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        淺談某板式住宅高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

        2017-05-09 12:56:06于連政
        科學(xué)與財富 2017年10期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計問題結(jié)構(gòu)優(yōu)化高層建筑

        于連政

        摘 要:隨著城市發(fā)展進(jìn)程的不斷加快,我國城市呈現(xiàn)出現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢,高層建筑的數(shù)量越來越多,在對高層建筑進(jìn)行設(shè)計的過程中,一定要重視起自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以便滿足相關(guān)設(shè)計的規(guī)定。我國對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計從現(xiàn)有的狀況出發(fā)主要有兩種,一種是采用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法,還有一種是力學(xué)準(zhǔn)則法,但是兩種方法都不能起到良好的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的作用。在這種情況下,需要進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計,除了要培養(yǎng)更多相關(guān)方面的人才外,還需要從具體的實踐情況出發(fā),加強投入力度,不斷完善理論,本文重點從對建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手,提出了有效的解決辦法,希望能夠?qū)窈蟮陌l(fā)展建設(shè)提供一定的幫助。

        關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)優(yōu)化;設(shè)計問題;解決方案

        我國在當(dāng)前的經(jīng)濟建設(shè)與發(fā)展的過程中,其發(fā)展形式有了更好的改善,高層建筑是城市現(xiàn)代化的主要標(biāo)志之一,但是在對高層建筑進(jìn)行設(shè)計的過程中,自身的結(jié)構(gòu)如果不能滿足實際的需要,那么就會對建筑的使用受到一定的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑進(jìn)行建設(shè)的首要前提,而相應(yīng)的技術(shù)則進(jìn)一步確定了結(jié)構(gòu)。因此本文重點提及了高層建筑的剪力墻設(shè)計,在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在一定的不足之處,還擁有更好的發(fā)展空間。這需要相關(guān)設(shè)計人員積極的發(fā)揮其主觀能動性,這樣才有助于高層建筑的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)設(shè)計。將其進(jìn)一步的推廣開來,才有助于人們生活水平更好的提高。

        1、剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計

        在當(dāng)前高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,我國相關(guān)的理論知識還比較薄弱,這樣對實際的施工建設(shè)是十分不利的,因此需要不斷優(yōu)化以及進(jìn)一步的建設(shè),這樣才能更好的完善我國當(dāng)前高層建筑的質(zhì)量,建筑剪力墻需要具備一定的承載能力以及剛度要求,這樣才能實現(xiàn)對地震的有效預(yù)防,本文重點提出了剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的內(nèi)容,剪力墻又可以稱為是結(jié)構(gòu)墻,具有較大的截面,在一個建筑中,相同的剪力墻是按照相互澆筑的原理完成的。因此具備良好的整體性,在抗側(cè)能力方面也是比較有影響力的,剪力墻結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的墻體結(jié)構(gòu)主要是對橫向水平力進(jìn)行承擔(dān)的,但是有些剪力墻為了能夠滿足下部空間的框架支撐作用,也可以直接豎立在基礎(chǔ)之上,框架剪力墻也就是因此而得來的。對框架剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,需要承載橫向以及豎向的荷載能力,采用合適的分析方法進(jìn)行詳細(xì)的分析,構(gòu)建起一個科學(xué)的剪力墻結(jié)構(gòu)體系,通過對剪力墻的分析可知,剪力墻平面具有較小的剛度,豎向剛度卻很大,所以平面外的剛度是可以忽略的。因此在設(shè)計的過程中應(yīng)該分別對橫縱兩個方向的剪力墻進(jìn)行考慮??臻g結(jié)構(gòu)可以按照平面結(jié)構(gòu)的方式加以進(jìn)一步的處理,這樣在水平荷載作用的基礎(chǔ)上,能夠?qū)?nèi)力以及位移加以簡化。剪力墻結(jié)構(gòu)從橫縱兩個方向上是分別聯(lián)系在一起的,所以剪力墻具有一定的截面特性,可以實現(xiàn)橫縱墻共同進(jìn)行工作,縱墻中的一部分可以當(dāng)做橫墻上的有效翼緣使用,相反,橫墻上的一部分也能當(dāng)做縱墻上的翼緣。在對剪力墻進(jìn)行分類的過程中,可以分為雙肢墻、壁式框架以及多肢墻等。

        2、剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法

        2.1主體結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度

        高層建筑在承受建筑內(nèi)部重量的同時,還要讓建筑有整體性,最主要的是讓建筑保持穩(wěn)定。然而高層建筑的穩(wěn)定性卻受到某些自然條件的沖擊,當(dāng)出現(xiàn)強風(fēng)、暴雨等天氣的時候,建筑的結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的沖擊,可是高層建筑還是讓主體有剛度,以免建筑出現(xiàn)移動。通過穩(wěn)定主體的剛度,可以讓建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用建筑的人很安全。高層建筑的材料的用量與建筑結(jié)構(gòu)承受的重量是有一定聯(lián)系的。如果建筑承載量大,那么建筑結(jié)構(gòu)的材料更多。而結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力材料數(shù)量也是同樣,并且是呈二次方的比例增加。建筑結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)是否合理取決于主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。因此在在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的時候,應(yīng)該計算抗側(cè)剛度,通過計算結(jié)果,合理的設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)。

        2.2地震作用

        計算建筑的抗震作用,通常計算的方法有兩種,一種是振型分解反應(yīng)譜;而另一種是底部剪力。但是第一種方法用的比較多,在計算的時候,可以用擬靜力的方式,通過這種計算方式可以保證計算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,而且還能計算出建筑的抗震水平。底部剪力也是在設(shè)計建筑抗震使用的一種方法,而且將擬靜力的方法簡化。如果建筑的質(zhì)量以及剛度同時能沿著豎向分布,并且分布的較為均勻的時候,可以看出這種計算方式還有可靠性的。盡管這種計算方式更方便,但是會使誤差增大,甚至是使建筑的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏差。但是如果使用了這種計算方式,那么在分析結(jié)構(gòu)剛度的時候,不會在經(jīng)過很多的步驟之后才計算出結(jié)果。

        2.3建筑結(jié)構(gòu)輕型化

        我國高層建筑中基本上都應(yīng)用到了剪力墻結(jié)構(gòu),在對剪力墻進(jìn)行設(shè)計的過程中,通常都是采用混凝土為主要原材料的,但是材料從等級上來看,整體水平都比較低,同時混凝土自身的重量較大,所以在對材料進(jìn)行運輸?shù)倪^程中,還有在施工過程中所產(chǎn)生的一些不利因素,都會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。所以在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時,需要進(jìn)一步控制建筑的自重。當(dāng)建筑的結(jié)構(gòu)輕型化之后,使用的材料就減少,而且建筑的截面也會縮短,通過這種方法可以讓建筑有較高的抗震性,當(dāng)建筑的抗震性改變之后,建筑在地震中受到的影響也小。建筑的樓蓋形式也要保證是正規(guī)的,首先要有一個測量建筑樓蓋的尺寸,以及截面面積,其次是測量建筑的重量,控制好建筑發(fā)生位移的地點以及程度。在選擇建筑的材料的時候,要選擇那些質(zhì)量輕,但是具有很高強度的材料,控制建筑墻體的重量,使其重量較輕,同時減少建筑的重量。使用的傳統(tǒng)材料要么具有輕度,要么具有高強度,兩者不能并存,可以在技術(shù)發(fā)展之后,出現(xiàn)了很多的材料,而且材料的運用也得到改善,使其不僅重量較輕,還能有很高的強度??墒沁@種材料在國外使用的較多,而我國的高層建筑基本還是使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),新型的材料只能在輕骨料高層建筑中使用。

        3、結(jié)束語

        在對高層建筑剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及優(yōu)化的過程中,現(xiàn)階段已經(jīng)有了突出的進(jìn)展,但是在這方面還是存在一定的不足,所以在現(xiàn)階段的發(fā)展過程中,不僅需要完善技術(shù),還應(yīng)該促進(jìn)相關(guān)設(shè)計人員的個人能力進(jìn)一步提升。在前期設(shè)計的過程中,應(yīng)該充分考慮到實用性以及安全性,并且建筑剪力墻在設(shè)計的過程中不應(yīng)該單純的局限在現(xiàn)有階段,應(yīng)該在理論以及實踐兩個方面得到同時發(fā)展,這樣才能促進(jìn)我國高層建筑整體水平的提升,以實現(xiàn)更加良好的設(shè)計。

        參考文獻(xiàn):

        [1]謝向鵬,李獻(xiàn)軍,高菊芳.試析高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2013(12):57~58.

        [2]門進(jìn)杰,李慧娟,史慶軒,賀志堅,王順禮,周琦.某板式住宅高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[J].結(jié)構(gòu)工程師,2013(06):169~171.

        [3]郭蘇海.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需關(guān)注的要點[J].中華民居(下旬刊),2013(11):45~46.

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