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探析高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施
摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式，已被廣泛應(yīng)用。本文從剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概況入手，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)措施進(jìn)行闡述與分析，并指出了在高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu);高層建筑;結(jié)構(gòu)優(yōu)化
1、剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析
剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑中常采用的一種結(jié)構(gòu)形式，其截面剛度大而厚度較小，剪力墻結(jié)構(gòu)具有承載力大、平面剛度大等優(yōu)點(diǎn)。其特點(diǎn)是整體性好，側(cè)向剛度大，水平力作用下側(cè)移小，并且由于沒有梁、柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置，缺點(diǎn)是剪切變形相對(duì)較大、平面外較為薄弱。
為了抵抗各個(gè)方向的水平力，剪力墻宜沿主軸方向布置。對(duì)于一般的矩形、L形、T形等平面宜沿兩個(gè)主軸方向布置;對(duì)三角形、Y形平面宜沿三個(gè)軸線方向布置;對(duì)于正多邊形、圓形及弧形平面可沿徑向和環(huán)向布置。同時(shí)應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置方式，并宜使兩個(gè)方向抗側(cè)剛度相近。
剪力墻結(jié)構(gòu)剛度很大，但剛度大小歷來爭(zhēng)議較多，通過歷次震害表明，剛度較大的結(jié)構(gòu)一般震害較輕，可是結(jié)構(gòu)剛度不能無限增大，因?yàn)橐话闱闆r下，建筑物剛度越大，工程造價(jià)越高，這里有個(gè)“度”的問題，對(duì)于高層建筑，控制這個(gè)度主要有兩個(gè)因素，一個(gè)是控制結(jié)構(gòu)的水平位移，應(yīng)使結(jié)構(gòu)水平位移滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3—20l0中有關(guān)結(jié)構(gòu)水平位移的限值，另一個(gè)是控制地震力，因?yàn)樵诘卣鹆τ?jì)算值偏小的情況下，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移滿足要求、構(gòu)件為構(gòu)造配筋的安全假象，所以只有剪力在合理范圍內(nèi)，檢查位移、內(nèi)力及配筋情況才有意義，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了合理布置剪力墻，其底部剪力系數(shù)a=底部剪力，結(jié)構(gòu)自重，并控制在表一所列范圍較合適。
在高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，既要發(fā)揮它具有足夠的抗側(cè)能力等優(yōu)點(diǎn)，又要改進(jìn)其工程費(fèi)用較高的缺點(diǎn)，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)成了必不可少的手段。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者淺析剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
2、工程設(shè)計(jì)實(shí)例
某工程位于江蘇省海門市：工程設(shè)計(jì)使用年限5O年;抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為6度，基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為III類;特征周期0.45s，剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)。
小區(qū)共12棟3O一32層高層住宅樓，建筑高度為88.5 na一91.3m，地下一層為連通汽車庫及設(shè)備用房的人防地下室，主樓地面以上首層為商鋪，層高4.5m，二層以上為層高2.8m的住宅。
業(yè)主要求控制用鋼量地面以上不大于65kg/m2,經(jīng)比較，12棟高層住宅均采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。所有剪力墻均直接落地，主樓標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面見圖一。
2. 1結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)由于本工程建筑高寬比略大于高規(guī)要求的6度區(qū)A級(jí)高度剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比限值6，表明結(jié)構(gòu)寬度方向剛度較薄弱采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系很有必要，因此剪力墻的布置應(yīng)注意結(jié)構(gòu)寬度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)寬度方向的抗側(cè)剛度，整體計(jì)算應(yīng)注意結(jié)構(gòu)寬度方向的剛度、位移、穩(wěn)定性等指標(biāo)滿足高規(guī)的要求。剪力墻基本按開間布置，電梯井中部隔墻采用砌塊填充墻。剪力墻厚度六層以下取250mm，以上去200mm，建筑高度大于80m，抗震等級(jí)為三級(jí)。整體計(jì)算的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性及抗震性能指標(biāo)及該工程混凝土標(biāo)號(hào)分別見表二。注：Y方向風(fēng)荷載作用下，最大值層間位移角：1/1 108;X方向風(fēng)荷載作用下，最大值層間位移：1/1896;且均小于高規(guī)的限值1/1000。
2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)措施剪力墻的延性設(shè)計(jì)，弱化剪力墻和連梁剛度，對(duì)于連梁工程中應(yīng)用的大多數(shù)都是采用普通的受彎縱向鋼筋和抗剪箍筋，它的延性較差;而采用斜向交叉配筋的連梁延性較好，但是受到條件的限制而應(yīng)用較少�？刂萍袅Φ膲χL度，把長墻分割成開動(dòng)(結(jié)構(gòu)洞或門窗洞)連肢墻，洞頂設(shè)置跨高比大于等于5的弱連梁，結(jié)構(gòu)洞及窗臺(tái)用砌體砌筑，弱化后的剪力墻及連梁具有較輕的自重、更大的延性和抗震耗能能力，鋼筋用量也較小。
優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)受力均衡，相關(guān)措施應(yīng)用得當(dāng)，結(jié)構(gòu)整體安全可靠度好，任何結(jié)構(gòu)都能同時(shí)發(fā)揮其最大作用，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)就能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又合理的目的。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體布局來看，在水平荷載作用下，剪力墻邊緣構(gòu)件的配筋往往是構(gòu)造配筋。而邊緣構(gòu)件斷面的確定與剪力墻的布置有很大的關(guān)系，因此，本工程首先調(diào)整剪力墻的布置，使之盡可能的對(duì)稱，這樣既節(jié)省了造價(jià)，又增加了結(jié)構(gòu)的安全性。
為了節(jié)省工程造價(jià)，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮地方的相關(guān)技術(shù)措施，該工程含鋼量控制見表3。
本工程含鋼量控制為了進(jìn)一步控制用鋼量，采取了梁箍筋及縱筋采用3級(jí)鋼、減輕填充墻荷載，建筑中的次要部位如：陽臺(tái)欄桿和女兒墻采用磚砌塊砌筑，減小這些構(gòu)件鋼筋用量等優(yōu)化措施。通過以上幾點(diǎn)措施，本工程能很好的控制用鋼量。
對(duì)于本工程的適用性，建筑功能上以住宅為主，建筑平面較規(guī)則對(duì)稱、地下車庫的雙車環(huán)道不穿過高層主樓底部，預(yù)期用鋼量為6ok咖2左右的高層住宅樓盤，可選擇本實(shí)例的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，并應(yīng)對(duì)剪力墻進(jìn)行合理布置及延性設(shè)計(jì)，可明顯減少剪力墻的用鋼量。
3、剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
在建筑的方案階段結(jié)構(gòu)應(yīng)該提早介入，這一步驟十分必要。因?yàn)楹芏嘟ㄖO(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)的概念很模糊，有時(shí)設(shè)計(jì)出來的建筑，結(jié)構(gòu)處理起來很麻煩很容易引起工程造價(jià)的偏高;因此結(jié)構(gòu)應(yīng)在早期介入，配合建筑完成相關(guān)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)過程應(yīng)有一套嚴(yán)格的管理制度。設(shè)計(jì)過程中必須控制好的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)流程做好精細(xì)化設(shè)計(jì)。
如果條件允許，設(shè)計(jì)過程中適時(shí)、適當(dāng)?shù)囊胪獠抠Y源。聘請(qǐng)專業(yè)化的設(shè)計(jì)顧問公司，全程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的管理和結(jié)構(gòu)成本的控制，將會(huì)起到很好的效果。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能給甲方降低工程成本，更可以給甲方帶來其他額外的價(jià)值。當(dāng)建筑方案完成后，結(jié)構(gòu)的選型和布置也存在優(yōu)化與否的問題，建筑體型都有其最規(guī)則和最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案，因此真正的優(yōu)化應(yīng)該是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程，需要各個(gè)專業(yè)配合，如剪力墻的設(shè)置位置，框架梁柱的結(jié)構(gòu)布置、是否采用輕質(zhì)建筑墻體材料和輕質(zhì)隔斷與水電專業(yè)配合適當(dāng)減小板厚、與建筑專業(yè)配合減小墻、梁、柱截面等;應(yīng)重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化的目的是降低整個(gè)工程的造價(jià)，但絕對(duì)不是降低結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，而是保證結(jié)構(gòu)符合現(xiàn)有的各種規(guī)范及相關(guān)措施的精神前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。
4、結(jié)語
在建筑工程的設(shè)計(jì)過程中，要發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)體系的剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的諸多因素，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探討和研究。從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在以后的高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)能做到既安全又經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱炳寅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答及分析口vq北京：中國建筑工業(yè)出版社
[2]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[s].北京：中國建筑工業(yè)出版社.
[3]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社
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