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        淺析高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化策略

        2017-09-23 08:36:49張兵豪
        科學(xué)與財富 2017年26期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化策略

        摘 要:建筑已經(jīng)開始向高樓層和大寬度發(fā)展,很多傳統(tǒng)建筑技術(shù)已經(jīng)不適用現(xiàn)在發(fā)展?fàn)顩r,在工程設(shè)計上相應(yīng)的要求系數(shù)和難度系數(shù)都得到了提高。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是對在高層建筑中廣泛采用的工程設(shè)計結(jié)構(gòu),對與高層寫字樓和居民住宅都很實用。但剪力墻在應(yīng)用高層建筑結(jié)構(gòu)中也存有不妥地方,有多種問題需要進(jìn)行實際情況的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)的完善和優(yōu)化,因而剪力墻的優(yōu)化改進(jìn)策略值得研究。

        關(guān)鍵詞:剪力墻;優(yōu)化;策略

        前言

        剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中受到廣泛應(yīng)用的實用性極強設(shè)計結(jié)構(gòu),具有在剛度系數(shù)和承載壓力上極強的優(yōu)勢。同時對平面內(nèi)外兩者的協(xié)調(diào)作用力都是具有優(yōu)勢的,應(yīng)在施工時間和建筑材料節(jié)省中具有成本控制特點。

        1 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計概述和特征

        高層建筑需要有效合理科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計才能滿足高層建筑發(fā)展速度加快的施工復(fù)雜難度加大的特點。剪力墻是通過結(jié)合傳統(tǒng)的鋼筋混凝土為主體材料,按照一定架體結(jié)構(gòu)和工程施工技術(shù)進(jìn)行建造的穩(wěn)定墻體結(jié)構(gòu),在對外界環(huán)境的抗震系數(shù)和建筑美觀都合乎現(xiàn)代建筑高標(biāo)準(zhǔn)要求。剪力墻主體結(jié)構(gòu)是利用上層樓板和相互上下結(jié)構(gòu)的壓力作用并在和相互配合墻體間進(jìn)行復(fù)式重組結(jié)構(gòu)進(jìn)行承重搭建的,對空間合理運用是符合高層建筑用戶對空間更大的需求的。

        剪力墻結(jié)構(gòu)的特征分析,首先在是依靠建立在傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的,因而其具有穩(wěn)定系數(shù)高和整體協(xié)調(diào)性好的優(yōu)勢。在對傳統(tǒng)建筑物梁以及支撐柱體進(jìn)行了代替,空間布局性相對的進(jìn)行了符合現(xiàn)代化審美角度和建筑質(zhì)量結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。同時,在剪力墻的成本費用也是最低廉的,是因為大量鋼筋混凝土的使用,對其他施工材料減少實用量,不需要在其他相應(yīng)加大其他施工材料追加成本考慮。因而,剪力墻的特征優(yōu)勢明顯,但缺點問題也很突出,首先剪力墻對垂直結(jié)構(gòu)的支撐和抵抗性高,對水平左右拉動的抵抗性低,同時鋼筋配率也少,其需要的混凝土相對大。在遇到巨大外界作用力時,其整理固態(tài)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生反震作用力,引起危險系數(shù)的攀升,相對的維護(hù)成本就需要提高。其次,自身的重量系數(shù)大和鋼筋配率低的客觀結(jié)構(gòu)屬性會在工程質(zhì)量監(jiān)控中,相對要求就會提高,出現(xiàn)施工監(jiān)管工作不到位就會發(fā)生重要的隱患問題,對整體高層建筑都是一個直接的威脅。

        2 高層建筑剪力墻設(shè)計的問題

        2.1 設(shè)計方法需要改進(jìn)和提高

        高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需要在前提設(shè)計中應(yīng)用復(fù)雜的計算機軟件系統(tǒng)進(jìn)行整體和局部的嚴(yán)格設(shè)計,在中后其也需要工作人員對工程進(jìn)行相應(yīng)的修繕和補充設(shè)計。因而,計算機軟件系統(tǒng)對最終結(jié)構(gòu)設(shè)計有重要的影響,如何提高軟件系統(tǒng)應(yīng)用能力是需要注意的。在實際計算機技術(shù)應(yīng)用中,需要根據(jù)現(xiàn)場狀況進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和改變,也要對計算機設(shè)計人員的專業(yè)水平和建筑知識水平要求極高。同時,在面對每個建筑自身獨特要求中要根據(jù)實際情況進(jìn)行再設(shè)計和在調(diào)整調(diào)整階段,豐富的計算機軟件系統(tǒng)實操經(jīng)驗和應(yīng)急處理經(jīng)驗是減少失誤和降低設(shè)計細(xì)節(jié)錯誤的有效辦法。

        2.2 細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計瑕疵程度大

        高層建筑需要具有抗側(cè)力性能的嚴(yán)格要求,剪力墻具有此方面良好的效果,但在抵震性能上剪力墻需要提高配置性能,但整體會發(fā)生一定的彎曲變形的物理特征。因而如何兩方面都兼顧,保障設(shè)計瑕疵細(xì)節(jié)降到最低,需要在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中特別注意。

        3 高層建筑剪力墻優(yōu)化設(shè)計方案

        3.1 墻體整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

        在對與高層建筑而言,不同的高度對剪力墻的使用效果有不同的保障要求,對與在21層以上的建筑,剪力墻不能按照傳統(tǒng)的斷肢結(jié)構(gòu)設(shè)計為主要方案。要對整體墻體進(jìn)行結(jié)構(gòu)再設(shè)計階段,探索如何通過現(xiàn)有施工條件基礎(chǔ)上進(jìn)行墻體合理科學(xué)化的改進(jìn)構(gòu)建。進(jìn)而在傳統(tǒng)斷肢剪力墻不能更穩(wěn)定應(yīng)用在更高層進(jìn)行調(diào)整,在對超高層建筑上要進(jìn)行力學(xué)稱重的準(zhǔn)確核對和嚴(yán)格判定,不能按照多層建筑的要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。要考慮整個墻體在面對超高層承載壓力增大,穩(wěn)定要求增高的程度中合理對需要的墻體厚度和位置布局設(shè)計和相應(yīng)的架空格局設(shè)計都要進(jìn)行設(shè)計方案的確立。對需要進(jìn)行的施工費用的追加和局部的再調(diào)整都要依照降低成本費用的考慮中提高質(zhì)量系數(shù)。

        3.2 剪力墻承載面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        在剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中,承載面一定喲啊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,對剛硬度系數(shù)要布置均勻以及受力承載是否穩(wěn)定進(jìn)行考慮。在局部門窗設(shè)計是要保持對齊和對稱狀態(tài),盡量在同一面保持橫列。剪力墻結(jié)構(gòu)的強肢和相應(yīng)的構(gòu)成單元才可以明確和清晰,布局和應(yīng)力也更趨于合理。同時,在設(shè)計中的計算圖數(shù)要一致,每個洞口的開設(shè)要考慮涉及墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。避免隨意開洞和破壞架構(gòu)的情況發(fā)生。出現(xiàn)不合理的開洞處要及時進(jìn)行修補和支撐體的再次構(gòu)建,才能保證整體剪力墻設(shè)計的合理。

        3.3 剪力墻之間要看成獨立體

        剪力墻是需要極強的設(shè)計方案周期才能確立施工的,不能按照統(tǒng)一的整體進(jìn)行設(shè)計考量,要看做每個單獨體進(jìn)行設(shè)計考量。對每個節(jié)段要在相應(yīng)的截面和整體高度進(jìn)行控制和布局,避免比值數(shù)值的增大,一旦出現(xiàn)高度和截面的比值增大會出現(xiàn)剪力墻的實際效果降低,硬性降低的危險。同時在出現(xiàn)抗震方案設(shè)計中要對每個墻肢體機和洞體進(jìn)行合理布局調(diào)整,每個局部細(xì)節(jié)的墻肢體和洞體都會對整個剪力墻構(gòu)成一定影響,需要在方案設(shè)計中特別注意。

        3.4 控制剪力墻墻體的數(shù)量和提高其配置鋼筋數(shù)

        剪力墻在高層建筑中相應(yīng)數(shù)量的大小對于整個施工的成本和工程質(zhì)量等多方面具有直接影響,大數(shù)量的剪力墻會造成空間體的減少并且整體建筑的重量增大。各結(jié)構(gòu)的支撐壓力會增高,高層建筑面臨倒塌的風(fēng)險,小數(shù)量的剪力墻造成支撐力不足,墻體裂縫的產(chǎn)生。如何在設(shè)計中正確把控剪力墻墻體的數(shù)量是關(guān)鍵。同時,大多數(shù)剪力墻都是需要配鋼筋進(jìn)行的,鋼筋的結(jié)構(gòu)延伸性能高低對與強體結(jié)構(gòu)是否合理和質(zhì)量穩(wěn)固具有直接影響,在設(shè)計方案中要對配置鋼筋數(shù)進(jìn)行估算,不能出于成本考慮隨意降低鋼筋配置數(shù)。

        3.6 剪力墻設(shè)計方案需要準(zhǔn)則相應(yīng)的建筑規(guī)范要求

        剪力墻在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對水平移動和垂直移動和抗震系數(shù)都要保障嚴(yán)格規(guī)范符合設(shè)計要求,不能憑主觀意識對設(shè)計方案任意規(guī)劃和制定。要對工程實踐經(jīng)驗和豐富的建筑理論知識結(jié)合進(jìn)行,符合國家對各指標(biāo)系數(shù)的要求和合理規(guī)范范圍內(nèi)進(jìn)行,符合高層建筑整體國家系數(shù)要求才是施工的關(guān)鍵。

        4 結(jié)語

        高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個建筑施工過程中重要的前提保障,通過合理的建筑施工是可以保障問題率和誤差程度降低的,同時對每個設(shè)計細(xì)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的實施,使得剪力墻的優(yōu)勢發(fā)揮到最大。

        參考文獻(xiàn):

        [1]潘帥. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計實例探討[J]. 科技致富向?qū)В?013,06:326.

        [2]孫文麗. 基于最優(yōu)抗側(cè)剛度的高層剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性指標(biāo)分析[D].青島理工大學(xué),2014.

        [3]謝成鋼. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性設(shè)計[J]. 建材技術(shù)與應(yīng)用,2007,12:11-13.

        作者簡介:

        張兵豪,身份證號碼:410422198909249135

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