位移。這對于確保建筑項(xiàng)目的穩(wěn)定性非常重要。但是，有許多因素會(huì)嚴(yán)重影響梁的剪力墻設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此，必須充分考慮對梁設(shè)計(jì)各個(gè)方面的影響。例如，如果在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中連接梁的橫向高度較小，則可能會(huì)影響連接梁的穩(wěn)定性，因?yàn)橹貜?fù)荷載可能導(dǎo)致裂縫甚至損壞，從而損壞整個(gè)剪切墻結(jié)構(gòu)。因此，要確保連接梁的實(shí)際剛度，必須選擇較高的梁。此外，設(shè)計(jì)人員需要對連接梁進(jìn)行內(nèi)力分析和剛度降低計(jì)算，以避免連接梁的剪切損傷。

3不同結(jié)構(gòu)類型的剪力墻設(shè)計(jì)方法

3.1連梁結(jié)構(gòu)

連梁是一種常見的剪力墻結(jié)構(gòu)，它與墻體協(xié)調(diào)，提高了整個(gè)墻體的剛度。在設(shè)計(jì)連梁結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注重連梁與墻體的協(xié)調(diào)，以保證剪力墻的強(qiáng)度、剛度和抗震性能。在計(jì)算連梁剛度時(shí)，既要滿足剪力墻的剛度要求，又要滿足高層建筑的抗震要求?；诖?，耦合梁的縮減值可控制在0.5-1.0，以促使耦合梁達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2壁式框架結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，應(yīng)綜合分析水平力和豎向力的影響。在計(jì)算截面承載力時(shí)，按照偏心受壓和偏心受拉的方式進(jìn)行計(jì)算，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高墻體的承載力。

3.3整體墻結(jié)構(gòu)

分析了整體墻體的受力特點(diǎn)。與垂直懸臂相似，其法線具有線性分布的特點(diǎn)，這種情況經(jīng)常發(fā)生在墻肢較長時(shí)。為了提高建筑結(jié)構(gòu)的延性，應(yīng)在墻肢兩側(cè)設(shè)置鋼筋，以防止損壞整個(gè)墻體，避免偏心受壓。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從墻體截面底部入手，分析組合內(nèi)力的特點(diǎn)，合理調(diào)整配筋率。

結(jié)束語

當(dāng)今高層建筑無處不在，民用建筑是目前測試最多的住宅。精心設(shè)計(jì)的剪力墻，大大提高了要求最苛刻的辦公建筑的穩(wěn)定性和抗震能力。民用建筑剪力墻的設(shè)計(jì)人員必須熟悉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提高民用建筑剪力墻的設(shè)計(jì)質(zhì)量。這是從結(jié)構(gòu)優(yōu)化和混凝土剪力墻計(jì)算的角度進(jìn)行的。

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