高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力與豎向承重體系優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

梁云翔

（大連勝利路拓寬改造工程建設(shè)有限公司 遼寧大連 116011）

1　前言

城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程逐漸加快，高層建筑建設(shè)數(shù)量在不斷提升當(dāng)中，現(xiàn)階段高程建筑的主要結(jié)構(gòu)類型包含了筒體結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)以及框架——剪力墻結(jié)構(gòu)等方面，這些建筑結(jié)構(gòu)有效保證建筑施工質(zhì)量，對(duì)于順利開展高層建筑施工工作具有積極意義。但是隨著高層建筑本身層數(shù)的逐漸增多，內(nèi)部空間設(shè)計(jì)的要求不斷增加，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系在滿足抗側(cè)移要求的同時(shí)需要耗費(fèi)大量的工程材料，需要較高的造價(jià)，如何針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力和豎向承重體系進(jìn)行全面有效的優(yōu)化，增強(qiáng)施工質(zhì)量，控制施工成本，是現(xiàn)階段眾多建筑施工企業(yè)重點(diǎn)考量的內(nèi)容之一。

2　高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力與豎向承重體系優(yōu)化的工程實(shí)例分析

大連市某高層住宅樓，地下建筑為2層，地上26層，建筑結(jié)構(gòu)高度達(dá)到92.5m，相應(yīng)的建筑面積約為28556.94m2。該住宅樓采用的剪力墻結(jié)構(gòu)。針對(duì)住宅樓的地震作用和各項(xiàng)結(jié)構(gòu)分析參數(shù)進(jìn)行全面研究，能夠發(fā)現(xiàn)，其地面粗糙度屬于C類，抗震設(shè)防烈度保持在Ⅶ度（0.10g），多遇地震影響系數(shù)最大值為0.08，罕遇地震影響系數(shù)最大值為0.50，場(chǎng)地特征周期為0.45s，而周期折減系數(shù)為0.90，阻尼比為0.05，50年一遇基本風(fēng)壓保持在0.40kN/m2。按照設(shè)計(jì)地震分組，該住宅樓為第二組；按照?qǐng)龅仡悇e進(jìn)行劃分，屬于Ⅲ類；而按照剪力墻抗震等級(jí)進(jìn)行劃分的化，該住宅樓屬于二級(jí)。本文主要是從住宅樓的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力和豎向承重體系優(yōu)化方面的相關(guān)工作進(jìn)行全面分析和研究，為全面提升空間設(shè)計(jì)科學(xué)性，強(qiáng)化施工質(zhì)量，降低施工成本提供良好的借鑒意義。

3　高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)力優(yōu)化

3.1　調(diào)整剪力墻邊緣構(gòu)件范圍

高層住宅樓在原來的設(shè)計(jì)之中，邊緣構(gòu)件的范圍較大，在設(shè)計(jì)剪力墻的過程中，需要滿足相應(yīng)的規(guī)范和施工要求，并盡可能的減少邊緣構(gòu)件的范圍，優(yōu)化高層住宅樓空間結(jié)構(gòu)，從而更好發(fā)揮剪力墻的承重作用。

3.2　優(yōu)化剪力墻的實(shí)際布置結(jié)構(gòu)情況

剪力墻，在高層建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著十分重要的作用，其自身的承重效果，將會(huì)直接影到后續(xù)的施工質(zhì)量和實(shí)際應(yīng)用效果。對(duì)此，針對(duì)剪力墻進(jìn)行合理布置，全面調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度，具體來說，需要從樓梯、電梯所形成的核心筒和結(jié)構(gòu)平面四角部的剪力墻出發(fā)，積極開展相應(yīng)的調(diào)整工作，將X和Y方向的抗側(cè)剛度進(jìn)行有效調(diào)整，使其能夠更好符合住宅樓的建設(shè)需求。將住宅樓內(nèi)部的一些“一字型”剪力墻進(jìn)行良好的轉(zhuǎn)換，使其形成“T型”或者“L型”剪力墻，而對(duì)于一些較長(zhǎng)的剪力墻肢，需要通過一些帶翼緣的剪力墻發(fā)揮替代作用[1]。

通過一系列的調(diào)整工作，將能減少剪力墻的數(shù)量，縮小結(jié)構(gòu)的剛度，促進(jìn)最大樓層之間的位移變大；而對(duì)于層間位移角來說，優(yōu)化過后的結(jié)構(gòu)中，最大層間位移角，更能夠有效滿足相應(yīng)的施工要求和規(guī)范，適當(dāng)了降低了全住宅樓的抗側(cè)剛度，在允許的范圍內(nèi)增加了建筑施工項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。從樓層剪力情況來說，X向地震和Y向地震作用下的樓層剪力有明顯的減小，并且隨著剪力墻的剛度降低，相應(yīng)的周期變長(zhǎng)，提升了住宅樓結(jié)構(gòu)的整體延性和耗能能力，能夠更好的抵抗地震作用[2]。

4　高層建筑豎向承重體系結(jié)構(gòu)施工體系的優(yōu)化工作分析

高層建筑在開展豎向承重體系結(jié)構(gòu)施工工作的過程中，經(jīng)常采用的施工材料是鋼材，這種材料具有較強(qiáng)的抗壓度，良好的塑性特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用的過程中，具有良好的抗震性能，自重較強(qiáng)，有效空間很大，施工作業(yè)環(huán)節(jié)較為簡(jiǎn)便，并且采用的基礎(chǔ)費(fèi)用較少，綜合性能要高于同類高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[3]。

4.1　鋼——混凝土組合結(jié)構(gòu)

在開展高層建筑豎向承重結(jié)構(gòu)施工作業(yè)時(shí)，常常使用到了高層鋼——混凝土組合豎向承重結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)同時(shí)包含了鋼豎向承重結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)兩種類型，能夠充分發(fā)揮這兩種材料的優(yōu)勢(shì)特性，具有較大的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，能夠?yàn)殚_展結(jié)構(gòu)平面布置工作，提供良好的前提條件，同時(shí)這種施工結(jié)構(gòu)方式有效節(jié)約了施工成本，在具體作業(yè)的環(huán)節(jié)操作較為簡(jiǎn)便，因而在現(xiàn)階段高層建筑的施工建設(shè)過程中具有很高的應(yīng)用程度。鋼——混凝土組合豎向承重結(jié)構(gòu)，能夠有效用于剪力墻、筒體以及框架等結(jié)構(gòu)，同時(shí)還能夠作為柱、梁等構(gòu)件發(fā)揮作用[4]。

4.2　高層鋼框架——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

通過鋼框架，形成較大的空間和鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土筒體，從而有效抵抗水平荷載的抵抗，這種結(jié)構(gòu)就是高層鋼框架——鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)或者筒體結(jié)構(gòu)，其在布置平面結(jié)構(gòu)的時(shí)候，可以將鋼筋混凝土的筒體、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置為核心位置，充分發(fā)揮承重效果。這種豎向承重結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，充分發(fā)揮了鋼框架和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，能夠有效開展結(jié)構(gòu)受力工作，具有較好的防火、防銹效果[5]。

5　結(jié)束語

高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力與豎向承重體系優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，對(duì)于保證工程建設(shè)質(zhì)量具有積極意義和作用，針對(duì)其進(jìn)行全面有效優(yōu)化，需要調(diào)整剪力墻邊緣構(gòu)件范圍，優(yōu)化剪力墻的實(shí)際布置結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)采用鋼——混凝土組合結(jié)構(gòu)和高層鋼框架——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這樣將能夠起到良好的效果。

[1]徐芳，羅兆奇，趙昕.高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力與豎向承重體系優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013（s1）：249～252.

[2]杜文學(xué).外型鋼混凝土框架-內(nèi)置型鋼框架鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究與分析[J].國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2016（3）：47～48.

[3]程元虎，王蕾.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（33）：00126～00127.

[4]李 霆，許 敏，熊森，等.廈門北站巨型混合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2011（7）：1～6.

[5]高萍.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（16）：00111～00113.