剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

蘇東進(jìn)

（福建省千億建筑設(shè)計(jì)有限公司，福建　泉州 362000）

剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

蘇東進(jìn)

（福建省千億建筑設(shè)計(jì)有限公司，福建泉州 362000）

【摘要】社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展。人們生活水平的不斷提高，對建筑的功能使用需求也越來越高。為了適應(yīng)人們?nèi)找嬖黾拥慕ㄖδ苁褂眯枨?，我國的建筑正在逐漸的向高層建筑模式發(fā)展。在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)體系，可以提高建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】剪力墻結(jié)構(gòu)體系；高層建筑設(shè)計(jì)；抗震性能

1　短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)體系的作用

在建筑工程的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用短肢剪力墻具有十分重要的作用。因?yàn)槎讨袅Y(jié)構(gòu)可以結(jié)合建筑平面，利用一定的間隔墻位置，實(shí)現(xiàn)對建筑豎向構(gòu)件的布置。按照建筑工程可視抗側(cè)力的需要，布置剪力墻的數(shù)量和墻肢長度，應(yīng)用輕質(zhì)填充墻，實(shí)現(xiàn)對建筑中部分剪力墻的代替。這樣不僅可以減輕建筑物的自重荷載，還可以在一定程度上降低建筑的結(jié)構(gòu)剛度，減小地震作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2剪力墻體系結(jié)構(gòu)

短肢剪力墻體系，主要是指建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)高層建筑的平面特點(diǎn)，通過對豎向交通中心區(qū)分隔墻的應(yīng)用，在高層建筑中設(shè)置鋼筋混凝土墻，組成一個(gè)核心筒體，保證核心筒體的基本完整。然后把設(shè)置的鋼筋混凝土墻作為高層建筑中，承受建筑豎向荷載和抗側(cè)力的主要部分。建筑外圍部分的豎向構(gòu)件，根據(jù)建筑中的結(jié)構(gòu)受力需要和高層建筑中的平面布置，在建筑的分隔墻交點(diǎn)處設(shè)置鋼筋混凝土短肢剪力墻。在設(shè)置的過程中，應(yīng)該保證斷肢剪力墻的合理性。建筑設(shè)計(jì)的過程中，需要在各個(gè)斷肢剪力墻之間布置連系梁，把建筑中的斷肢剪力墻和核心筒體組成一個(gè)整體，形成整個(gè)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系。

1.3高層建筑設(shè)計(jì)中的斷肢剪力墻

短肢剪力墻的墻肢大約是5倍的肢寬，截面厚度最少應(yīng)該是200mm。通常情況下，斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)的布置形式是應(yīng)用L形和T形。在特殊的情況下，也可以應(yīng)用十形、Z形和一字形截面。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的形式，主要是根據(jù)高層建筑中交點(diǎn)處的分割墻的形式?jīng)Q定的。在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，也可以混合布置一部分的矩形柱或者長墻肢。例如，在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，如果墻肢的截面高度和厚度之間的比值是5—8，可以應(yīng)用的斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式是對形、T形、I形截面剪力墻。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，還應(yīng)該保證每個(gè)方向的墻肢截面高高度和厚度之間的比是5—8。

2　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1高層建筑中短肢剪力墻的界定

我國的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對短肢剪力墻的定義是：短肢剪力墻是指墻肢的截面高度和厚度之比保持在5—8的剪力墻。同時(shí)，該項(xiàng)規(guī)定中也指出，在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，對剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，不能全部采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。如果高層建筑中應(yīng)用的短肢剪力墻比較多的時(shí)候，應(yīng)該設(shè)置一定的筒體，形成包括短肢剪力墻和筒體結(jié)構(gòu)的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，共用抵抗建筑中的水平力。除此之外，在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩，不應(yīng)該比建筑結(jié)構(gòu)中總底部傾覆力矩的50％小。所以，在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑工程的功能需求，實(shí)現(xiàn)對建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，應(yīng)該準(zhǔn)確的界定剪力墻，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的正確應(yīng)用，才能發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中的重要作用。

2.2布置短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的原則

在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法還存在一些問題，甚至存在不可計(jì)算性。建筑設(shè)計(jì)人員在實(shí)現(xiàn)對建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的過程中，對內(nèi)力的計(jì)算應(yīng)用的計(jì)算方法，主要是基于彈性理論的計(jì)算方法。但是，在建筑的截面設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用的計(jì)算方法確實(shí)基于塑性理論極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法。這種現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑的計(jì)算結(jié)果和建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)，產(chǎn)生了較大的差異。因此，建筑設(shè)計(jì)人員必須培養(yǎng)概念設(shè)計(jì)的素養(yǎng)，選擇具有最好效果、工程造價(jià)比較低的設(shè)計(jì)方案，在布置短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)該遵循一定的設(shè)置原則。

2.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震作用

短肢剪力墻的受力和變形特征與建筑中的框架結(jié)構(gòu)非常相似，但是相對與建筑的框架結(jié)構(gòu)來說，短肢剪力墻的剛度和內(nèi)力分配更加合理，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)所造成的建筑豎向位移差別，也比建筑框架結(jié)構(gòu)的小。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)荷載更加均勻、合理。在加強(qiáng)建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力的時(shí)候，建筑設(shè)計(jì)人員需要注意一定的問題。例如，在實(shí)際的高層建筑設(shè)計(jì)施工過程中，應(yīng)用的短肢剪力墻的抗震等級，應(yīng)該比我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定的剪力墻抗震等級高一級。在重力荷載代表值的作用下，建筑中的各層短肢剪力墻產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級分別是1、2、3的時(shí)候，不應(yīng)該超過0.5、0.6和0.7。針對高層建筑中的無翼緣或者端柱的一字形短肢剪力墻，設(shè)置的軸壓比限值應(yīng)該相應(yīng)的降低0.1。短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，在建筑底部的加強(qiáng)部位最少應(yīng)該保持在1.2％，建筑的其它部位最少應(yīng)該保持在1.0％。

3　總結(jié)

社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件。隨著新型建筑材料的出現(xiàn)和建筑設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平和質(zhì)量的不斷提高，對高層建筑的應(yīng)用越來越廣泛，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際的建筑功能需要，實(shí)現(xiàn)對剪力墻結(jié)構(gòu)的良好應(yīng)用，發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的重要作用，才能促進(jìn)我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳功、鮮金宏．剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震中的計(jì)算分析與應(yīng)用[J]．科學(xué)技術(shù)與工程．2013，(28)

[2]曹彬、李銘.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)分析[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（22）.

[3]杜娟.淺談剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(20).

【作者簡介】

蘇東進(jìn)，男，1962.10，漢族，福建泉州，福建省千億建筑設(shè)計(jì)有限公司，大學(xué)?？疲こ處?，建筑工程設(shè)計(jì)，參與福建省水口水電站的建設(shè)，從事建筑設(shè)計(jì)30幾年。