高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李少華

摘要：本文主要針對(duì)高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，依據(jù)歷年工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑中框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征進(jìn)行總結(jié)，提出了建筑混凝土結(jié)構(gòu)分析和各體系相應(yīng)的措施，從而有效進(jìn)一步發(fā)展高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還能為日后高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析提供相應(yīng)的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：工程；高層建筑；混凝土；剪力墻結(jié)構(gòu)；框架

隨著我國科技水平迅速的發(fā)展，城市的工程建設(shè)也日益多樣化，而高層建筑也漸漸成為了各個(gè)城市設(shè)計(jì)的主要方向。隨著不斷更新的國內(nèi)設(shè)計(jì)思想，高層建筑結(jié)構(gòu)體系也日新月異，逐漸使高層建筑平面設(shè)計(jì)和豎向提醒復(fù)雜化，無疑大幅度提升了建筑結(jié)構(gòu)分析以及相關(guān)設(shè)計(jì)的要求。而框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)工程是高層建筑的主體，也日益對(duì)其設(shè)計(jì)要求更為嚴(yán)格。本文主要從高層建筑框架混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)和側(cè)向力、影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素、注意事項(xiàng)以及相關(guān)內(nèi)容、創(chuàng)新方法展開分析。

一、高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（一）高層建筑框架混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)和側(cè)向力

高層建筑框架混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備相應(yīng)的適宜剛度。伴隨著增加的高度以及迅速增入的建筑側(cè)向位移。所以，在設(shè)計(jì)高層建筑的時(shí)候，不要單純的要求足夠強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，且要求建筑結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)有適宜的剛度，保證結(jié)構(gòu)自振頻率合理等多種動(dòng)力特性，并借助水平力作用力控制層位移在一定的范圍內(nèi)。而且側(cè)向力（水平地震或者風(fēng)作用）也逐漸成間接影響高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力、結(jié)構(gòu)變形、建筑物上建造價(jià)的因素之一。高層與低層建筑相同，承受地震、風(fēng)等多種水平力以及活載、雪載、自重等垂直荷載。在高層建筑當(dāng)中，地震力與水平荷載逐漸成為控制的主要因素。在多層高層結(jié)構(gòu)當(dāng)中，會(huì)逐漸增加水平荷載的效應(yīng)（位移和內(nèi)力）；同時(shí)，在低層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，水平荷載所產(chǎn)生的位移和內(nèi)力十分小，可忽略不計(jì)。

（二）影響高層框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素

高層框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備很好的延性。對(duì)于較低的建筑樓房來看，地震作用下變形更大，而高樓結(jié)構(gòu)過柔。高層建筑結(jié)構(gòu)的耐震性能常取決于結(jié)構(gòu)的變形能力以及承載力。為了能讓剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段之后仍然具備很強(qiáng)的變形性能，同時(shí)，也為了避免高層建筑在大震下倒塌，必須在滿足所需強(qiáng)度前提之下，借助于合理的構(gòu)造措施以及優(yōu)良的概念設(shè)計(jì)，從而大幅度提升整個(gè)高層框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，尤其是對(duì)于薄弱層部位的變形能力，從而有效的確保結(jié)構(gòu)具備足夠的延性力。所以，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，應(yīng)該綜合考慮以上多種因素，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，才能讓高層框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)保持很好的強(qiáng)度、延性以及適合的剛度。

二、框架剪力墻構(gòu)造的設(shè)計(jì)內(nèi)容與注意事項(xiàng)

（一）高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容

針對(duì)高層建筑中的框架混凝土剪力墻設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)而言，常廣泛用于實(shí)際工程當(dāng)中。為了很好的滿足層間位移限值，同時(shí)，保證其位置比較靈活，因此，必須保證抗震墻的數(shù)量。值得注意的是，其比較適合于全長貫通及連續(xù)布置。在設(shè)計(jì)高層建筑框架混凝土結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該盡可能避免洞口上下不對(duì)齊以及墻肢的長度等現(xiàn)象。與此同時(shí)，洞口靠近柱子內(nèi)側(cè)應(yīng)該≥300毫米。從而有效地保證柱子約束邊緣構(gòu)件的長度以及構(gòu)件的作用，讓其形成剪力墻。然而，針對(duì)1級(jí)與2級(jí)抗震框架剪力墻而言，高度應(yīng)該≥四百毫米；連梁跨高比≤5；為了有效降低地震作用對(duì)柱的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)注意柱中線和梁、墻中線不應(yīng)該≤四分之一。如果超出這種情況，則應(yīng)該采用增強(qiáng)柱內(nèi)配箍率的措施。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

當(dāng)設(shè)計(jì)高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)該注意以下三點(diǎn)。第一，設(shè)計(jì)墻的豎向鋼筋，應(yīng)當(dāng)注意其抗彎的效力。由于其和普通地層工程設(shè)計(jì)的方法不同，而且就目前來說，許多的低高層剪力墻中配筋的時(shí)候，所采取的配筋比經(jīng)常扣除了約束邊緣構(gòu)件當(dāng)中的鋼筋及構(gòu)件，然而這種做法不能用于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。第二；在遇到地震的時(shí)候，局部框支抗震結(jié)構(gòu)極容易讓變形而集中于框支層上。面對(duì)這種情況，先固定框支層，使其得以牢固可靠。根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范來看，設(shè)計(jì)框支層的時(shí)候，其水平地震剪力普遍是由地剪力墻來承擔(dān)。因此，需要確保樓板有適當(dāng)?shù)膭偠葌鬟f水平力，注意最大水平落地墻的間距應(yīng)該≤23米左右；同時(shí)，側(cè)向剛度應(yīng)該≥上一層非框支層剛度的一半。第三，在設(shè)計(jì)抗抗震端的時(shí)候，其與少部分框支墻結(jié)構(gòu)的墻肢截面長度不能有太大的變化，1級(jí)與2級(jí)的底部增強(qiáng)區(qū)域和較大洞口的時(shí)候，盡可能不要使剪力墻有錯(cuò)洞的布置。

（三）創(chuàng)新混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

現(xiàn)階段，分析并計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)，常應(yīng)用三維空間結(jié)構(gòu)對(duì)其程序展開分析，也可以嘗試考慮并計(jì)算樓板變形時(shí)的結(jié)構(gòu)，從而能夠更為真實(shí)的將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力特征進(jìn)行反映，進(jìn)而計(jì)算高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)程序。同時(shí)，彈性動(dòng)力時(shí)程分析程序已經(jīng)逐漸成熟，分析動(dòng)力時(shí)程常用層模型進(jìn)行，能夠輸入多種類型的地震波，求得混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移。近年以來，已經(jīng)逐步開發(fā)出許多的廣泛應(yīng)用于高層建筑工程設(shè)計(jì)的程序，主要包含層模型動(dòng)力、桿模型平面結(jié)構(gòu)動(dòng)力、彈塑性靜力等分析程序，過往經(jīng)歷對(duì)連體結(jié)構(gòu)、帶有剛性層及轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等多種復(fù)雜的體型高層建筑反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。為了進(jìn)一步了解高層建筑鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)抗震的性能，也開始進(jìn)行鋼框架（周邊帶有剛性層、轉(zhuǎn)換層的鋼-混凝土內(nèi)筒）的模型試驗(yàn)。與此同時(shí)，也要進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)（尤其對(duì)復(fù)雜體型的高層建筑）。

結(jié)束語

在近幾年高層建筑工程中，框架剪力墻的作用發(fā)揮的越來越強(qiáng)。總而言之，在設(shè)計(jì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，需要分析高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性，合理的、科學(xué)的布置剪力墻，積極選用合適的連接方式以及提升相應(yīng)的數(shù)量，還能夠在一定程度上顯著降低工作重復(fù)率，還能夠有效達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。同時(shí)，為了更好的滿足高層建筑的材料、形式，革新的設(shè)計(jì)理念，逐漸追求新的結(jié)構(gòu)形式以及使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更為合理化是相關(guān)研究人員主要的奮斗目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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