框架剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

馮曹杰

摘 要 近年來，我國的建筑工程建設(shè)有了很大進(jìn)展，其結(jié)構(gòu)設(shè)計工作也越來越受到重視。很多高層建筑都會采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計人員必須發(fā)揮該結(jié)構(gòu)的特點，才能提升框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果。本文就對如何進(jìn)行框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了研究，分析設(shè)計的重點，以便能夠保證設(shè)計質(zhì)量，確保設(shè)計效果。

關(guān)鍵詞 框架剪力墻結(jié)構(gòu);建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計;應(yīng)用;方法

引言

設(shè)計環(huán)節(jié)目前仍然是影響建筑業(yè)質(zhì)量最重要的因素之一，因為它不僅在建筑中發(fā)揮著積極的作用，而且與建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定密切相關(guān)，建筑工程中的人和物必須要保護(hù)，為了使得建筑物有更好的結(jié)構(gòu)性能，以便將建筑結(jié)構(gòu)中的科學(xué)知識更好的應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中。因此，為了達(dá)到建筑設(shè)計中對結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟、可靠等基本要求，在多年工程實踐的基礎(chǔ)上，我們要把握框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要點，以便將框架剪力墻更好的應(yīng)用于建筑設(shè)計中。

1剪力墻結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則

①建筑領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)按照有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范開展設(shè)計工作，及時引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計觀念及標(biāo)準(zhǔn)。從我國的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出發(fā)，科學(xué)地制定更加合理的框架剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計細(xì)節(jié)方案。②在設(shè)計框架剪力墻結(jié)構(gòu)時，應(yīng)全面考量墻體和柱子的具體受力情況，更加科學(xué)地配置剪力墻中的梁、柱、墻等，以增強整個建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定與安全性。同時，在設(shè)計環(huán)節(jié)，還應(yīng)尤其注意剪力墻結(jié)構(gòu)在自身水平及縱向上的實際受力情況，以確保設(shè)計出的剪力墻結(jié)構(gòu)兼具高強的承受力與優(yōu)異的延展性。不僅要周全考量剪力墻和柱子在剪力與彎矩上的具體受力，而且應(yīng)增強剪力墻和柱子的固有承載力，同時要確保墻、柱豎向構(gòu)件承擔(dān)剪力及軸力均衡合理。③在設(shè)計過程中，可利用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息與現(xiàn)代建筑模型，來測試建筑結(jié)構(gòu)，以使得框架剪力墻結(jié)構(gòu)能夠擁有穩(wěn)定、合理、均衡的受力性質(zhì)。④仔細(xì)計算墻、柱的剪力系數(shù)，控制結(jié)構(gòu)體系受力合理，并且達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震性上的要求。⑤嚴(yán)禁剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力不均問題。設(shè)計出來的剪力墻結(jié)構(gòu)，除了需要滿足建筑結(jié)構(gòu)方面的要求，還不能使用太多的剪力墻，以縮減工程量、保證合理性，嚴(yán)格控制工程實施成本[1]。

2剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點

剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載和水平荷載，是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式。由于縱、橫向剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛度都很大，在水平荷載作用下，側(cè)移較小;因此，這種結(jié)構(gòu)抗震及抗風(fēng)性能都較強，承載力要求也比較容易滿足，適宜于建造層數(shù)較多的高層建筑。一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻;短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5∶8的剪力墻，剪力墻主要承受兩類荷載：一類是樓板傳來的豎向荷載，在地震區(qū)還應(yīng)包括豎向地震作用的影響;另一類是水平荷載，包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。在豎向荷載作用下，各片剪力墻所受的內(nèi)力比較簡單，可按照材料力學(xué)原理進(jìn)行。在水平荷載作用下，剪力墻的內(nèi)力和位移計算則比較復(fù)雜[2]。

3框架剪力墻設(shè)計在建筑中的應(yīng)用

（1）抗震設(shè)計工作。為了保證工程的質(zhì)量，以達(dá)到以結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為基準(zhǔn)的抗震設(shè)計，對于建筑物的抗震設(shè)計中必須要采取一定的措施，提升框架剪力墻的抗震性能。對于建筑的外部加固設(shè)施，需要利用外部固定裝置，提升建筑物在受力上的性能，保證抗震效果。還可以使用鋼阻尼器作為建筑物的外部抗震裝置，通過安裝這些裝置可以讓框架在地震中更加穩(wěn)定。其次，要做好對梁板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，圍繞梁板的尺寸、跨度等等，保證建筑物的整體性能，框架剪力墻中墻、柱的不同布置形式也能相互配合，發(fā)揮出抗震的作用。

（2）對于框架剪力墻結(jié)構(gòu)要進(jìn)行合理構(gòu)造。為了有效地加強建筑物整體的安全性，框架剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中必須進(jìn)行合理布置。一般來說，要提高墻體設(shè)計的效率，就要控制整體結(jié)構(gòu)的水平和垂直剛度分布，對墻體的質(zhì)量中心、結(jié)構(gòu)以及墻體直徑數(shù)據(jù)能夠合理進(jìn)行處理，以及能夠利用剪力墻避免變形等不利條件[3]。

（3）框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計定位。為了從源頭上增大框架剪力墻的設(shè)計安全性質(zhì)與穩(wěn)定性質(zhì)，則應(yīng)合理設(shè)計剪力墻的布置。在設(shè)計剪力墻布置時，要始終本著一定的原則及規(guī)范，以盡可能吻合剛心和質(zhì)心，有效控制、約束扭矩。在設(shè)計時應(yīng)控制內(nèi)外剪力墻垂直，在剪力墻中避免太煩瑣的肢截面，控制簡單、明了即可，以達(dá)到建筑的實際設(shè)計需要，防止剪力墻布置中出現(xiàn)上、下層突變剛度的問題。針對剪力墻中的洞口，宜采取規(guī)則化處理，控制門窗洞口設(shè)計得上下對齊，并且成列布置，以組成墻肢及連梁。

（4）框架剪力墻結(jié)構(gòu)的薄弱層設(shè)計?？蚣芗袅Φ谋∪鯇邮强蚣芗袅Y(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則引起的，對于框架結(jié)構(gòu)薄弱層的判斷，目前，PKPM軟件對薄弱層的判斷并不是完全自動的，設(shè)計人員必須根據(jù)設(shè)計的概念結(jié)合工程實際對計算模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，找出薄弱層。高層建筑對薄弱層定義一般按三種情況來劃分：①剛度不連續(xù);②強度不連續(xù);③豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。在建筑設(shè)計的時候必須要重視薄弱層的設(shè)計。最后，可以利用計算機來對整個建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，這樣就能發(fā)現(xiàn)承載力不符合要求的薄弱層，之后可以通過改良設(shè)計進(jìn)行補救，再通過反復(fù)對比和計算，保證薄弱層的設(shè)計效果[4]。

4結(jié)束語

總之，在建筑結(jié)構(gòu)的整個設(shè)計環(huán)節(jié)，作為能有效提高建筑穩(wěn)定性的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)形式，框架剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計中，獲得了較為廣泛的推廣應(yīng)用。所以，為了設(shè)計出更為合理的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)從實際的結(jié)構(gòu)要求出發(fā)，科學(xué)地設(shè)計框架剪力墻結(jié)構(gòu)，以此來促進(jìn)建筑工程整體質(zhì)量的全面提升，確保人們的人身財產(chǎn)安全，為整個社會的建設(shè)打造出優(yōu)質(zhì)的工程項目，從而促進(jìn)社會經(jīng)濟的快速、穩(wěn)定增長。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧永亮.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].綠色環(huán)保建材，2019（3）：80.

[2] 易美英，孔峻清.高層建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].低溫建筑技術(shù)，2010，32（11）：71-73.

[3] 李瑄.高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個問題的探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（16）：182.

[4] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：JGJ3-2010[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.