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

張福奎

摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛，優(yōu)化了建筑工程的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也促進(jìn)了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力的有效提升，提高了建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全，基于此，對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)范十分必要。本文分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與剪力墻設(shè)計(jì)。

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

在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)下，人口基數(shù)不斷增加，土地資源日益匱乏，建筑工程項(xiàng)目中高層建筑的比例逐漸提升，同時(shí)人們的建筑工程質(zhì)量安全意識也逐步提升，基于此，建筑工程必須不斷提升自身的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，全面提升建筑工程的質(zhì)量安全，以滿足建筑使用者的需求。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和要點(diǎn)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和要點(diǎn)，體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對墻體的受力情況進(jìn)行分分析?；趬w的平面布置，需要了解墻體縱向和橫向的受力狀況，分析其剪力，并將分析得出的數(shù)據(jù)和結(jié)果，作為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù);第二，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置圖的時(shí)候，需要與主軸方向保持一致，縱向的布置要遵循自上而下原則，在布置的時(shí)候應(yīng)當(dāng)均勻，不可中斷，而且還需要考慮和預(yù)防剛度突變狀況;第三，需要根據(jù)施工的實(shí)際情況，來調(diào)整相應(yīng)的指標(biāo)。例如，剪力墻的抗震設(shè)計(jì)，必須達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

二、高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

為了剖析高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，有必要認(rèn)識民用建筑的結(jié)構(gòu)與剪力墻的混凝土結(jié)構(gòu)。通常來說，高層民用建筑縱向和橫向承載力與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有關(guān)，剪力墻結(jié)構(gòu)形狀增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到墻體結(jié)構(gòu)抗震性能和自然擺動(dòng)性能，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。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的分類和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

根據(jù)墻肢是否開設(shè)洞口，可將剪力墻分為以下幾種：整截面剪力墻、壁式框架、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻。整截面剪力墻為開洞較小或無開洞的墻，整個(gè)剪力墻類似豎向的懸臂桿;當(dāng)剪力墻開洞面積很大，連系梁和墻肢的剛度均較小，這類剪力墻稱為壁式框架。當(dāng)剪力墻開洞介于以上兩者之間時(shí)，根據(jù)連系梁剛度的大小，可分為整體小開口剪力墻和雙肢或多肢剪力墻。整體小開口剪力墻指的是孔面積超過15% 但開口面積較小的墻。這堵墻的受力特征是彎矩圖上的變化，但是在整個(gè)高度上沒有回彈點(diǎn)或者只有一個(gè)點(diǎn)。雙肢或多肢剪力墻是指具有大孔區(qū)的墻，該墻的力學(xué)特性類似于上述帶有小開口的整體剪力墻。應(yīng)做好連肢墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并特別注意墻肢軸壓比的計(jì)算。掌握剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體要求，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，是高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效應(yīng)用

3.1 科學(xué)選擇剪力墻肢的厚度和長度

設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況來合理選擇墻肢的長度，墻肢的長度過長或過短，都會直接影響剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，不利于剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升。墻肢的厚度也是關(guān)鍵因素之一，在設(shè)計(jì)厚度參數(shù)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度來考慮。通常情況下，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢體厚度應(yīng)為20 cm，與其填充墻厚度保持一致。但是如果高層建筑中沒有設(shè)計(jì)地下室，基礎(chǔ)埋深需超過250 cm，墻體的高度應(yīng)達(dá)到500 cm以上，墻肢的厚度要高于填充墻厚度。下墻肢的長度不可超過800 cm，下跨的高度要大于600 cm。另外，在確定墻肢厚度和長度的時(shí)候，還可以從兩方面著手：一方面是設(shè)計(jì)抗震墻的厚度，嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)中的要求來設(shè)計(jì)參數(shù)。一般來說如果抗震性達(dá)到一或二級，其厚度至少要達(dá)到16 cm以上，而且要大于層高長度的1/20 ;若是達(dá)到三級或四級，墻體厚度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥?4 cm，并且要大于層高的1/25。底部加強(qiáng)部位的墻肢厚度參數(shù)同樣可以根據(jù)級別的不同來進(jìn)行設(shè)計(jì)，一級和二級的時(shí)候其厚度要大于層高的1/16，且要在20 cm之上;三級和四級的時(shí)候厚度要大于層高的1/20，不小于16 cm。合理的墻肢厚度、長度設(shè)計(jì)，有利于加固剪力墻結(jié)構(gòu)，使其更加安全。

3.2 設(shè)計(jì)連梁

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要注重連梁部分的設(shè)計(jì)，指的是要科學(xué)連接墻肢和墻肢，以避免剪力墻發(fā)生變形。在設(shè)計(jì)連梁的時(shí)候，首先明確剪力墻結(jié)構(gòu)中截面的尺寸，了解其跨高，控制連梁的剛度，剛度過大容易影響連梁的設(shè)計(jì)效果。嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)章制度的要求完成剪力墻折減工作，需要根據(jù)施工過程中的實(shí)際情況采取相應(yīng)的辦法。若是施工操作難度過大，可適當(dāng)?shù)貙?nèi)力轉(zhuǎn)換到墻體中。剪力墻墻體防裂指數(shù)與折減指數(shù)成正比，防裂指數(shù)越小，折減系數(shù)也就越小，反之則越大。在現(xiàn)有的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其折減指數(shù)大多在0.5以上，才能有效提高剪力墻連梁的效果。

3.2.1 合理設(shè)置邊緣構(gòu)件

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，邊緣構(gòu)件的設(shè)置是其中一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，其需要施工人員充分了解施工的相關(guān)信息，分兩種情形來解決邊緣構(gòu)件問題。一種是處理具有約束性的邊緣構(gòu)件剪力墻，另一種則是處理無約束能力的邊緣構(gòu)件剪力墻。這兩者之間存在一定的差異性，相較于無約束力的邊緣構(gòu)件來說，有約束力的在承載性上要更強(qiáng)，最大的承載力度可以達(dá)到40%以上。在剪力墻結(jié)構(gòu)施工中，可基于施工實(shí)況，來選擇邊緣構(gòu)件的種類，無論是構(gòu)造邊緣構(gòu)件，還是約束邊緣構(gòu)件，都需要滿足于施工需求。正常情況下，若是指定值高于壓軸指數(shù)，那么可設(shè)置后一種類型的邊緣構(gòu)件;建筑水平為三級或四級，底部加強(qiáng)位置壓軸指數(shù)小于指定值，可以構(gòu)造類為主。

3.2.2 做好計(jì)算工作

在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的時(shí)候，如果其結(jié)構(gòu)較為簡單，需要計(jì)算建筑的使用空間協(xié)同面積;如果結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，那么要計(jì)算建筑的抗震性、內(nèi)力。在此過程中，可以充分利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)的程序和軟件來達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)算目標(biāo)。各參數(shù)和指標(biāo)的設(shè)定，需要依情況而定，應(yīng)做到具體問題具體分析，以此來規(guī)避對剪力墻結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響，提高剪力墻的穩(wěn)固性，保障剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的順利開展。

四、結(jié)束語

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否規(guī)范會對整個(gè)建筑工程的施工進(jìn)度與建筑的質(zhì)量安全產(chǎn)生直接影響。建筑機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員必須完善自身的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技能，進(jìn)而促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

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