高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們思想觀念的不斷更新，要求建筑物標(biāo)新立異、彰顯個(gè)性，由于城市用地出現(xiàn)緊張，加上建筑功能越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化的因素，我國(guó)城市建筑逐漸由平面空間開(kāi)始向縱向發(fā)展。而由于地震等自然災(zāi)害的影響，人們開(kāi)始對(duì)高層建筑的抗震性能提出了擔(dān)憂，為滿足人們對(duì)高層建筑抗震性能的要求，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于高層建筑中。

為了保證高層建設(shè)綜合效益的提升，我們要進(jìn)行高層建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，確保其剪力墻結(jié)構(gòu)體系的健全，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，這就我們需要根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行其剛度環(huán)節(jié)、抗風(fēng)能力及其抗震性能的優(yōu)化，促進(jìn)其高層建設(shè)的總體環(huán)節(jié)的優(yōu)化，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。

1關(guān)于剪力墻抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化

為了確保剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，促進(jìn)其功能的完善，我們要進(jìn)行其剪力墻目的的深化，確保其抗震能力的提升，通過(guò)該目的的深化，確保其建筑結(jié)構(gòu)的完善，以有效降低其建筑構(gòu)件的損壞程度滿足日常生活的需要。我們要根據(jù)相關(guān)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，確保其抗震設(shè)計(jì)目的的優(yōu)化，確保其實(shí)際建筑工作的穩(wěn)定運(yùn)行。

第一種級(jí)別就是對(duì)地震作用的應(yīng)用，保持其剪力墻的穩(wěn)定運(yùn)行，避免其受到損壞。第二種級(jí)別就是在應(yīng)對(duì)中等強(qiáng)度的地震作用時(shí)，通過(guò)相關(guān)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，確保其剪力墻的正常使用。第三種級(jí)別就是通過(guò)對(duì)其罕見(jiàn)的地震作用的應(yīng)用，確保其剪力墻環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證其整體抗震性能的提升，來(lái)滿足工程的發(fā)展需要。

為了確保其剪力墻整體運(yùn)作環(huán)節(jié)的優(yōu)化，我們要進(jìn)行剪力墻概念設(shè)計(jì)的優(yōu)化，通過(guò)對(duì)精準(zhǔn)力學(xué)的分析，促進(jìn)其相關(guān)數(shù)值的計(jì)算，從整體運(yùn)作角度上進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)及其相關(guān)方案的控制，確保其概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，進(jìn)行其方案設(shè)計(jì)方案的歐化，進(jìn)行一系列的抗震防線的建立，保證其剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。其現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為內(nèi)外墻，其內(nèi)墻是一種現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，其外墻是一種框架結(jié)構(gòu)，這種類型的剪力墻結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為短肢剪力墻，所謂的短肢剪力墻是墻肢厚度在300毫米之內(nèi)的結(jié)構(gòu)。墻肢的長(zhǎng)度為厚度的4-8倍剪力墻結(jié)構(gòu)。實(shí)踐表明，建筑外邊緣和角點(diǎn)墻肢、底部外圍墻肢、連梁等是剪力墻結(jié)構(gòu)抗震薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)于這些薄弱點(diǎn)，要加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)。墻段與墻肢的高度比應(yīng)大于2，墻肢超8米要設(shè)洞口，各墻段之間設(shè)連梁，連梁長(zhǎng)度不宜超6.0米，否則會(huì)形成局部長(zhǎng)剪力墻。墻段邊翼長(zhǎng)度大于厚度的3倍，盡量雙向布置，避免一字墻。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定了剪力墻的最小厚度。

我們要按照相關(guān)抗震規(guī)范的要求，進(jìn)行剪力墻厚度及其長(zhǎng)度的控制，確保其整體運(yùn)作環(huán)節(jié)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)層高環(huán)節(jié)的有效控制一、二級(jí)時(shí)不宜小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/20，三、四級(jí)時(shí)不宜小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/25；無(wú)端柱或翼墻時(shí)，一、二級(jí)時(shí)不宜小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/16，三、四級(jí)時(shí)不宜小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/20。

2高層建筑剪力墻設(shè)計(jì)的原則

對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)要做到安全、經(jīng)濟(jì)合理，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中除了對(duì)位移限制值的要求外，還要充分發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)中各抗側(cè)力構(gòu)件的作用。在剪力墻數(shù)量的設(shè)計(jì)的時(shí)候，位移限制值要滿足規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)盡量減少剪力墻數(shù)量，但應(yīng)滿足在基本振犁地震作用下，剪力墻部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的一半。

2.1樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在設(shè)計(jì)時(shí)候要盡量減少剪力墻的布置，最好設(shè)計(jì)為大開(kāi)間剪力墻布置方案，來(lái)達(dá)到比較理想的側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)，樓層的最小剪力系數(shù)接近規(guī)范的極限值，但是這要滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過(guò)40%。這樣在減輕結(jié)構(gòu)自重的時(shí)候降低地震作用帶來(lái)的危害而且造價(jià)方面可以減少。

2.2樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定最大的彈性層問(wèn)位移在多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算的時(shí)候，可以不除去結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。由此可以看出，樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪切變形對(duì)于一般的高層建筑是重點(diǎn)考慮的方面。豎向構(gòu)件的多少?zèng)Q定著剪切變形的控制，但是即使構(gòu)件的數(shù)量足夠多但是布置不合理，扭轉(zhuǎn)變形就會(huì)過(guò)大，仍然達(dá)不到層間位移的要求。所以，高層建筑能僅僅根據(jù)層問(wèn)位移不夠不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)盡可能使扭轉(zhuǎn)變形最小。

2.3剪力墻連梁超限的調(diào)整原則。剪力墻的連續(xù)梁的跨高比小于2.5可能會(huì)出現(xiàn)彎矩和剪力超過(guò)規(guī)范的極限規(guī)定，所以其跨高比一般不小于2.5。規(guī)范規(guī)定連續(xù)梁不應(yīng)拆減在跨高比不超過(guò)5的時(shí)候。在跨高比在5到6的時(shí)候，連續(xù)梁岡4度也必須拆減，否則可能導(dǎo)致彎矩和剪力超過(guò)極限值。這如果能在具體工程設(shè)計(jì)的時(shí)候能有效利用，工程造價(jià)會(huì)降低很多。

3優(yōu)化高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

3.1剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化。（1）剪力墻的空間結(jié)構(gòu)體系主要是以主軸為中心，向橫豎兩個(gè)方向布置。正是這個(gè)結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，在抗震設(shè)計(jì)中，要避免剪力墻結(jié)構(gòu)的單向布置，這與前面所講的優(yōu)化原則第一點(diǎn)相同，盡量不用“一字型”剪力墻。這樣一來(lái)，剪力墻可以增強(qiáng)兩個(gè)受力方向的抗側(cè)剛度，使兩各方向的力處于平衡狀態(tài)。（2）盡量合理的減小剪力墻厚度。我國(guó)對(duì)剪力墻厚度具有明確的規(guī)定，對(duì)于一、二級(jí)抗震級(jí)，剪力墻底部墻厚要大于20公分，其它部位不低于16公分。但是，剪力墻的厚度并不是越厚越好，其設(shè)計(jì)要滿足最大層間位移的指標(biāo)，并能滿足墻肢的穩(wěn)定驗(yàn)算，通過(guò)分析合理設(shè)計(jì)剪力墻的厚度。較厚的剪力墻雖然具有較高的抗側(cè)剛力和抗震能力，但因?yàn)橛绊懠袅拐鹦Ч囊蛩貜?fù)雜多樣，抗側(cè)拉力并不與整體結(jié)構(gòu)的抗震能力成正比，這還要考慮抗震等級(jí)的軸壓比的影響。因此，在設(shè)計(jì)剪力墻抗震時(shí)要經(jīng)過(guò)分析，合理減少墻厚，保證結(jié)構(gòu)之間的位移控制在允許范圍內(nèi)。

3.2剪力墻連梁的抗震設(shè)計(jì)。剪力墻的連梁對(duì)調(diào)節(jié)和保證連肢體墻剛度的作用，其目的是為了避免主梁與樓板大面積的塌陷而造成變形帶來(lái)的影響。對(duì)連梁的抗震設(shè)計(jì)要對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)，提高連梁和腰筋的配筋率。對(duì)于不同厚度的剪力墻，連梁的跨高也有所不同。當(dāng)抗震等級(jí)為一、二級(jí)的剪力墻且厚度在20過(guò)分之內(nèi)時(shí)，如果連梁的跨高度在2以內(nèi)，則鋼筋的構(gòu)造宜采用斜向交叉法。因?yàn)檫B梁在受到一定承載力之后會(huì)出現(xiàn)變形，其變形的情況與跨高密切相關(guān)。跨高越大，連梁變形的比例越高，采用斜向交叉使連梁的彎曲比例增大，從而提高連梁的變形能力?？傊?，連梁是高層建筑抗震設(shè)防的第一道防線，其設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮它的變形能力及架構(gòu)形式。

3.3剪力墻結(jié)構(gòu)抗震方面的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化。雖然降低成本能夠提高經(jīng)濟(jì)效益，但在以質(zhì)量安全為重點(diǎn)的高層建筑的建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的成本效益才是現(xiàn)代建筑企業(yè)追求的目標(biāo)。除了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的合理布置外，還要考慮到建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，在滿足剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震要求基礎(chǔ)上，如何降低建設(shè)成本也是每一建筑單位所關(guān)注的問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

剪力墻結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，且結(jié)構(gòu)布置靈活，可以很大程度減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)建筑的使用影響，所以高層住宅較多使用這種結(jié)構(gòu)形式。在抗震設(shè)計(jì)中，針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)受力體系及相關(guān)規(guī)范條文進(jìn)行分析理解，合理采用計(jì)算分析方法，并采取相應(yīng)構(gòu)造措施，相信剪力墻結(jié)構(gòu)能夠以更加經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)在住宅設(shè)計(jì)中，具有更