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摘要:近年来,随着经济的发展,人们生活水平发展迅速,对建筑的要求也越来越高。高层建筑与普通建筑不同,其高层位置在地震等对建筑造成巨大冲击的灾害条件下会受到更大的影响,这导致高层建筑住户来不及从建筑中撤离,面临这更大的风险,因此为了降低风险,高层建筑必须采用剪力墙结构来进行建造,剪力墙可能提高高层建筑的抗震能力,至少能在灾害中给高层住户提供更长的撤离时间。但要充分发挥剪力墙结构的作用,就必须采用正确的墙体布置方法来进行建造,因此本文将对高层建筑剪力墙结构墙体布置方法进行研究,论述墙体布置基本原则、布置方法与注意事项。
关键词:高层建筑;剪力墙结构;墙体布置方法研究
引言
目前剪力墙结构已经得到了高层建筑工程的广泛应用,该结构刚度性能与侧翼性能较好,能够提高建筑的抗震效果,满足高层建筑对刚度、侧移水平及稳定性的要求。但是在剪力墙结构设计方面,因为受到多种因素影响,设计仍不完善,因此需要采取有效的措施对剪力墙结构进行优化设计,为高层建筑的安全性和稳定性提供保障。
1剪力墙墙体布置基本原则
1.1双向布置原则
高层建筑的抗震能力取决于建筑空间结构的稳定性,而空间结构稳定性取决于建筑的刚度、承载能力,因此要提高高层建筑抗震能力,就要提升建筑的刚度、承载能力,这一点应当在剪力墙墙体布置中体现。在剪力墙墙体布置中为了起到提高刚度、承载能力的作用,施工人员应当遵从双向布置原则来布置墙体,即双向布置原则下,剪力墙能够有效加强建筑两个方向的侧刚度,这种侧刚度在建筑受到震动力时会给对方提供支撑,因此有利于建筑抗震能力,同时在良好的支撑下,建筑墙体的承载能力也会增长,进一步提高建筑抗震能力。
1.2纵向均匀布置原则
剪力墙侧刚度固然是建筑抗震能力的决定性因素,但侧刚度在墙体布置或后续施工中可能会发生变化,这种变化对建筑抗震能力有不利影响。而为了消除侧刚度变化造成的不利影响,在剪力墙墙体布置中还要遵从纵向均匀布置原则,该原则下建筑自上而下的连续性会增强,使得剪力墙纵向抗侧性能提升,该性能的提升就能抵消侧刚度变化不利影响。
1.3洞口相关原则
剪力墙洞口的设计与布置对剪力墙性能也有很大影响,因此在墙体布置中要予以重视。关于剪力墙洞口设计与布置的原则有:其一,要遵从力学原理进行洞口设计,设计中必须对个体洞口的规范性、洞口之间的整体性进行检验,不可随意、盲目的设计洞口规格与布置方案,尽可能采用最优方式展开洞口设计,同时无论洞口设计如何,设计成果不能对墙肢与梁的关系造成不利影响;其二,在洞口设计中应当采用有限元方法对剪力墙进行检测计算,通过计算可知洞口设计下剪力墙内力、位移情况,了解剪力墙受力机理,若发现受力异常,就要对该墙体上的洞口进行排查,找出所有不规范洞口,随后进行改正;其三,在剪力墙墙体开洞中一定要尊重误差最小化原则来施工,即开洞要依照设计要求进行,过程中开洞施工人员必须尽可能消除实际洞口与设计之间的误差,误差值至少不能超过最大允许值,否则就必须重新返工。
2高层建筑剪力墙结构概述
剪力墙是一种具有一定刚度和整体性的结构,不但用钢量较少,同时建成后不存在露柱露梁情况。同框架结构进行比较,剪力墙结构的美观效果更好,适用性更广。因此在建筑中使用剪力墙结构为室内装修提供便利,有效提高室内使用面积。
同时剪力墙具有较大的抗侧刚度,抗震效果较好。但是因为剪力墙需要使用较多的混凝土墙体,直接导致高层建筑物自重提升,可能会引发地震反应,因此需要做好防范措施,加大对剪力墙高层建筑上部结构与基础施工的投入力度,强化其稳定性。同时剪力墙结构各墙肢轴压比较低,难以发挥其承载性能。构造配筋施工形式导致结构延展性不佳,都会对剪力墙质量造成不利影响。因此需要在确保其本来抗侧性能的前提下,对结构进行优化,降低成本,提高高层建筑质量。
3建筑设计剪力墙结构设计的应用策略
3.1剪力墙的规划布置
在剪力墙结构设计中,需要参照空间特点展开合理布局,一般情况下,如果是高层建筑,会采用双向剪力墙结构,确保两侧剪力墙刚度的均衡性,减少水平位移的产生,避免剪力墙在外界荷载作用下出现扭转,提高建筑结构的稳定性。剪力墙的水平地震作用力较大,自振周期短,结构本身稳定性很容易受到影响。所以在设计过程中,需考虑到力的平衡,可通过减小剪力墙厚度,或者增加剪力墙之间的间距,来降低水平地震作用力带来的影响,防止位移、断裂等问题的出现。同时上述操作也能够降低剪力墙自重,削弱建筑结构承担荷载。如果剪力墙设计中存在较大洞口,洞口位置要保证在一条线上。考虑到墙体结构受力情况,应展开应力的科学划分,确保两者均衡性、对称性。底部结构如果设置框架支撑层,落地剪力墙的数量要在上部剪力墙数量的一半以上。剪力墙设计中,需充分考虑抗震性能要求,避免楼板平面等结构因变形发生危险。
3.2确定剪力墙墙肢长度
确定剪力墙墙肢长度时,首先应考虑满足建筑功能的要求,其次是剪力墙墙肢长度不能太长也不能太短,确定原则是,尽可能布置长墙,少布置短墙。当墙肢长度很长时,受弯后产生的裂缝宽度会较大,墙体的配筋容易拉断,因此墙段的长度不应过大,墙肢长度宜控制在8m以内;当墙肢长度很短时,可能形成短肢剪力墙,短支剪力墙的出现可能会导致多楼层出现反弯点,受力发生改变,逐渐接近异形柱的状态,抗震性能较差。所以为保障建筑的安全性,不会将其应用在地震区域内,且不得采用全短肢的剪力墙的结构。
3.3确定剪力墙结构的厚度
按照现有规范要求可知,在抗震等级在一二级时,底部加强部位的剪力墙厚度要控制在200mm以上,长度要求在层高或无支长度的十六分之一,当抗震等级为三、四级时墙厚不应小于160,且不宜小于层高或无支长度的1/20。其他部位的剪力墙厚度,当抗震等级为一、二级时墙厚不应小于160mm,且不宜小于层高或无支长度的1/20,当抗震等级为三、四级时墙厚应在140mm以上,长度在层高或无支长度的二十五分之一。之所以这样规定,是为避免因剪力墙厚度过小,刚度不足,导致结构稳定性减弱,产生压屈失稳情况。不过这一规范也存在特例,对于八级地震区的多层或地层剪力墙结构建筑来说,上述规定可能会存在较大偏差。如10层以下的剪力墙结构,在重力荷载作用下,墙肢压轴相对较低,墙柱结构只能进行构造配筋,但为保证底部结构的质量,按照层高要求,剪力墙厚度一般设定在240mm,已经超出规范标准要。所以在设计过程中,需要在规定基础上,根据实际情况加以综合分析,以确保剪力墙厚度设计的合理性。
结语
综上,本文对高层建筑剪力墙结构墙体布置方法进行了分析,阐述了墙体布置基本原则、布置方法与注意事项。通过分析了解到,遵从基本原则进行剪力墙墙体布置设计工作,才能保障剪力墙自身性能满足实际要求,并与高层建筑相互贴合,为高层建筑提供强有力的抗震支撑。采用文中墙体布置方法,能够从设计环节出发,全面对剪力墙墙体本身性能、布置后的性能进行控制,充分发挥剪力墙作用。同时根据注意事项,能够保障剪力墙布置设计顺利实施,且具有良好经济效益。
参考文献
[1]康颖.高层及多层民用建筑设计中剪力墙的结构设计研究[J].建材与装饰,2020,(6):75-76.