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

摘 要：建筑已經(jīng)開(kāi)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(jì)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(jì)是對(duì)在高層建筑中廣泛采用的工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)與高層寫字樓和居民住宅都很實(shí)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(wèn)題需要進(jìn)行實(shí)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(shí)用性極強(qiáng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具有在剛度系數(shù)和承載壓力上極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)對(duì)平面內(nèi)外兩者的協(xié)調(diào)作用力都是具有優(yōu)勢(shì)的，應(yīng)在施工時(shí)間和建筑材料節(jié)省中具有成本控制特點(diǎn)。

1 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)。剪力墻是通過(guò)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(duì)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(duì)空間合理運(yùn)用是符合高層建筑用戶對(duì)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(jì)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(shì)。在對(duì)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(duì)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(shí)，在剪力墻的成本費(fèi)用也是最低廉的，是因?yàn)榇罅夸摻罨炷恋氖褂茫瑢?duì)其他施工材料減少實(shí)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(shì)明顯，但缺點(diǎn)問(wèn)題也很突出，首先剪力墻對(duì)垂直結(jié)構(gòu)的支撐和抵抗性高，對(duì)水平左右拉動(dòng)的抵抗性低，同時(shí)鋼筋配率也少，其需要的混凝土相對(duì)大。在遇到巨大外界作用力時(shí)，其整理固態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反震作用力，引起危險(xiǎn)系數(shù)的攀升，相對(duì)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(huì)在工程質(zhì)量監(jiān)控中，相對(duì)要求就會(huì)提高，出現(xiàn)施工監(jiān)管工作不到位就會(huì)發(fā)生重要的隱患問(wèn)題，對(duì)整體高層建筑都是一個(gè)直接的威脅。

2 高層建筑剪力墻設(shè)計(jì)的問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)方法需要改進(jìn)和提高

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在前提設(shè)計(jì)中應(yīng)用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行整體和局部的嚴(yán)格設(shè)計(jì)，在中后其也需要工作人員對(duì)工程進(jìn)行相應(yīng)的修繕和補(bǔ)充設(shè)計(jì)。因而，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)對(duì)最終結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)際計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和改變，也要對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和建筑知識(shí)水平要求極高。同時(shí)，在面對(duì)每個(gè)建筑自身獨(dú)特要求中要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行再設(shè)計(jì)和在調(diào)整調(diào)整階段，豐富的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)操經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)急處理經(jīng)驗(yàn)是減少失誤和降低設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)錯(cuò)誤的有效辦法。

2.2 細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)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(jì)瑕疵細(xì)節(jié)降到最低，需要在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中特別注意。

3 高層建筑剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1 墻體整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

在對(duì)與高層建筑而言，不同的高度對(duì)剪力墻的使用效果有不同的保障要求，對(duì)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(jì)為主要方案。要對(duì)整體墻體進(jìn)行結(jié)構(gòu)再設(shè)計(jì)階段，探索如何通過(guò)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(duì)超高層建筑上要進(jìn)行力學(xué)稱重的準(zhǔn)確核對(duì)和嚴(yán)格判定，不能按照多層建筑的要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。要考慮整個(gè)墻體在面對(duì)超高層承載壓力增大，穩(wěn)定要求增高的程度中合理對(duì)需要的墻體厚度和位置布局設(shè)計(jì)和相應(yīng)的架空格局設(shè)計(jì)都要進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確立。對(duì)需要進(jìn)行的施工費(fèi)用的追加和局部的再調(diào)整都要依照降低成本費(fèi)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(jì)中，承載面一定喲啊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)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(jì)是要保持對(duì)齊和對(duì)稱狀態(tài)，盡量在同一面保持橫列。剪力墻結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(shí)，在設(shè)計(jì)中的計(jì)算圖數(shù)要一致，每個(gè)洞口的開(kāi)設(shè)要考慮涉及墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。避免隨意開(kāi)洞和破壞架構(gòu)的情況發(fā)生。出現(xiàn)不合理的開(kāi)洞處要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)和支撐體的再次構(gòu)建，才能保證整體剪力墻設(shè)計(jì)的合理。

3.3 剪力墻之間要看成獨(dú)立體

剪力墻是需要極強(qiáng)的設(shè)計(jì)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(jì)考量，要看做每個(gè)單獨(dú)體進(jìn)行設(shè)計(jì)考量。對(duì)每個(gè)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(huì)出現(xiàn)剪力墻的實(shí)際效果降低，硬性降低的危險(xiǎn)。同時(shí)在出現(xiàn)抗震方案設(shè)計(jì)中要對(duì)每個(gè)墻肢體機(jī)和洞體進(jìn)行合理布局調(diào)整，每個(gè)局部細(xì)節(jié)的墻肢體和洞體都會(huì)對(duì)整個(gè)剪力墻構(gòu)成一定影響，需要在方案設(shè)計(jì)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(duì)于整個(gè)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(huì)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(huì)增高，高層建筑面臨倒塌的風(fēng)險(xiǎn)，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(jì)中正確把控剪力墻墻體的數(shù)量是關(guān)鍵。同時(shí)，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(duì)與強(qiáng)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(jì)方案中要對(duì)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(jì)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(jì)中對(duì)水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)和抗震系數(shù)都要保障嚴(yán)格規(guī)范符合設(shè)計(jì)要求，不能憑主觀意識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案任意規(guī)劃和制定。要對(duì)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和豐富的建筑理論知識(shí)結(jié)合進(jìn)行，符合國(guó)家對(duì)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(guó)家系數(shù)要求才是施工的關(guān)鍵。

4 結(jié)語(yǔ)

高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑施工過(guò)程中重要的前提保障，通過(guò)合理的建筑施工是可以保障問(wèn)題率和誤差程度降低的，同時(shí)對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)施，使得剪力墻的優(yōu)勢(shì)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(jì)實(shí)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(jì)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(jì)性設(shè)計(jì)[J]. 建材技術(shù)與應(yīng)用，2007，12：11-13.

作者簡(jiǎn)介：

張兵豪，身份證號(hào)碼：410422198909249135