第高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計100題[剪力墻體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計體會]

摘要：在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計當中,其設(shè)計方案必須滿足相關(guān)的規(guī)程和規(guī)范的具體要求,在結(jié)構(gòu)平面的形狀應規(guī)則化、簡單化，并且承載力與剛度應分布均勻,特別注意的是，平面布置不能應用較為不規(guī)則形狀。目前，我國城市建設(shè)隨著快速的發(fā)展，人們對于住宅的功能多樣化也在日益的有所提高，而由于建筑的類型以及功能已經(jīng)日趨復雜，其結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計也存在多樣化，所以，也就出現(xiàn)了形式不同的結(jié)構(gòu)類型。對此，通過在實踐的設(shè)計當中對此總結(jié)出一些經(jīng)驗,并結(jié)合實踐的應用提出了相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計

Abstract:Atpresent,China"surbanconstructionwiththerapiddevelopment,theresidentialfunctiondiversificationisalsoincreasinglyimproved,buildingtypeandfunctionhasincreasingcomplexityofsystemdesign,therearealsodiverseinitsstructure,so,itwasappearedintheformofadifferentstructuretypes.Keywords:high-risebuildings;wall;structuraldesign

中圖分類號：TU973+.3文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）03-00

目前，我國城市化進程在隨著快速的發(fā)展，城市人口在大幅增加，而城市版圖也在逐漸的擴大，對此，就需要大量的住宅建設(shè)，由于在這種情況的前提下，高層住宅建筑從而得到了大量的應用推廣，而在高層住宅建筑中，它有著明顯的優(yōu)勢，它可以減少土地的用量，卻增加了居住人口，特別是在我國相對人口比較集中的城市，可以應用高層住宅建筑從而解決很多方面所存在的問題。然而，在高層建筑當中也存在一定的不足。根據(jù)其結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特點以及通過實踐當中的體會所提出相關(guān)的一些想法。

一、對于剪力墻體系設(shè)計的概述

對于在高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計則是非常關(guān)鍵的一個主要環(huán)節(jié)，而所謂概念設(shè)計也就是從宏觀上看，必須要將結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件布置對稱均勻，可以促使受力方向的作用利于構(gòu)件，從而防止發(fā)生剛度具有較大的偏差以及荷載應力較為集中的情況而出現(xiàn)樓體整體的扭轉(zhuǎn)問題。在設(shè)計剪力墻的結(jié)構(gòu)時，必須要注意到建筑的平面圖，是否有角窗的存在，如果在結(jié)構(gòu)體系的角部設(shè)置，其連續(xù)的剪力墻是有利于抗震的。由于角窗的設(shè)置與不設(shè)置做比較，其結(jié)構(gòu)整體的效應會有著較大的影響，而抗側(cè)力的剛度、地震作用、自振周期以及對扭轉(zhuǎn)等問題存都存在一定的差異，而設(shè)置了角窗剪力墻，就會加大外墻內(nèi)力，而配筋也會有所增加，與此同時，對于角部的連梁以及暗柱的配筋都會有所增加，而扭轉(zhuǎn)的效應則會相對明顯。

在剪力墻結(jié)構(gòu)當中的連梁常規(guī)是作為在高層建筑結(jié)構(gòu)當中較為耗能的構(gòu)件。而對于剪力墻的破壞主要包括延性破壞以及脆性破壞。在延性破壞當中，可以分為兩方面的狀況，一方面就是連梁不屈服，導致墻肢出現(xiàn)彎曲破壞，然而它所吸收地震的能量卻是較低，因此，在對其設(shè)計當中應防止出現(xiàn)這種問題。另一方面就是連梁屈服，導致梁端發(fā)生塑性鉸，從而耗散出大量地震的能量，以塑性鉸傳遞剪力與彎矩，這種方法是比較好的受力機制。而脆性破壞主要指的就是，當剪力墻的墻肢沒有足夠的抗剪能力從而導致剪切破壞，作為剪力墻也就喪失了承載力，以至整個樓體的垮塌。因此，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計當中，應注意到連梁延性的要求。

二、高層建筑的一般類別及設(shè)計的特點

在高層建筑住宅當中，根據(jù)外部體型可以分成板式和塔式，根據(jù)內(nèi)部的空間又可分成走廊式與單元式。根據(jù)結(jié)構(gòu)的體系分類，在鋼筋混凝土的建筑中主要是應用剪力墻結(jié)構(gòu)以及框支剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)。作為剪力墻結(jié)構(gòu)它是屬于傳統(tǒng)型，具有良好的受力性并且成熟的結(jié)構(gòu)形式，它的就要優(yōu)點就在于其結(jié)構(gòu)本身具有很好的整體性，剛度較大，同時在水平的作用下而側(cè)移會較小，在房間當中也沒有明顯的凸出部位，對此，方便布置家具。但它也會存在一定的不足，它結(jié)構(gòu)墻體較多，自重大并且布置不夠靈活。由于框支剪力墻結(jié)構(gòu)再同框架剪力墻結(jié)構(gòu)在應用功能方面一般均是出現(xiàn)在較大空間建筑中，比如商場和辦公室等空間就必須要應用的結(jié)構(gòu)形式，一般具有較弱的整體剛度，同時框支剪力墻在受力性能方面也會較弱，它的含鋼量會大于剪力墻結(jié)構(gòu)。通常在選擇結(jié)構(gòu)方案時必須要根據(jù)建筑自身的應用功能，以及抗震設(shè)防等方面的因素進行綜合分析。其特點主要表現(xiàn)在：

（一）、一般高層建筑住宅當中，由于豎向荷載的數(shù)值較大，所以它可以在柱中會導致一定的軸向變形，也影響了連續(xù)梁彎矩的作用，從而導致降低了連續(xù)梁中間支座的負彎矩值，同時，也增加了端支座負彎矩值以及跨中正彎矩值。此外，也影響了構(gòu)件的剪力以及側(cè)移，存在一定的安全隱患問題。

（二）、由于樓體的自重以及樓面所應用的荷載會在豎構(gòu)件當中產(chǎn)生彎矩與軸力的數(shù)值，然而水平荷載會影響結(jié)構(gòu)的傾覆力矩，也會影響到在豎構(gòu)件當中所出現(xiàn)的軸力，這是同樓體高度的兩次方成正比的。此外，對具有一定高度的樓房來講，由于豎向荷載基本是定值，但基于水平荷載在地震與風荷載作用，它的數(shù)值是跟隨不同的結(jié)構(gòu)動力的特性會具有一定程度的變化。

（三）、對于較低的樓房，而高層建筑的結(jié)構(gòu)則會較柔，并且在地震的影響下其變形的作用會更大。對此，為了促使結(jié)構(gòu)在發(fā)生塑性變形以后還會具有一定程度的變形能力，從而防止發(fā)生倒塌，就必須要在構(gòu)造上應用適當?shù)拇胧?，以確保結(jié)構(gòu)可以具有相當?shù)难有浴?/p>

三、選擇合理的設(shè)計參數(shù)

在概念設(shè)計當中，計算機程序?qū)求w的分析計算則起到了輔助的作用，也就是在概念設(shè)計正確的基礎(chǔ)上，而對結(jié)構(gòu)做了量化的計算。在進行計算時必須要注意幾個問題：

（一）、在設(shè)計時必須根據(jù)相關(guān)的要求標準，如果在非承重的填充墻是磚墻結(jié)構(gòu)時，對此，框架剪力墻、框架結(jié)構(gòu)以及計算自振周期的折減系數(shù)便可以根據(jù)以下規(guī)定進行取值。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)的取值范圍在O.7--O.8之間，在框架結(jié)構(gòu)的取值范圍在0.6--O.7之間，在剪力墻結(jié)構(gòu)的取值范圍在O.8--1.0之間。而在應用其它非承重墻材料以及其它的結(jié)構(gòu)體系時，可以按照工程的具體情況從而確定周期的折減系數(shù)。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)并且高度較低，不具有較高的抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)以及為數(shù)量較少的剪力墻，具有很多的填充墻時，就必須要注意應調(diào)整好結(jié)構(gòu)自振周期的折減系數(shù)，如果樓座具有很高的高度，并且是地震烈度較高的結(jié)構(gòu)，因此，就必須要根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行抗震變形的驗算，在樓層內(nèi)應滿足最大彈性層之間位移角的限值，對于鋼筋混凝土的框架應是1／550，而對于鋼筋混凝土框架的剪力墻應是1／800，而鋼筋混凝土的剪力墻應是1／1000。在根據(jù)其剛度的要求，會增加一定數(shù)量的剪力墻，而減少一部分填充墻，對此，在選取自振周期的折減系數(shù)時，可在1.0左右。

（二）、進行抗震計算時，對于高層建筑應多取一些振型數(shù)，不應少于15個，如果有效的質(zhì)量系數(shù)大于90％時，則不需再放大地震作用。

（三）、對于水平力的夾角參數(shù)主要指的就是風力作用的方向、地震力以及結(jié)構(gòu)整體的坐標夾角，其夾角的初始值是零，并通過計算的程序自動得出。如果建筑平面是相對較復雜，而結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件不處于正交時，就必須要做多方向的驗算。如果夾角在小于l5度時，不會對其整體計算有太大的影響，如果該角度大于15度時，就必須要把該數(shù)值輸入到總信息當中，并進行重新計算。

結(jié)論：

總之，在高層混凝土的結(jié)構(gòu)當中，剪力墻結(jié)構(gòu)則是相對較好的受力體系，其主要的整體性在與承載力和空間的應用的條件都好過于其它的結(jié)構(gòu)體系，從而也滿足了建筑平面的主要應用。在此前提之下，只有合理的處理好其主要部分以及構(gòu)件，加強關(guān)鍵部分，而由此帶來的問題也是作為在結(jié)構(gòu)設(shè)計當中必須要不斷改進和提高的。

參考文獻：

[1]薛漢城.對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J].科技創(chuàng)新導報.2009(10)

[2]張亮