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

趙春燕

哈爾濱市建筑設(shè)計(jì)院 黑龍江哈爾濱 150010

摘要：現(xiàn)在高層建筑越來(lái)越多，高層建筑給人們帶來(lái)益處的時(shí)候也會(huì)帶來(lái)一定的問(wèn)題，高層建筑承重問(wèn)題是很施工時(shí)應(yīng)該特別注意的。現(xiàn)在剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用比較廣，在設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)的時(shí)候還要綜合考慮建筑的性能如何，避免出現(xiàn)過(guò)大的波動(dòng)，影響建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。要綜合分析框架剪力墻自身的受力特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)數(shù)量的紙質(zhì)和短肢分類等問(wèn)題，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，能有效提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。本文分析了框架剪力墻在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；設(shè)計(jì)；框架剪力墻

現(xiàn)代城市的規(guī)劃建設(shè)都以高層建筑為主，并以其為城市建筑的代表，高層建筑能充分將城市的土地資源都合理利用上，緩解了土地資源過(guò)分緊張問(wèn)題。高層在帶來(lái)眾多益處的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)較多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在抗震性能上，在建筑工程建設(shè)的過(guò)程中應(yīng)用框架剪力墻技術(shù)能有效解決相關(guān)的難題，這種架構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的剛度，解決了高層建筑在抗震性能上的缺陷，增加了高層建筑的穩(wěn)定性能。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)分類和受力特點(diǎn)分析

在高層建筑的建設(shè)上，應(yīng)用框架剪力墻結(jié)構(gòu)是比較常見(jiàn)的，這一結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是抗震性能比較好，應(yīng)用在高層建筑上能最大限度地提高其抗震性。在具體應(yīng)用這一結(jié)構(gòu)的時(shí)候，還要綜合考慮建筑的情況以及各方面問(wèn)題，從而選擇最合適的框架剪力墻結(jié)構(gòu)分類，以及受力的特點(diǎn)，這樣能使高層建筑建設(shè)的更加合理。下面簡(jiǎn)單介紹一下剪力墻的結(jié)構(gòu)分類和受力特點(diǎn)。高層建筑的剪力墻分類能夠依據(jù)建筑墻上具體的位置和開洞口的那個(gè)一些差異，將其分為整截面墻和獨(dú)立懸臂墻等類型，還可以依據(jù)框架剪力墻整體的系數(shù)進(jìn)行分類。框架剪力墻的整體系數(shù)具有一定的意義，這和建筑墻肢的彎矩力會(huì)有一定的聯(lián)系，高層建筑的性能也是由彎矩力和連續(xù)梁的比值所決定的，通常都是比值越大，框架剪力墻所具有的性能就越好，也能體現(xiàn)出高層建筑整體的性能是有較高要求的。相應(yīng)的，還會(huì)有框架梁比較強(qiáng)，兩種墻肢比較弱的情況出現(xiàn)，如果這樣的話就要再進(jìn)行深入的考慮，不然會(huì)對(duì)后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，開動(dòng)口小的建筑墻體受力情況和整截面墻受力的性能是很相似的，沒(méi)有較大差距，要是有變形曲線存在，那么就都屬于彎曲型結(jié)構(gòu)；盡管如此，這兩者之間還是有所差異的，整截面墻是沒(méi)有開口的，所以它的彎矩一般不會(huì)有什么變化，也沒(méi)有任何反彎點(diǎn)存在，但是對(duì)于開口小的整體墻來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛行￠_口的緣故，在外力的作用下可能會(huì)導(dǎo)致彎矩有突變的情況發(fā)生，而且還沒(méi)有反彎點(diǎn)存在，就算有所影響也不會(huì)很大；這兩種框架剪力墻的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用在高層建筑墻肢上，都會(huì)有較大影響，特別有較強(qiáng)的約束力，在這種情況下墻肢比較強(qiáng)，而且建筑梁要比墻肢還要強(qiáng)。在實(shí)際的建筑中，這種肢強(qiáng)和梁強(qiáng)同時(shí)存在的情況還是有的，完全可以在高層建筑中應(yīng)用。

二、剪力墻具體的布置和數(shù)量分布

1、框架剪力墻布置的情況

實(shí)際的框架剪力墻在布置的時(shí)候，要遵循一定的原則才可以。布置的要均勻，還要分散，不能布置的過(guò)于緊密，還有要布置的對(duì)稱，所有的框架剪力墻都要符合對(duì)稱原則，不然整體美觀性會(huì)受到較大影響，框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件也要布置的到位。在分散的布置原則中，剪力墻的片數(shù)是有規(guī)定的，不能超貴規(guī)定數(shù)量，每一片剪力墻的剛度差異也不能太大；在這些剪力墻片之間其連續(xù)尺寸也是有規(guī)定的，不能超過(guò)相應(yīng)數(shù)值，最佳的尺寸也要稍小一點(diǎn)，抗側(cè)構(gòu)件可以依據(jù)實(shí)際情況去添加，在添加的時(shí)候還要分散一點(diǎn)，不能太緊密，在這些都完成的情況下，再去選擇剛度最合適的框架剪力墻，也就不會(huì)讓高層建筑出現(xiàn)整體抗側(cè)力性能有所下降的現(xiàn)象，也不會(huì)有墻體較早就遭到破壞的情況出現(xiàn)，將影響也降到了最低；還有一個(gè)要求就是高層建筑樓面的剛度要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楦鱾€(gè)剪力墻之間是有較遠(yuǎn)距離的，盡管這種需求很難滿足，但還是要爭(zhēng)取。

2、確定剪力墻的厚度

在框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻宜有邊緣約束構(gòu)件即：邊框柱和邊框梁.在規(guī)范中有規(guī)定：帶邊框剪力墻的截面厚度為：（1）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二級(jí)剪力墻的底部加強(qiáng)部位的厚度均不應(yīng)小于200mm，且不宜小于層高的1/16；（2）其他情況不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng)小于層高的1/20.邊框梁的寬度宜與墻同厚，高度可取墻厚的2倍。所以一個(gè)合理的剪力墻厚度具有結(jié)構(gòu)安全。包括在施工中混凝土澆筑時(shí)由于澆筑質(zhì)量不高所造成的隱患等等）、經(jīng)濟(jì)合理（合理的厚度以及鋼筋級(jí)別在設(shè)計(jì)中都應(yīng)有考慮，主要是涉及到最小配筋率的問(wèn)題）等特點(diǎn)。鑒于此，剪力墻的厚度在滿足層高的1/16或者1/20的前提下。取200mm為宜。

3、剪力墻合理數(shù)量的確定

剪力墻的合理數(shù)量按許可位移決定，按高層建筑規(guī)范中一般裝修材料.框架一剪力墻結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與高之比u/H不宜大于1/700，裝修要求較高時(shí)u/H不宜超過(guò)1/850，在滿這個(gè)要求的前提下，增減剪力墻的數(shù)量。結(jié)構(gòu)自振周期的合理范圍大致在：T1=（0.09-0.12）Ns式中：Ns———樓層數(shù)剪力墻數(shù)量多框架～剪力墻結(jié)構(gòu)剛度就大一些，地震時(shí)周期短地震力也加大一些.材料耗量增大。日本震害調(diào)查表明：當(dāng)每m2樓面平均剪力墻長(zhǎng)度少于50mm長(zhǎng)時(shí)，震害嚴(yán)重；在50～150mm之間時(shí)，震害中等：長(zhǎng)150mm以上，震害輕微，目前我國(guó)尚無(wú)這方面的成熟經(jīng)驗(yàn).設(shè)計(jì)中可根據(jù)工程具體情況，建筑物高度、地區(qū)設(shè)防烈度及參考上面方法取值。

三、剪力墻肢截面的短肢分類

按墻肢截面高度與厚度之比，剪力墻墻肢可分為一般剪力墻、短肢剪力墻、超短肢剪力墻及柱形墻肢。一般剪力墻的墻肢截面高厚比大于8，短肢剪力墻的墻肢截面高厚比為5～8，當(dāng)墻肢截面高厚比在3～5之間時(shí)為超短肢剪力墻，墻肢截面高厚比小于3時(shí)為柱形墻肢。一般剪力墻墻肢較長(zhǎng)，抗側(cè)剛度大，能承受很大的水平及豎向荷載，因此無(wú)論是整截面墻還是整體小開口墻及聯(lián)肢墻的墻肢都應(yīng)優(yōu)先布置一般剪力墻。短肢剪力墻因墻肢較短，有利于住宅建筑布置，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，應(yīng)用比較廣泛，但其抗震性能較差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，可用于整截面墻或整體小開口墻及聯(lián)肢墻的墻肢中，考慮到高層建筑的安全，其數(shù)量不宜過(guò)多，規(guī)范對(duì)其有嚴(yán)格的限制。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)多布置一般剪力墻，少量采用短肢剪力墻，如有可能盡量不用超短肢剪力墻及柱形墻肢。但一般剪力墻也不是墻肢越長(zhǎng)越好，當(dāng)墻肢高長(zhǎng)比H/hw或剪跨比大于2的一般剪力墻，稱為高墻，其受力狀態(tài)為彎剪型和彎曲型，其破壞為彎曲破壞，屬于延性破壞。

四、結(jié)束語(yǔ)

要想在高層建筑中應(yīng)用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，就要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的各方面因素，以及剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用性能，框架剪力墻結(jié)構(gòu)是有很好的強(qiáng)度，但是在具體的應(yīng)用上并不簡(jiǎn)單，要考慮各個(gè)項(xiàng)目參數(shù)的同時(shí)，還要對(duì)剪力墻的每一個(gè)受力特點(diǎn)進(jìn)行分析和考慮，如果沒(méi)有將這些因素都考慮好，很容易有質(zhì)量事故發(fā)生，高層建筑的整體性能也會(huì)受到影響。所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前，不光要綜合考慮各方面因素，還有考慮到施工人員的技術(shù)水平和施工設(shè)備等方面的因素，這樣才能保證高層建筑具有良好的性能。

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