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摘 要： 這篇建筑工程師論文發(fā)表了剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，論文介紹了建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)，這是目前高層建筑使用較多的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擁有整體性好、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)佳的特點(diǎn)，論文對(duì)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行了驗(yàn)證，并簡(jiǎn)要分析了剪力墻的布置及剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)
這篇建筑工程師論文發(fā)表了剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，論文介紹了建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)，這是目前高層建筑使用較多的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擁有整體性好、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)佳的特點(diǎn)，論文對(duì)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行了驗(yàn)證，并簡(jiǎn)要分析了剪力墻的布置及剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：建筑工程師論文,剪力墻,高層住宅,鋼筋混凝土,結(jié)構(gòu)計(jì)算
建筑工程項(xiàng)目施工建設(shè)過(guò)程中所應(yīng)用的剪力墻結(jié)構(gòu)，實(shí)際上就是將原建筑框架結(jié)構(gòu)利用性能良好的鋼筋混凝土墻板對(duì)其替代，并以此來(lái)承擔(dān)建筑物荷載，這有利于對(duì)建筑結(jié)構(gòu)水平力產(chǎn)生制約作用。簡(jiǎn)單而言，即利用鋼筋混凝土材料制成的墻板替代原建筑水平、豎向荷載的墻體。從應(yīng)用效果來(lái)看，無(wú)論是技術(shù)性，還是經(jīng)濟(jì)性，剪力墻都有巨大的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)踐中，為了能夠有效節(jié)省建筑成本投入，采用剪力墻結(jié)構(gòu)能夠有效應(yīng)用于高層建筑工程項(xiàng)目，如果某建筑項(xiàng)目中應(yīng)用的剪力墻過(guò)多，則剪力墻與筒體之間就會(huì)匯合在一起。值得一提的是，雖然我國(guó)建筑領(lǐng)域大量使用了剪力墻，但建筑墻體無(wú)法全部利用該種結(jié)構(gòu)，以免會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量造成影響。
1建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)
嚴(yán)格意義上來(lái)講，剪力墻又被稱為抗震墻或結(jié)構(gòu)墻，其中，主要部分是鋼筋混凝土。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用剪力墻結(jié)構(gòu)能夠抵抗自重、使用荷載以及風(fēng)荷載和地震力造成的水平及豎向力荷載。就高層剪力墻而言，其主要是以剪力墻結(jié)構(gòu)作為主承受結(jié)構(gòu)，支撐水平和豎向上的荷載和壓力。
2設(shè)計(jì)原則分析
在建筑尤其是高層建筑住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，剪力墻是必不可少的部分，該種結(jié)構(gòu)具有抗側(cè)剛度大、施工操作方便簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。從剪力墻本身結(jié)構(gòu)來(lái)看，其剛度相對(duì)較大，小震范圍內(nèi)可保持一定的彈性;如果震作用相對(duì)較大，則連梁耗能以后就會(huì)有效吸收地震剪力，然后屈服，在塑性鉸的作用下使其協(xié)調(diào)變形，從而降低剪力墻結(jié)構(gòu)剛度，地震作用也因此而減小。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中剛度較大時(shí)，地震抵抗能力就會(huì)越強(qiáng)。在實(shí)踐中可以看到，剪力墻無(wú)限增加，雖然可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，但是也會(huì)增加自身的質(zhì)量，進(jìn)而使地震作用擴(kuò)大化。在這種情況下，建筑工程項(xiàng)目施工建設(shè)費(fèi)用和成本就會(huì)大幅度提升。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性與剛度關(guān)系的處理是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。
具體而言，在結(jié)構(gòu)墻建設(shè)以及布設(shè)過(guò)程中，平面上的各個(gè)方向應(yīng)當(dāng)保持均勻，而且豎向上的構(gòu)件切忌中斷;查看剪力墻結(jié)構(gòu)試算結(jié)果，使結(jié)構(gòu)的位移角接近規(guī)范限制，充分發(fā)揮剪力墻的抗側(cè)向剛度;核查計(jì)算結(jié)果，應(yīng)當(dāng)能夠有效滿足周期要求以及規(guī)范位移要求，其核查底部的剪力值應(yīng)當(dāng)處在合理范圍之內(nèi)。上述操作的主要目的在于達(dá)到結(jié)構(gòu)剛度合適、工程造價(jià)合理的目的。
3剪力墻結(jié)構(gòu)的布置
建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)滿足基礎(chǔ)要求，盡可能地減少該種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用數(shù)量，對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并盡可能地使其滿足平面以及豎向上的規(guī)則。同時(shí)，還要適量減少邊緣構(gòu)件的應(yīng)用量，然后通過(guò)優(yōu)化布設(shè)數(shù)量相對(duì)較少的建筑剪力墻，卻獲得了滿足規(guī)范要求的抗側(cè)以及抗扭剛度。在布設(shè)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，其基本步驟是：
①中部弱，四周弱。在剪力墻結(jié)構(gòu)布設(shè)中，應(yīng)當(dāng)最大限度地在外圍護(hù)墻布設(shè)，其結(jié)構(gòu)位置盡量少用剪力墻布設(shè)，以此提高高層建筑主體抗扭剛度。
②剛度沿高度均勻變化。墻厚應(yīng)當(dāng)按照建筑高度均勻變化，并且對(duì)其軸壓比進(jìn)行嚴(yán)格控制，最大限度地減少剛度突變(高度方向上的變化)。實(shí)踐中，為了能夠有效滿足建筑底部位置的剪力抵抗客觀要求，提升墻體的抗震性和穩(wěn)定性，在底部位置需適當(dāng)加大墻體的厚度。
③多采用L、T以及十字形等類型的墻肢。在剪力墻布設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮其連續(xù)轉(zhuǎn)折，優(yōu)化布設(shè)小墻垛，以免對(duì)邊緣構(gòu)件造成不利影響。
④各墻肢軸壓比宜相近。在計(jì)算豎向荷載以后，確保墻肢軸壓比值接近，規(guī)范規(guī)定的軸壓比限值相差不大，減小地震力和自重。
⑤整體布設(shè)剪力墻結(jié)構(gòu)。在布設(shè)施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保持連續(xù)性，使剪力墻形成一個(gè)完整的體系，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度。
⑥梁、板優(yōu)化布設(shè)。在布設(shè)樓層梁時(shí)，應(yīng)確保梁傳力路徑明確、簡(jiǎn)潔，應(yīng)盡可能地避免出現(xiàn)多重傳遞等現(xiàn)象。總而言之，合理、完整剪力墻布置應(yīng)當(dāng)多布置外圍墻，剪力墻間必須有梁貫通，結(jié)合平面圖，使建筑需求與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合在一起。
4剪力墻結(jié)構(gòu)分析
4.1試算分析
以典型建筑平面標(biāo)準(zhǔn)層為基準(zhǔn)，建立一個(gè)初步的模型，根據(jù)層高和層數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝，不考慮地震作用先計(jì)算荷載，然后將墻肢軸壓比計(jì)算出來(lái)，使各墻肢軸壓比值達(dá)標(biāo)，然后將剪力墻的厚度估算出來(lái)。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)整軸壓比值，對(duì)剪力墻長(zhǎng)度、墻體厚度和建筑混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
4.2計(jì)算調(diào)整
在試算模型的基礎(chǔ)上，調(diào)整模型使層間位移角滿足規(guī)范要求。如果局部剛度偏弱，則可以通過(guò)局部增設(shè)剪力墻和加大墻厚的方式來(lái)解決。如果周期比以及位移比等無(wú)法有效滿足要求，則應(yīng)將剪力墻周邊改成框架梁，并適當(dāng)提高連梁的高度，從而使結(jié)構(gòu)的外圍剛度得以增強(qiáng);減少剪力墻中部位置的布置量，使連梁高度降低，從而有效延長(zhǎng)剪力墻的平動(dòng)周期，使位移比、周期比得以優(yōu)化調(diào)整;對(duì)結(jié)構(gòu)振型曲線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確定位移最大點(diǎn)，適當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。
5計(jì)算中存在問(wèn)題的處理方式
在實(shí)踐中可以看到，采用連梁加高方式進(jìn)行處理的效果并不理想。因此，我們可以采用洞口寬度擴(kuò)大、梁截面減小等方式，有效增大剪力墻連梁跨高比，使其所承擔(dān)的地震力得以轉(zhuǎn)移。如果梁的調(diào)整比較困難，則可降低梁彎剪剛度，然后對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。通過(guò)小墻垛消除等方式，可以有效避免超筋、計(jì)算失真等現(xiàn)象出現(xiàn)。短肢剪力墻數(shù)量在剪力墻總數(shù)量中不宜過(guò)多，以免因局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受地震力破壞屈服后，導(dǎo)致二道防線無(wú)法發(fā)揮其作用。
6結(jié)束語(yǔ)
建筑剪力墻結(jié)構(gòu)由于其具有的優(yōu)點(diǎn)，目前，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該了解剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論，遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則，準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)。只有這樣，才能有效發(fā)揮建筑剪力墻的作用。
參考文獻(xiàn)
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作者：周任 單位：漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司
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