高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

发表时间:2020/7/24   来源:《建筑实践》2020年3月7期   作者:邢智泳
[导读] 为促进现阶段高层住宅建筑工程结构形式的全面优化,
        摘要:为促进现阶段高层住宅建筑工程结构形式的全面优化,进一步探索提升高层建筑结构经济实用度的具体途径,本文将针对高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计展开系统性分析与探讨。首先,从混凝土剪力墙概念及特点概述作为切入点,接着对高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构体系优化设计原则进行深入阐述,最后从剪力墙结构布置要求、剪力墙结构设计、墙体位移设计以及墙肢连梁设计等角度,针对全面优化高层建筑剪力墙结构设计提出具体策略与建议。
        关键词:高层建筑;钢筋混凝土;剪力墙结构
        引言:为了满足当前人们对房屋建筑的实际需求,提高高层建筑建设质量和水平,使其在建筑工程领域发挥出更大的价值与作用,同时有助于一个城市突出其发展形象和潜力,有一部分专家学者和建筑企业着眼于高层建筑的结构设计工作展开研究,特别是针对其内部的钢筋混凝土剪力墙结构展开具体分析与探讨,从而为后续提升建筑稳定性能奠定理论基础,使建筑本身更具安全性。
        一、混凝土剪力墙概念及特点概述
        (一)剪力墙结构的概念
        在高层建筑的剪力墙结构实际施工过程当中,建筑结构的施工范围非常大,建筑原料主要以钢筋为核心,配备其他建材。众所周知,选用剪力墙结构进行建设最大的优势就是与其他结构相比可以使房屋建筑更具安全性和可靠性,在实际应用剪力墙结构时除了能够给房屋建筑使用者一种良好的使用感和舒适度,同时还使建筑具备了非常出色的抗震性能,最后还起到了美化建筑外观的作用,让整个建筑显的更为整洁,承重性能上也是非常值得推荐的,因此,剪力墙结构在建筑建设中发挥着多重作用,有助于进一步提高人们的生活水平和居住质量。
        (二)剪力墙结构的特点
        在现阶段建筑结构的建设过程中,大多数建设单位都会选择采用剪力墙结构,由于该种结构本身成本控制难度小且应用效率高,与市面上其他结构相比,所用原材料钢筋混凝土具有更高的性价比,在节约成本与降低工程造价等方面都有非常出色的表现。另外,采用剪力墙结构来进行高层建筑建设,与过去的承重结构体系相比,承重能力大大提升。而且,从实际建设当中的各处细节上考虑,剪力墙本身具备良好的抗震性能也满足了人们对安全性的需求。因此,施工单位在实际制作和配置钢筋混凝土原料时,必须要按照科学的设计方案与要求,严格执行国家有关标准,最大限度降低风险概率,排除安全隐患,以提升高层建筑质量与水平为目标。
        二、高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构体系优化设计原则
        (一)有效抗震,承载能力强设计原则
        在设计剪力墙结构体系过程中,结构工程师首先要考虑的是结构体的安全性能,因此在设计中要遵循承载能力强,有抗震性能的设计原则。为了有效遵循这一设计原则,设计师必须要综合考虑剪力墙刚度、配筋率合理数值。在整个设计过程中,剪力墙作为最重要的抗震构件,依据往常经验,发生地震时,高层建筑剪力墙刚度越大,受到震动的影响越小。
        (二)材料力学性能明显
        在对剪力墙进行结构体系设计时,为了最大程度地发挥结构体系作用,必须要重点关注材料力学性能。基于此,具体需要考虑的因素如下:第一,尽量减少短、小肢墙的数量。高层建筑的剪力墙结构侧向刚度一般由剪力墙侧移刚度决定,因此通过合理减少短、小肢墙的数量,可以充分发挥建筑材料的力学性能,还能大大节省设计成本支出;第二,控制墙肢长度差异性。若剪力墙墙肢长度差异过于明显,则不利于材料力学性能的充分体现,也会影响整个墙体结构的受力度。
        (三)结构经济合理
        当设计单位在逐步实现预期的设计任务时,必须要坚持经济合理的原则,从设计的多个影响因素与角度进行考虑。

首先是关于材料运用上的设计,在高层建筑建设过程中往往需要大量的建筑材料作为基础,而且难免会出现较多的材料浪费现象,这也加剧了工程造价难以控制这一问题,所以,不管是剪力墙结构体系设计和实际建设中,都要注意针对短肢墙中箍筋与水平分布的钢筋进行科学合理的合并,这样一来,就能够合理配置钢筋资源,而同时又可以仍然保证工程建设的高质量,是成本节约的有效措施之一。其次就是在处理剪力墙开洞时必须要坚持科学合理性原则,有针对性的来进行设计结构洞的布置与优化,在考虑到成本的同时也要兼顾质量,尽量以长墙为主要设计形式,从而降低结构洞出现的概率,降低工程造价。
        三、全面优化高层建筑剪力墙结构设计的具体策略
        (一)高层建筑剪力墙结构布置要求
        剪力墙结构在高层建筑中发挥着非常重要的作用,在设计剪力墙时,不仅要考虑到剪力墙空间问题,还要重点关注剪力墙的抗震性能。设计剪力墙结构布置时,若依据墙体主线轴对剪力墙结构进行设计,则需要考虑剪力墙抗变形功能,同时对剪力墙宽度和高度进行综合考虑,从而确保墙体结构的对称性,尽量减少柱体、墙体占用建筑使用功能的现象。此外,布置剪力墙结构时,也要着重重视剪力墙的受力能力,依据其承载受力度设计墙体结构,并在建筑设计图纸上写出标准和说明,确保剪力墙结构施工顺利进行。
        (二)优化剪力墙结构设计
        对于高层剪力墙,其抗震能力是必须具备的建筑性能,因此设计单位需要严格控制剪力墙的厚度,优化剪力墙结构设计,可以采用高标号的混凝土和高强度的钢筋,设置边缘构件等措施。禁止房主私自改造,避免伤害墙体结构,从而发生建筑危险。
        (三)优化剪力墙体位移的设计
        对高层建筑楼层之间位移进行设计时,设计单位要综合考虑墙体扭转变形情况,防止楼层间和剪力墙间发生扭曲变化。此外,将剪力墙侧向刚度控制在合理范围内,可以有效提升高层建筑的抗震能力,并节约建筑成本,提升企业经济效益。在保证剪力墙体结构数据科学、规范的基础上,以结构的平动为主,对其进行合理的结构调整,以此保证建筑物的安全、稳定性。在剪力墙结构设计中,若出现写字楼或宾馆建筑时,就需要在保证整体建筑承重力上尽量控制结构,如果设计居住楼空间结构的小型剪力墙结构时,则需要灵活展现房子结构的施工进程。
        (四)优化墙肢连梁的设计
        连接墙体的连梁是结构的主要耗能构件,在工程实际开展过程中,若设计不当而遭到损坏,对建筑物的防震、抗震、荷载力产生直接性的影响,同时对整体结构在实际应用后的延性造成一定程度的弱化影响。因此,在剪力墙结构的设计过程中,应注重对连梁的刚度设计调整,必须确保在受到弯曲破坏之前,连梁不会受到损坏。具体作业实施过程中,连梁纵筋不得进行人为主动加大,以避免连梁无法承受住强剪弱弯的情况。
        四、结语
        本文在对混凝土剪力墙概念及特点作出简要分析的基础上,分别从抗震性能和承载能力提升、材料力学性能明显以及经济结构呈合理化等角度,详细阐述了高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构体系优化设计的几大原则,研究结果表明,想要实现对高层建筑剪力墙结构设计系统的全面优化,必须从多个角度入手,严格按照高层建筑剪力墙结构布置要求进行施工作业,重视剪力墙结构设计的全面优化,注意对墙体位移的设计,最后还要实现墙肢连梁的高效利用。
        参考文献:
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        [4]邢家礼. 综述高层建筑框架剪力墙钢筋施工技术[C]. 《建筑科技与管理》组委会.2018年2月建筑科技与管理学术交流会论文集.《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2018:83+54.
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