郭培全
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摘要:随着经济的发展,建筑工程发展越来越好。高层建筑的出现确实满足了人们的居住需求,但同样也带来了一些问题,其中高层建筑易受地震影响就是较具代表性的问题。面对该问题,经过多年研究剪力墙结构应运而出,逐渐成为了高层建筑架构设计中的核心环节,直接与建筑地震安全关联,即剪力墙结构的墙体布置成果对剪力墙的性能有直接影响,如果墙体布置成果存在缺陷,或不满足基本要求,就会导致剪力墙性能下降,因此高层建筑的风险并不能得到有效控制,例如在地震中因为高层建筑剪力墙性能弱,所以建筑高层结构会在短时间内被破坏,甚至有可能倒塌,在这种情况下高层住户就不能及时撤离,可见剪力墙性能对高层建筑安全有直接影响,在这种情况下如何合理布置剪力墙墙体结构就成为了一项值得关注的事项,因此有必要针对该事项展开研究。
关键词:高层建筑;剪力墙结构;墙体布置方法
引言
现阶段的建筑结构,需要满足抗震性能,其中剪力墙结构的应用显得尤为重要。在现浇式的剪力墙施工项目中,因为施工质量要求较高,整体施工难度相对较高,如何合理应用剪力墙显得格外重要。剪力墙的抗震性能得到保证,可以简化施工过程,缩短工期。剪力墙结构本身具备侧移量小、刚度大的优势,同时抗震性能相对较高,在建筑结构设计方面可达到比较突出的应用效果,施工部门为了进一步提高经济效益,往往会在剪力墙结构施工中提高施工质量水平,为后续施工质量提供支持。
1剪力墙结构形式特点
剪力墙又称抗震墙,该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小,承载力大,延展性较好,因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性,其间距较小,空间会显得稍微局促,因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中,而公共建筑应用较少。另外,剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大,且横向刚度大,因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分,室内空间会显得更为简洁、宽敞,但剪力墙不能进行拆除或破坏,对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛,室内布局改造的灵活性得到增加,但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的,虽然降低幅度较小,但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。
2剪力墙分类
对目前情况进行分析,根据剪力墙性质可以将其分为下述几种类型:(1)实体墙。实体墙的承受载荷性能较好,同时具备良好的抗弯性能,通常情况下墙体不开洞或者存在少量小尺寸洞口。(2)整体小开口剪力墙。多数情况下,如果墙上开口面积大于全部剪力墙15%,通过受力分析能够发现,本来在洞口为直线分布的正应力移动到洞口两侧,虽然不会引发异常问题,但是可能因为外力因素导致反向弯曲情况。(3)壁式框架。洞口尺寸较大,连梁线刚度同墙肢线刚度较为贴近的墙体便是壁式框架。
3剪力墙墙体布置方法
3.1做好转换层结构设计
为了保障剪力墙能够对高层建筑提供全面支撑,在剪力墙布置设计阶段,设计人员必须重点关注剪力墙上下转换层结构设计环节,做好该结构设计对剪力墙墙体布置成果有重大影响。在上下转换层结构设计中,设计人员要着重考虑转换结构的安装问题,该问题在不同情况下要采用不同的布置方式来解决,文中主要列举两个常见情况:(1)假设转换层结构比较繁琐,且属于高位转换底部空间时,要尽可能的将转换结构紧密安置,均匀分配到各个结构组成板块中,保障转换结构相互作用;(2)假设转换层处于高位转换状态,设计中就要对剪力墙本身的质量与刚度进行调整,保保障转换层上下刚度一致。总体而言,在转换层设计中设计人员要依照层间位移角均匀性、转换层水平状态等进行空间分析,了解转换层墙体是否匀称,同时了解转换层内力分布情况,找出其中薄弱位置,通过增加构件配筋的方式来强化薄弱点,这样能对剪力墙性能进行优化。
3.2优化连梁设计
因为现代剪力墙连梁有很多种设计方式,所以在不同设计方式的差异下,要对剪力墙剪力情况进行分析,再结合要求更改截面配筋情况,不断对连梁设计进行优化。连梁设计优化需要注意三个要点:(1)在剪力墙内力计算之前,必须完成连梁刚度拆减工作;(2)在剪力墙内力计算完成后,要对当前连梁剪力进行精确计算,根据计算结果进行调整,随后完成连梁剪力、弯矩设计;(3)在连梁弯矩设计中要预先了解弯矩设计值下的预防烈度,要保障弯矩设计值预防烈度低于标准预防烈度值一度,只有在这种情况下弯矩设计值才能投入实际使用。
3.3优化上下部结构
因为现代高层建筑结构复杂,所以剪力墙墙体布置设计中经常会在于刚度突变的难题,即在复杂结构下,剪力墙的受力大小出现差异,这就会导致剪力墙刚度发生突然的变化。为了应对这一变化,在剪力墙墙体布置设计时要着重优化上下结构,具体方法为:(1)降低结构上部的刚度,即在设计过程中最大限度的减少上部剪力墙的数量,使得上部结构满足压轴比要求,随后再缩短墙肢;(2)提升结构下部刚度,保障墙体落地建立满足实际要求,同时在这种设计方案下,必须对剪力墙结构布置的均匀性进行控制,保障剪力墙结构均匀的布置在平面层中。此外,在优化上下部结构时要规避一个误区、注意一个问题,即误区是指上下结构的刚度选择,很多设计人员认为上下结构刚度越大越好,但实际情况中刚度超标会导致剪力墙更容易受地震影响,因此刚度必须合理选择;问题是指上下结构布置时的沉降问题,要解决该问题就要合理设计剪力墙界面尺寸,并对刚度进行严格控制。
3.4剪力墙结构配筋优化
对高层建筑工程造价来说,合理控制剪力墙配筋具有重要意义。分析过往高层建筑结构设计,多数情况下剪力墙配筋均根据相关规范标准的最小配筋率进行配筋的构造,因此需要对墙体厚度进行控制,进而实现对剪力墙身钢筋用量的有效控制。在正式施工前选择合理、优质的材料十分重要,主要在于钢筋材料的选择,需要对其进行检查,保证其质量性能达标后方可进场投入使用。在选择剪力墙结构配筋时,需要确保材料符合工程测算及相关标准要求,水平钢筋需要设置在外侧,垂直钢筋需要设置在内侧,根据具体情况展开优化设计,进一步降低成本。
结语
总之,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。
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