余明揚(yáng)
(泉州市住宅建筑設(shè)計(jì)院,福建 泉州 362000)
為進(jìn)一步提升現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)的安全性,設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)用戶的需求與市場環(huán)境的變化調(diào)整結(jié)構(gòu)體系,推出更為簡單、直觀、建造難度較低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,革新剪力墻框架結(jié)構(gòu)體系,拓展框架的設(shè)計(jì)路徑與構(gòu)造空間,適當(dāng)?shù)靥嵘袅Y(jié)構(gòu)的剛度,避免高層建筑中位于較高層數(shù)的樓層在外部壓力的影響下發(fā)生位移,防止造成建筑物不穩(wěn)定的軟弱層出現(xiàn),顯著強(qiáng)化建筑物的防震性能與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)立足于具體情況,為剪力墻結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)奈恢门c尺寸,讓高層建筑中不同樓層的側(cè)向剛度保持完全一致,以此均勻分配建筑物的橫向壓力與側(cè)向壓力,全面提升建筑內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)的荷載能力,避免建筑物因受力不均勻而發(fā)生程度不一的形變。
剪力墻結(jié)構(gòu)是我國高層建筑中常見的內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)之一,設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑本身的基本特性與構(gòu)造,選擇正確的剪力墻設(shè)計(jì)方法,緩解樓層所承受的壓力與形變負(fù)擔(dān),統(tǒng)一剪力墻結(jié)構(gòu)的尺寸與大小,保證建筑的質(zhì)量符合行業(yè)主流的規(guī)定,在擴(kuò)充剪力墻尺寸大小的同時(shí)縮減其厚度,強(qiáng)化剪力墻結(jié)構(gòu)的荷載能力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,同時(shí)避免此類結(jié)構(gòu)因厚度過大而占據(jù)較大的建筑內(nèi)部空間。設(shè)計(jì)人員必須把握剪力墻的受力關(guān)系,提出能夠幫助墻體緩解橫向與豎向壓力的設(shè)計(jì)方案,認(rèn)識(shí)到墻體結(jié)構(gòu)所承載的結(jié)構(gòu)性負(fù)擔(dān),降低墻體的受力水平,控制造成剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化的環(huán)境因素,控制結(jié)構(gòu)的自振周期,合理應(yīng)用高層次的建筑技術(shù)[1]。
高層建筑的設(shè)計(jì)者必須根據(jù)具體的建筑質(zhì)量要求,調(diào)整建筑內(nèi)外墻的設(shè)計(jì)方式,讓高層建筑不同樓層的主梁與承重墻構(gòu)成較為完善的平面結(jié)構(gòu)框架,控制框架體系的布置方向,通過設(shè)計(jì)水平荷載較大的建筑結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)側(cè)向剛度。此類建筑結(jié)構(gòu)所占用的空間較為狹小,墻體結(jié)構(gòu)之間的間距較大,導(dǎo)致建筑的平面設(shè)計(jì)方式受到了一定的限制[2]。
剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式與高層建筑的穩(wěn)定性息息相關(guān),為了滿足基本的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求,必須基于穩(wěn)定性原則設(shè)計(jì)建造方案,控制墻體的厚度,在墻體的整體厚度超過固定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),設(shè)計(jì)人員可在墻體端部設(shè)計(jì)多個(gè)連接點(diǎn),并使用經(jīng)過強(qiáng)化的鋼筋插入此類連接點(diǎn),以此全面提升墻體的穩(wěn)定性與抗偏移能力,滿足基本的墻體厚度、剛度、承載能力的要求,讓受到過大壓力的墻體在鋼筋的支撐下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,避免因各類自然災(zāi)害影響發(fā)生墻體龜裂或結(jié)構(gòu)性位移、形變問題。工程建造人員在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)基本屬性時(shí),必須結(jié)合實(shí)際情況做出正確的分析與預(yù)判,基于建筑的層數(shù)與基本構(gòu)造調(diào)整剪力墻的厚度,對設(shè)計(jì)方案做出一定的調(diào)整,選擇可強(qiáng)化結(jié)構(gòu)荷載能力、分散應(yīng)力的正確支撐點(diǎn),設(shè)計(jì)人員通常在剪力墻與樓板、門框的交界處設(shè)置多個(gè)支撐點(diǎn),保證高層建筑的強(qiáng)度能夠達(dá)到計(jì)劃中的抗震能力標(biāo)準(zhǔn),主動(dòng)使用多種能夠起到加固作用的工程材料,強(qiáng)化建筑底部剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體厚度[3]。
設(shè)計(jì)人員必須明確認(rèn)識(shí)到高層建筑物的基本功能,結(jié)合建筑物的主要使用方式與住戶的個(gè)人需求,調(diào)整剪力墻的設(shè)計(jì)方案,推出富有新意的設(shè)計(jì)計(jì)劃,主動(dòng)將剪力墻結(jié)構(gòu)布置于建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)性壓力較大的位置,如走廊的轉(zhuǎn)角部位、懸空的獨(dú)立陽臺(tái)等,降低不同樓層所承載的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力,保證剪力墻能夠融入建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之中,使之維持雙向均勻、對稱統(tǒng)一的形態(tài),降低剪力墻結(jié)構(gòu)之間的空間距離,讓建筑平面的重心保持穩(wěn)定狀態(tài),保證剪力墻發(fā)揮空間隔離效果,突出內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性與合理性,在剪力墻的內(nèi)部交接位置設(shè)計(jì)多個(gè)橫向的構(gòu)件,強(qiáng)化建筑樓層在平面邊緣位置的荷載能力與穩(wěn)定性,滿足設(shè)計(jì)計(jì)劃中的剛度要求[4]。
設(shè)計(jì)者必須根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平力與豎向力的客觀作用機(jī)制,調(diào)節(jié)剪力墻的延性設(shè)計(jì),讓建筑結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)緊密性與延展性,避免因墻體剛性過大而造成結(jié)構(gòu)形變,分析建筑結(jié)構(gòu)所承載的內(nèi)部應(yīng)力的具體來源,把握剪力墻建造的基本原則,避免建筑內(nèi)部的壓力集中作用于某一樓層中的剪力墻結(jié)構(gòu)上,而是應(yīng)當(dāng)推出全新的截面設(shè)計(jì),將剪力墻設(shè)置在建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要受力點(diǎn)附近,突出剪力墻結(jié)構(gòu)的分散性與均衡性,防止因樓層平面面積過大導(dǎo)致應(yīng)力分散、加劇結(jié)構(gòu)的形變速度[5]。
為了全面強(qiáng)化高層建筑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,使之滿足新時(shí)代建筑建造活動(dòng)的基本要求,工作人員必須根據(jù)現(xiàn)代建筑行業(yè)的主流質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),對剪力墻結(jié)構(gòu)的軸壓比進(jìn)行調(diào)整,控制建筑結(jié)構(gòu)在橫向張力的影響下所產(chǎn)生的形變的具體幅度,降低剪力墻結(jié)構(gòu)中發(fā)揮支撐作用的鋼筋的數(shù)量,讓高層建筑在地震等自然災(zāi)害的影響下保持穩(wěn)定,強(qiáng)化建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力性能,拓展剪力墻主梁與連梁的截面面積,工作人員必須基于材料力學(xué)的基本原理,把握剪力墻的橫向荷載作用路徑,精確計(jì)算剪力墻在外界壓力影響下所發(fā)生的形變與位移的方向,研究在承載較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力的情況下剪力墻的變形幅度大小。工作人員必須意識(shí)到剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁的基本特性,通過多種輔助性設(shè)計(jì)強(qiáng)化墻體的剛度,使之發(fā)揮在極端情況下分散建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)荷載的基本作用,讓內(nèi)力從可控制的渠道發(fā)散到不同的樓層之中,通過強(qiáng)化連梁的承載能力,可使之達(dá)到既定的設(shè)計(jì)要求,避免產(chǎn)生意外的墻體受損或主梁彎曲等問題,適當(dāng)?shù)靥嵘B梁的高度,以此提升其抗剪能力。
為了提升建筑結(jié)構(gòu)的抗壓能力,保證高層建筑不同樓層所承載的結(jié)構(gòu)應(yīng)力與壓力處于同一層級(jí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況,重點(diǎn)強(qiáng)化建筑底部結(jié)構(gòu)的承載能力與穩(wěn)定性,控制建筑在極端的水平位移狀態(tài)的力矩,適當(dāng)?shù)靥嵘袅Φ募袅υO(shè)計(jì)值,增加截面的厚度,縮小剪力墻結(jié)構(gòu)所占用的建筑物內(nèi)部空間,將剪力墻墻體的截面厚度控制在2~3 cm,提升剪力墻的穩(wěn)定性,在較大的范圍內(nèi)強(qiáng)化剪力墻的荷載能力,提升建筑物的抗震能力,做出連接剪力墻豎向平面與橫向平面的有效設(shè)計(jì)方案,縮小墻軸與建筑物重心的距離,保障上下建筑樓層在應(yīng)力分散結(jié)構(gòu)層面的一致性,形成強(qiáng)度較高、切入點(diǎn)較為明顯的抗側(cè)力,保證建筑物的主體結(jié)構(gòu)的完整性,限制樓層之間位移運(yùn)動(dòng)的范圍與幅度大小。
設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的建筑質(zhì)量要求,調(diào)整不同樓層中剪力墻結(jié)構(gòu)的數(shù)量與具體的長度,強(qiáng)化建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛度,在提升結(jié)構(gòu)層數(shù)的同時(shí),分散不同樓層所承受的豎向荷載,添加更多的剪力墻構(gòu)件,控制承受不同等級(jí)壓力的剪力墻結(jié)構(gòu)的軸壓比,剪力墻結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,其所承受的水平橫向荷載就越大,為了滿足主流的軸壓比需求,工作人員必須在剪力墻結(jié)構(gòu)中添加能夠分散壓力、緩沖水平地震作用的大型構(gòu)件,避免軟弱層的產(chǎn)生與擴(kuò)張。例如在遭遇強(qiáng)度較大的水平應(yīng)力的作用時(shí),剪力墻構(gòu)件能夠承受較大的重力荷載,防止剪力墻結(jié)構(gòu)底端的部分受到過大的壓力而發(fā)生形變或因混凝土結(jié)構(gòu)分裂而發(fā)生塌陷。工作人員應(yīng)當(dāng)按照行業(yè)內(nèi)部的規(guī)范要求,嚴(yán)格控制剪力墻構(gòu)件的配置方式,選擇正確的安裝地點(diǎn)。
設(shè)計(jì)人員必須保證建筑內(nèi)部所安裝的剪力墻構(gòu)件能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用,分析剪力墻結(jié)構(gòu)在彈性形變活動(dòng)中所承受的壓力與水平應(yīng)力,并以此為依據(jù)調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度與荷載能力,做好內(nèi)力分析工作,控制不同樓層之間位移角的大小,讓剪力墻結(jié)構(gòu)中的整體框架保持穩(wěn)定狀態(tài)。工作人員可借助高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備,分析、計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期,并以此為依據(jù)調(diào)整剪力墻的布置方式,選擇正確路徑添加具備較強(qiáng)荷載能力的構(gòu)件,提升剪力墻布置的合理性。
現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)保證滿足不同樓層側(cè)向剛度一致的基本設(shè)計(jì)要求,全面強(qiáng)化剪力墻結(jié)構(gòu)的荷載能力,防止容易造成結(jié)構(gòu)性形變或墻體受壓開裂的軟弱層出現(xiàn),讓建筑工程達(dá)到行業(yè)主流的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),使用正確的處理方法與加固方法,對不同樓層所承受的結(jié)構(gòu)性壓力進(jìn)行調(diào)整,以此提升建筑工程的質(zhì)量,保證承建單位能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,使處于較高樓層的剪力墻結(jié)構(gòu)能夠克服造成水平位移與橫向偏移的自然災(zāi)害的影響,如風(fēng)災(zāi)、地震等,降低次生災(zāi)害的發(fā)生概率,嚴(yán)格控制高層建筑地基變形或因受壓過大而發(fā)生龜裂的問題。
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