高層建筑結(jié)構(gòu)特點與剪力墻設(shè)計探討

劉亮

摘 要：隨著改革開放的不斷發(fā)展和我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對于建筑行業(yè)的建設(shè)水平也有了新的標(biāo)準(zhǔn)，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也有了更高的要求，剪力墻是高層建筑結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，良好的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計對于提高整個高層建筑質(zhì)量有著重要意義。本文將圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)特點，對剪力墻的設(shè)計展開分析探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑;剪力墻結(jié)構(gòu);設(shè)計探討

前言：

關(guān)于剪力墻這個名詞的出現(xiàn)是在上世紀(jì)60年代，因為剪力墻結(jié)構(gòu)特點能夠有效地減少移位、加大強度、承載各種內(nèi)力效應(yīng)、抗震效果也大大提升，因此，在高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，無論是對建筑人員還是建筑使用人員都提供了極大的便利，剪力墻結(jié)構(gòu)也因此得到了社會各界的廣泛關(guān)注，在高層建筑中也不斷提高著自身的重要性和必要性。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)特點與剪力墻設(shè)計特點

1.1高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點分析

隨著改革開放的不斷發(fā)展推進(jìn)，為保護好人民群眾的生命財產(chǎn)安全，推動社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展，高層建筑要保質(zhì)保量的穩(wěn)步推進(jìn)。關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點中水平力是設(shè)計的主要因素，就目前來看絕大多數(shù)剪力墻的設(shè)計建造是采用以重力為核心的豎向荷載結(jié)構(gòu)，雖然豎向荷載結(jié)構(gòu)仍然在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中占據(jù)著一席之地，但是起著決定性作用的還是水平荷載，因為建筑本身的重量和樓層截面的使用荷載在豎向結(jié)構(gòu)作用下會產(chǎn)生的軸力和彎距數(shù)據(jù)，對于高層建筑來說豎向荷載一般意義上都是一個定值，因此，要求剪力墻的各項數(shù)據(jù)都要統(tǒng)計計算的十分精確，才能保障整個建筑的質(zhì)量。高層建筑隨著高度的增加、不同材料的應(yīng)用、創(chuàng)新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)使得側(cè)向位移迅速增大，這使得對于結(jié)構(gòu)中強度和抗側(cè)剛度有了極大的要求。對于高層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要在其經(jīng)濟合理性、結(jié)構(gòu)合理性、使用合理性上綜合考慮以取得最優(yōu)效果。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)特點分析

隨著近些年建筑行業(yè)的逐步興起，高層建筑物因其矗立在城市壞境中較為明顯，受到了社會各界人士的廣泛關(guān)注。剪力墻因其獨有的特性在建筑行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，對于剪力墻結(jié)構(gòu)的計算方法是平面有限單元法，此種方法取得數(shù)據(jù)較為精確，同時適用于各種類型的剪力墻結(jié)構(gòu)計算。通過合理的設(shè)計，能夠使得剪力墻的抗震性和延展性得到最大化的實現(xiàn)，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，在多次大地震中，對于剪力墻結(jié)構(gòu)的破壞很小，可以說明剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計有著很好的抗震性能。但是，剪力墻結(jié)構(gòu)也有著一些不足，比如說在建筑建設(shè)過程中，剪力墻的建造間距一般較小，平面布置過程中不能夠很靈活的變通，使得建筑空間的設(shè)計受到一定的限制。因此，對于高層建筑過程中使用剪力墻結(jié)構(gòu)，可以采用框支柱等進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以擴大建筑空間的實用性。

2、高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

對于剪力墻的設(shè)計布置上不能太過于集中，使得整個高層建筑結(jié)構(gòu)要保持合適的側(cè)向剛度，不能過大也不能過小，剛度過大會加大剪力墻本身的重量，減少剪力墻的抗震性，使得建筑在地震過程中更容易發(fā)生墻體倒塌。剛度過小會使得剪力墻無法發(fā)揮其在高層建筑中本身的價值作用。在剪力墻設(shè)計建造過程中，最好采用沿著主軸方向、多向和雙向建造，以維持剪力墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使不同方向的剪力墻連接在一起，減少了拉通力。剪力墻在數(shù)量分布上要適當(dāng)、均勻，各個方向的側(cè)向剛度要近似，才能更好的發(fā)揮減震抗震作用。

對于加強剪力墻平面外的抗變形承載力和荷載剛度，可以在墻內(nèi)設(shè)置建造一些暗柱、扶壁柱等構(gòu)件，采用減少梁端彎矩的措施，來加強剪力墻的抗彎能力和截面承載能力，以提高高層建筑的質(zhì)量和性能。剪力墻上的門窗或者洞口的設(shè)計數(shù)據(jù)一定要精準(zhǔn)，不能偏差，上下一致，成行布置。才能保持好承重墻的承重能力，避免發(fā)生一系列影響建筑質(zhì)量的問題。同時，在剪力墻布置建造過程中，要按照從下到上的順序連續(xù)的建造，以方便以后各個環(huán)節(jié)有序進(jìn)行。

3、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計布置技巧

大多數(shù)剪力墻會沿著主軸方向進(jìn)行設(shè)計建造，但是對于特殊的L型、Z型、T型等，就要采用沿兩個軸線或多個軸線設(shè)計布局。一定程度上避免單向設(shè)計建造的情況，內(nèi)外剪力墻采取拉通對直的設(shè)計方法，為了提高剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量和提高剪力墻剛度，使兩者中心能夠重合，不會出現(xiàn)較大誤差。布置合適的剪力墻方案，提高空間利用率，增大建筑實用性。如若剪力墻之間距離過于稀疏，就會導(dǎo)致側(cè)向剛度過小，進(jìn)而減少剪力墻的經(jīng)濟實用性。再者，由于在剪力墻的建造過程中會出現(xiàn)洞口，高層建筑則受剪力墻洞口大小和數(shù)量的影響，因此，要盡量避免出現(xiàn)三個以上的洞口過于集中的出現(xiàn)在交叉墻附近，其中，剪力墻所涵蓋的門窗洞口的設(shè)計建造要上下對齊，在剪力墻中不能承載樓面的主梁。

3.2注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計

隨著高層建筑的逐步建立，關(guān)于高層建筑的創(chuàng)新形式和功能也多種多樣，其結(jié)構(gòu)布局也隨之多樣化，這就需要在設(shè)計建造中設(shè)置一些轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)多樣化結(jié)構(gòu)形式，對高層建筑的上下部分進(jìn)行連接，特別是有些底部具有較大空間的高位轉(zhuǎn)換部分，在結(jié)構(gòu)布置上要特別注意，可以選擇那些重量和高度都比較小的構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可利用水平力作用來檢查轉(zhuǎn)換層之間的位移角度是否合適。在設(shè)計布局之初，相關(guān)設(shè)計人員需要進(jìn)行大量的計算，通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，以便于得知其中哪一部分是薄弱的，然后通過內(nèi)力分配的相關(guān)專業(yè)知識來具體分析，解決相應(yīng)問題，對薄弱部分進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整來完成轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

3.2加強剪力墻底部設(shè)計

對于整個剪力墻的建造布局來說，其底部設(shè)計對整個剪力墻的承載能力起著決定性的影響。剪力墻是高層建筑中特別重要的承重結(jié)構(gòu)，為了滿足高層建筑承載的需求，就要加強剪力墻的底部設(shè)計，就目前來說，在建筑過程中為剪力墻增設(shè)底部加強墻能夠行之有效的增大剪力墻的承重能力，由于增添了加強墻，剪力墻各部分環(huán)節(jié)涉及復(fù)雜，所以對接下來一系列的剪力墻施工建造產(chǎn)生了一定影響，因此需要對各個環(huán)節(jié)優(yōu)化配置，以加強剪力墻底部設(shè)計。

結(jié)語：

綜上所述，剪力墻的設(shè)計建造對于高層建筑來說有著很重大的作用，直接影響著整個建筑的質(zhì)量，根據(jù)具體情況優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以在一定程度上提高高層建筑的經(jīng)濟性、實用性、抗震性、可持續(xù)性，保障剪力墻的設(shè)計質(zhì)量就是保障高層建筑的施工質(zhì)量，對人民群眾的財產(chǎn)安全也發(fā)揮著積極作用，推動了國民經(jīng)濟的發(fā)展，加快了城市化建造的步伐。

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