金忠堂

(大連新大地建筑設(shè)計研究有限公司)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探討

金忠堂

(大連新大地建筑設(shè)計研究有限公司)

近幾年來，高層建筑不斷的發(fā)展，不僅解決了用地緊張的現(xiàn)狀，也解決了很多人住房緊缺的問題，由于剪力墻結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢，可以提高高層建筑的質(zhì)量，因此，本文從建筑剪力墻設(shè)計原則以及設(shè)計本身進行探討，為高層建筑進一步發(fā)展和完善提供有效的看法。

高層建筑 剪力墻結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計

0引言

近幾年來，建筑行業(yè)的快速發(fā)展，無論是設(shè)計施工單位，還是消費者，對于建筑予以高度的重視，從建筑設(shè)計到建筑外觀，較之以往都在發(fā)生著很大的變化，建筑剪力墻設(shè)計成為建筑工程環(huán)節(jié)重要的部分，由于剪力墻具有很多的優(yōu)點，剛度大、整體性強、用鋼小等，因此被廣泛的應(yīng)用于高層建筑當中，但是其本身也有不足之處，由于剪力墻具有較大的抗側(cè)剛度，因此會引發(fā)較大的地震反應(yīng)。剪力墻結(jié)構(gòu)中的各墻肢的軸壓通常不大，從而導(dǎo)致不能充分發(fā)揮各墻肢的承載力。因此在進行高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該充分發(fā)揮剪力墻本身的優(yōu)勢，克服不足之處，從而進一步完善設(shè)計環(huán)節(jié)。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計計算原則

在進行建筑剪力墻機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分考慮到設(shè)計是否符合規(guī)范要求，是否滿足實際運行的情況，在進行計算以后，把一些沒有必要的多余量刪除，計算一定要精準，多余量只能說明計算仍然缺少控制能力，在確保計算準確的情況下，有些甚至不需要看計算書或是建筑方案，這樣就可以省去一些不必要的步驟，比如說剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度不能夠過大，應(yīng)該是以規(guī)定要求的樓層最小剪力系數(shù)為目標，這樣可以使計算結(jié)果接近規(guī)范限值。在布置剪力墻的時候，我們應(yīng)該將它布置成雙向的，而不僅僅是單向設(shè)置，以此來形成空間的結(jié)構(gòu)；尤其是對于那些抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)，更應(yīng)該避免僅單向布置剪力墻。而將剪力墻布置成雙向結(jié)構(gòu)來形成的空間結(jié)構(gòu)，我們可以利用這個優(yōu)點來做些其他的設(shè)計，而且剪力墻自身對負重的能力較高，我們可以減少對材料的投資，并且減少材料本身對自然環(huán)境的污染。我們不僅達到了對剪力墻的優(yōu)化設(shè)計目的，還減少了環(huán)境的污染，這樣就符合我們原本意愿。我們這樣還可以對規(guī)范的要求更加理解，做到靈活使用，讓我們的設(shè)計更加完美。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2.1對于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其應(yīng)沿著主軸方向雙向或多向布置。不同方向的剪力墻宜聯(lián)結(jié)在一起，應(yīng)盡量拉通、對直成為工形、T 形、L 型等有翼緣的墻，形成一定空間結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)計時，為了使其具有有較好的空間性能，不能單向設(shè)置剪力墻。應(yīng)使兩個受力方向的抗側(cè)剛度相近，剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。為了能充分利用剪力墻結(jié)構(gòu)的能力，在設(shè)計時必須減輕墻體結(jié)構(gòu)的自量、加大空間面積、提高剪力墻的承載力和抗側(cè)剛度等。除此之外，剪力墻的布置不能太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。若側(cè)向剛度過大，不僅加大自重，還會使地震力增大。

2.2剪力墻墻段設(shè)計要求是墻體規(guī)則、豎向剛度均勻，門窗孔洞整齊，要有明確的剪力墻肢和連梁，它們之間的應(yīng)力應(yīng)該分布均勻，要符合目前常用的計算簡圖，避免一些剛度差異過大引起的問題。

2.3如果剪力墻較長，應(yīng)先將其平均分成多個墻體，開挖孔洞，各剪力墻之間的連接部分采用弱連梁連接的方法。但值得注意的是，在進行抗震設(shè)計時，應(yīng)盡量避免開挖孔洞，并且在兩個孔洞之間形成墻體肢截面高度與厚度比小于四的小墻肢。當墻厚大于小墻肢截面的 四分之一時，需按框架柱設(shè)計要求對箍筋進行全高加密。

2.4當剪力墻結(jié)構(gòu)平面內(nèi)的剛度和承重力較大，而平面外剛度和承載力相對較小。為了保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性，就應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩。

2.5剪力墻的設(shè)置能夠影響到結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度的大小，為避免剛度發(fā)生改變，應(yīng)自下而上連續(xù)布置。但是值得注意的是，若剪力墻沿高度不連續(xù)，會對導(dǎo)致剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度沿高度而發(fā)生突然變化。

2.6對于剪力墻的設(shè)計，為確定個剪力墻的厚度，必須滿足軸壓比、位移比、周期比、抗震等級以及層間位移等各個構(gòu)造要求，剪力墻高度與厚度比見表。

表1 剪力墻允許高厚比

3、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

3.1 注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計

新時期高層建筑越來越多，使用功能也是逐漸的多樣化，對于一些多功能的高層建筑來說，上下兩部分的使用功能是不一樣，因此就要考慮到轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計的時候，要充分的考慮到大空間的剪力墻轉(zhuǎn)換難度大，調(diào)整上下之間的剛度使之達到相互接近值，由于轉(zhuǎn)換層本身的剛度和質(zhì)量不應(yīng)該大，可以通過在水平力的作用下，精確的分析轉(zhuǎn)換層位移角是否均勻，通過仔細的分析可能存在的問題，研究具體結(jié)構(gòu)的內(nèi)分配問題，才能保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整性。

3.2 優(yōu)化連梁設(shè)計

對于連梁非抗震及抗震設(shè)計，高跨比大于和小于2.5這兩種情況，規(guī)范在截面受剪承載力以及配筋這兩個方面都有明確的要求。塑性調(diào)幅可以采取以下兩種方法：①將連梁的剛度在內(nèi)力計算之前進行折減。②將連梁的彎矩與剪力的組合值在內(nèi)力計算之后再乘上一個折減系數(shù)。不管是采用哪種方法，應(yīng)該確保經(jīng)過調(diào)整后連梁的彎矩、剪力設(shè)計值不得小于使用階段實際值，也不得低于設(shè)防烈度低一度的地震組合所得的彎矩設(shè)計值。防止在正常使用狀況下或者較小地震作用下產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全。另外，還必須要重視連梁的鉸接處理。

3.3 底部加強部位的設(shè)計優(yōu)化

一般在進行高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，最底部分的高度可以獲取嵌固部位以上，墻肢總高度的十分之一和底部兩層的較大值；底部帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強部位的高度可取框支層加上框支層以上二層的高度及落地抗震墻肢總高度的十分之一二者的較大值。當將地下室頂板視作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位將發(fā)生在地上樓層，同時將影響到地下一層，此時地下一層的抗震等級不能降低，加強部位的范圍應(yīng)向下延伸到地下一層，并應(yīng)按規(guī)范要求在地下一層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

4、結(jié)束語

通過本文的分析，我們可以看出，剪力墻機構(gòu)自身的優(yōu)勢對于建筑本身來說是很大的提高作用，在進行設(shè)計時，我們一定要遵循設(shè)計原則，按照規(guī)范規(guī)定，理論聯(lián)系實際進行設(shè)計，將剪力墻自身剛度大、整體性強等優(yōu)勢發(fā)揮出來，不僅可以降低建筑工程造價的成本，也可以保證建筑美觀設(shè)計的統(tǒng)一性，作為設(shè)計者，還應(yīng)不斷的學(xué)習借鑒，不斷的提高觀念意識，思想要隨著時代的發(fā)展而前進，才能不斷的為提高建筑剪力墻設(shè)計水平提供有效的技術(shù)支持。

[1] 王玉菲.小高層剪力墻設(shè)計中的幾個問題[J]. 山西建筑. 2006(07)

[2] 李金石.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J]. 科學(xué)之友. 2011(14)

[3] 鐘勇華.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè). 2009(24)

G322

B

1007-6344（2015）05-0303-01