高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討

高磊

摘 要：高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的有效論述，既能夠憑借高層建筑功能環(huán)境需求，提供穩(wěn)定的荷載協(xié)調(diào)空間，從而確保整體建筑滿足穩(wěn)定性的條件；同時(shí)更能夠根據(jù)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的特性，鞏固整體動荷載傳導(dǎo)環(huán)境，并能夠在此基礎(chǔ)上優(yōu)化建筑功能，從而確保高層建筑結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建，滿足經(jīng)濟(jì)性的市場優(yōu)勢。本文基于高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題展開分析，在明確結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)重點(diǎn)過程中，期望能夠?yàn)楹罄m(xù)高層建筑體系構(gòu)建提供良好參照。

關(guān)鍵詞：高層建筑；框架剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題分析

1 高層建筑框架剪力墻受力特點(diǎn)

1.1 變形協(xié)調(diào)特點(diǎn)

基于高層建筑體系的特點(diǎn)，通常在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中，會考慮框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系承載多范圍力的作用。期間，根據(jù)高層建筑水平迎風(fēng)面的影響，往往會因?yàn)轭~外的風(fēng)荷載，為結(jié)構(gòu)環(huán)境添加較大的應(yīng)力環(huán)境，只有針對性提供變形協(xié)調(diào)材料，才能夠確保整體動荷載能夠被適應(yīng)，并隨著樓層的升高，將形變參數(shù)有效降低，從而確保整體結(jié)構(gòu)功能環(huán)境穩(wěn)定。其次，基于變形協(xié)調(diào)特性，在結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建過程中，能夠基于整體性等條件，有效保障結(jié)構(gòu)材料完整，避免因?yàn)樾巫兞坎町悓?dǎo)致整體結(jié)構(gòu)受影響。在此期間，剪力墻體系的構(gòu)建便是框架結(jié)構(gòu)形變約束的核心，在出現(xiàn)應(yīng)力影響過程中，大多水平力條件都會落實(shí)在剪力墻體系內(nèi)部，從而在逐步升高的樓層環(huán)境內(nèi)，達(dá)成剪切曲線變形協(xié)調(diào)條件，鞏固整體高層建筑使用的穩(wěn)定性。

1.2 受力狀態(tài)特點(diǎn)

基于高層建筑框架剪力墻之間的拉力特點(diǎn)，能夠有效約束建筑受力環(huán)境所造成的形變量，從而確保整體應(yīng)力分配環(huán)境能夠穩(wěn)定。同時(shí)，也能夠憑借框架水平剪力狀況，鞏固框架結(jié)構(gòu)頂端外荷載壓力，從而利用剪力墻的結(jié)構(gòu)特性，分擔(dān)一部分水平荷載力。但在此環(huán)境中，兩者結(jié)構(gòu)體系之間的連接部件會承受較大的剪力，只有針對框架結(jié)構(gòu)特性和剛性進(jìn)行細(xì)致計(jì)算，才能夠確保整體高層建筑受力環(huán)境穩(wěn)定，并避免出現(xiàn)重大工程事故。

2 高層框架剪力墻設(shè)計(jì)重點(diǎn)

2.1 豎向結(jié)構(gòu)布置

高層建筑豎向結(jié)構(gòu)的布置，應(yīng)當(dāng)考慮到建筑體系在地震等環(huán)境中，出現(xiàn)的豎向剛度突變情況，確保能夠具備荷載傳導(dǎo)和材料剛度的條件，才能夠避免造成使用事故的發(fā)生。期間，針對高層建筑功能分區(qū)特性，在轉(zhuǎn)換層構(gòu)建使用過程中，應(yīng)當(dāng)針對其中豎向荷載條件精確，并提供反應(yīng)簡單的平臺，以避免整體結(jié)構(gòu)環(huán)境受到多方面因素干擾；同時(shí)，在剪力墻轉(zhuǎn)換梁的上一層，由于支柱承受垂直荷載較大，不宜設(shè)置門洞條件，以免造成不穩(wěn)定的狀況。

2.2 平面結(jié)構(gòu)布置

平面結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)考慮建筑功能空間使用需求展開工作。期間，應(yīng)當(dāng)明確變形縫等空間協(xié)調(diào)工作能夠有效落實(shí)，這樣才能夠確保整體結(jié)構(gòu)環(huán)境滿足互不影響基礎(chǔ)條件。其次，在高層建筑結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建中，應(yīng)當(dāng)盡量確保整體結(jié)構(gòu)環(huán)境對稱，并無特殊外力影響，以便整體建筑中心偏差值有效降低，否則身處于地震等環(huán)境中，勢必會因?yàn)橘|(zhì)量中心不穩(wěn)定的狀況，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)環(huán)境失穩(wěn)。

2.3 轉(zhuǎn)換層構(gòu)建布置

轉(zhuǎn)換層是基于高層建筑功能空間差異性提供的空間轉(zhuǎn)換條件。在論述過程中，應(yīng)當(dāng)明確建筑上下層結(jié)構(gòu)環(huán)境具備材料與荷載統(tǒng)籌的條件，并能夠保障上部荷載環(huán)境穩(wěn)定，基于高層建筑荷載環(huán)境的復(fù)雜性，應(yīng)當(dāng)針對提供參數(shù)分析平臺，并按照應(yīng)力計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行具備剛性加強(qiáng)，這樣才能夠確保整體結(jié)構(gòu)環(huán)境穩(wěn)定。

3 高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析

3.1 框架梁支座計(jì)算鑒定

在構(gòu)建框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系過程中，梁柱條件必須與外柱嵌固，并與墻體進(jìn)行鉸接，這樣才能夠確保整體結(jié)構(gòu)環(huán)境，且具備形變量協(xié)調(diào)的優(yōu)勢。但在實(shí)際圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，往往針對框架梁支座的設(shè)定存在疏漏，如此便導(dǎo)致了支座配筋工作難以落實(shí)，甚至為后續(xù)結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建埋下了難以彌補(bǔ)的隱患。

3.2 短肢墻體系的計(jì)算

短肢墻結(jié)構(gòu)應(yīng)采用三維電算程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，豎向構(gòu)件用開口薄壁桿模型或墻元模型。計(jì)算中當(dāng)反映出的剛度不合適不均勻或者扭轉(zhuǎn)偏大時(shí)，應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置后重算，以取得最好效果后再繪制施工囤。構(gòu)件設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意豎桿一般屬雙向壓彎桿，短肢墻一般都是在壓彎、剪復(fù)合狀況下受力，當(dāng)肢長≤4倍墻厚時(shí)，則應(yīng)按異形柱進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。應(yīng)用TBSA分析剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，尚應(yīng)注意當(dāng)肢長小于4倍墻厚時(shí)，則應(yīng)按異形柱進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。應(yīng)用TBSA分析剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，尚應(yīng)注意當(dāng)肢長小于4倍墻厚時(shí)，電算輸出的墻配筋只是柱子單邊的配筋量，而當(dāng)墻肢>4倍墻厚時(shí)，雖然是墻體的兩面配筋量，但只考慮了墻肢平面內(nèi)力作用而忽略了平面外的受力影響，繪施工圖中均應(yīng)適當(dāng)考慮這些因素之影響。

3.3 建筑頂層配筋問題

剪力墻豎向和水平分布鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)均不應(yīng)小于0.2%，抗震設(shè)計(jì)時(shí)均不應(yīng)小于0.25%，并應(yīng)至少雙排布置。其截面厚度與框架梁寬相等時(shí)，框架梁的截面高度可取墻厚的2倍，框架梁的配筋可按構(gòu)造配置。墻的水平分布筋是橫向抗剪，可以起到抵杭溫度廟力的作用，可以防止墻體斜裂縫發(fā)生脆性剪切破環(huán)，防止磚出現(xiàn)裂縫。當(dāng)建筑物較高時(shí)配筋宜適當(dāng)增加，在建筑物溫度、剛度變化等敏感部位也要適當(dāng)增加配筋。

3.4 柱體設(shè)計(jì)分析

地上為圓柱時(shí)，地下部分應(yīng)改為方柱，以方便施工。圓柱縱筋根數(shù)最少為8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部應(yīng)有一圈半的水平段。方柱箍筋應(yīng)使用井字箍，并按規(guī)范加密。角柱、樓梯問柱應(yīng)增大縱筋、并全柱高、加密箍筋。原則上柱的縱筋宜大直徑、大間距，但間距不宜大于200。柱內(nèi)埋管，管截面面積占柱截面4%以下時(shí)，可不必驗(yàn)算。柱斷面不宜小于450～450，混凝土不宜小于C25，否則梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段不容易滿足0.45La的要求，不滿足時(shí)應(yīng)加橫筋；否則在梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋太密，會導(dǎo)致混凝土澆筑困難。異型柱結(jié)構(gòu)，梁縱筋一排根數(shù)不宜過多，柱端部縱筋不宜過密，否則節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑困難。柱應(yīng)盡量采用高強(qiáng)度混凝土來滿足軸壓比的限制，以減小斷面尺寸。此外考慮到豎向地震作用，柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。

3.5 風(fēng)荷載因素分析

高層中，風(fēng)力大變化大，往往在受各種因素使風(fēng)力隨時(shí)間變動出現(xiàn)陣風(fēng)時(shí)，會使建筑物受到靜力和動力的兩重作用，因此，要考慮風(fēng)振以及在風(fēng)陣作用下結(jié)構(gòu)的不利影響，保證結(jié)構(gòu)有足夠鋼度和強(qiáng)度，保證防止局部破壞，防止風(fēng)反復(fù)作用下構(gòu)件疲勞破壞。對圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部不利部位應(yīng)考慮風(fēng)力增大系數(shù)，如沿海地區(qū)的女兒墻、廣告牌、陽臺、遮陽、各種挑臺等特別是水平有較大的懸挑構(gòu)件，還應(yīng)考慮上浮風(fēng)力的影響。

4 結(jié)束語

針對于高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的有效分析，既需要針對結(jié)構(gòu)材料和體量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)籌，確保整體材料剛性和韌性條件滿足結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建需求；同時(shí)還應(yīng)當(dāng)針對內(nèi)部功能空間的需求，提供有效的荷載傳導(dǎo)平臺，這樣才能夠確保整體構(gòu)件環(huán)境穩(wěn)定，并能夠在后續(xù)功能環(huán)境拓展中，提供更靈活的空間條件。故而，在論述高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)存在的問題過程中，應(yīng)當(dāng)針對高層建筑結(jié)構(gòu)特性和材料參數(shù)深入分析，這樣才能夠確保在不同地域內(nèi)，有效鞏固建筑質(zhì)量的有效性。

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