高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

1、 高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討 摘要：伴隨著城市化進(jìn)程不斷加快，為了滿足城市居民對于住房的需求，城市開始大量建造高層住宅建筑，對于施工單位而言，想要保證高層建筑項(xiàng)目的安全性，就要對剪力墻的設(shè)計(jì)給予足夠重視。這篇文章以三亞紅沙棕櫚灘高層住宅項(xiàng)目為例，詳細(xì)說明了應(yīng)該如何設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的問題。關(guān)鍵詞：高層民用建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引言在生活水平逐步提升的背景下，群眾對住宅建筑的要求也逐漸增多，因此高層住宅項(xiàng)目在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要在滿足安全性的基礎(chǔ)上為建筑物增添更多的功能性，而這些功能需要以優(yōu)秀的剪力墻結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升高層建筑使用價(jià)值。一、剪力墻設(shè)計(jì)要求第一，對懸臂剪力墻

2、部件中的墻肢進(jìn)行設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，確保墻肢底截面的合理性以及可靠性。第二，依照設(shè)計(jì)規(guī)范中墻體洞口的類型對剪力墻部件進(jìn)行分類，將其分為整體墻以及連肢墻兩種。針對不同類型的剪力墻進(jìn)行具有針對性的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。第三，在對連肢墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對墻肢軸壓比值進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算1。若連肢墻洞口開度較大而導(dǎo)致其剛度降低，那么施工人員就要將連肢墻當(dāng)作一個(gè)框架結(jié)構(gòu)來使用。二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體方式（一）工程簡介為了方便介紹，這里以三亞紅沙棕櫚灘高層住宅項(xiàng)目為例子。該項(xiàng)目的抗震烈度設(shè)計(jì)為6度，地震分組屬于第一組，項(xiàng)目的抗震設(shè)防類別達(dá)到丙類標(biāo)準(zhǔn)，建筑主體使用剪力墻結(jié)構(gòu)，其抗震等級為級，剪力墻結(jié)構(gòu)安全等級為級。這里以該項(xiàng)目中e戶型

3、為例子進(jìn)行說明，e戶型地下共有兩層，地上為16層，總建筑高度為55.4 m，地下二層至首層的墻體厚度為300 mm，二層及以上樓層的墻體厚度為200 mm。地下二層至二層的砼強(qiáng)度為c40，三層至五層砼強(qiáng)度為c35，剩余樓層砼強(qiáng)度為c 30。（二）確定關(guān)鍵荷載在6度區(qū)域地震力不強(qiáng)，因此該項(xiàng)目建筑主體結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)為風(fēng)荷載作用下水平方向的控制力，工作人員通過計(jì)算e戶型層剪力曲線，能夠計(jì)算出建筑底部最大剪力風(fēng)載數(shù)據(jù)，其數(shù)值是地震作用的2.67倍。風(fēng)荷載類型為頻遇荷載，而地震荷載類型屬于偶然荷載，因此在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，依據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定，在風(fēng)荷載情況下，連梁部件的截面抗剪能力

4、不得超出安全閾值，連梁部件的剛性不能折減。（三）剪力墻布置施工人員在設(shè)計(jì)剪力墻的時(shí)候，工作人員需要對樓層層間的最大位移與樓層高度之間的比值進(jìn)行調(diào)整，將最大位移與層高之間的比值控制在1/1 000以內(nèi)2。為了確保剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，對其剛度提出了更高的需求，該結(jié)構(gòu)的剛度主要由方向墻數(shù)量決定，簡單來說，就是能夠使用的剪力墻的總數(shù)量，主要由建筑主體結(jié)構(gòu)最大層間位移角數(shù)量所決定。與國際通行標(biāo)準(zhǔn)相比，國內(nèi)對于剪力墻數(shù)量的限制比較嚴(yán)，在全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施中已經(jīng)明確規(guī)定，建筑項(xiàng)目中所使用的剪力墻高度小于150 m時(shí)，若層間位移值大于層間有害位移值50%以上，則該樓層最大層間位移角的數(shù)值可調(diào)整為1/8

5、00。在計(jì)算最大層間位移角數(shù)據(jù)的時(shí)候，要根據(jù)有害位移公式i=i-i-1hi來進(jìn)行計(jì)算，在該公式中，i代表i層的層間有害位移數(shù)值，而i代表i層層間位移數(shù)據(jù)，i1代表i-1層的層間位移角數(shù)據(jù)，hi代表i層高度，這些數(shù)據(jù)的單位均為mm3。這里需要注意的是，剪力墻豎向荷載的規(guī)則性能夠滿足有害位移相關(guān)需求。因此在本項(xiàng)目中，較為合理的剪力墻數(shù)量，應(yīng)能夠把位移控制在1/8001/1000之間。（四）短肢剪力墻布置工作人員在設(shè)計(jì)短肢剪力墻的時(shí)候，要根據(jù)其使用需求對其數(shù)量以及應(yīng)用方式進(jìn)行靈活調(diào)整,這種結(jié)構(gòu)剛度要求不高，因此在布置的時(shí)候短肢剪力墻的數(shù)量會(huì)很多。在設(shè)計(jì)短肢剪力墻的過程中，其核心在于區(qū)分短肢剪力墻與一

6、般剪力墻在設(shè)計(jì)上的不同4。依據(jù)相關(guān)規(guī)定，高層建筑項(xiàng)目在水平方向地震作用下，短肢剪力墻所承受的底部傾覆力矩不得大于結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的一半，在布置過程中，需要對短肢剪力墻的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格限定。當(dāng)前，行業(yè)中將厚度達(dá)到300 mm而單肢長度小于2.4 m的剪力墻定義為短肢剪力墻，因此在對該項(xiàng)目首層架空層進(jìn)行剪力墻布置的時(shí)候，由于該層的層高較高，為了確保首層的安全性，選擇使用墻體厚度較厚的剪力墻，若使用墻厚小于300 mm的剪力墻，會(huì)導(dǎo)致剪力墻數(shù)量過多的問題，對于首層框架穩(wěn)定性造成影響。因此在該項(xiàng)目中，將墻的厚度厚設(shè)計(jì)為320 mm，減少其使用數(shù)量，確?？蚣芸傮w穩(wěn)定性。根據(jù)抗震烈度為6度住宅項(xiàng)目對于短肢

7、剪力墻構(gòu)造的具體需求，設(shè)計(jì)人員在調(diào)整豎向鋼筋配筋率的時(shí)候，需要讓其符合最小配筋率需求，剪力墻底部強(qiáng)化區(qū)域的面積不得小于總面積的1%，剩余部位要大于總面積的0.08%。此外，住宅項(xiàng)目墻體在進(jìn)行配筋時(shí)，通常要依照最小配筋率來進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此考慮到節(jié)省鋼筋的問題，要盡可能少使用短肢剪力墻。而在全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施中，對于短肢剪力墻的判定有了補(bǔ)充說明：在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，在墻肢兩端與強(qiáng)連梁處于連接狀態(tài)時(shí)，可以將其不看作為短肢剪力墻。這里對于強(qiáng)連梁的定義為：連梁的高度大于400mm，且連梁凈跨與截面高度之比小于2.5。該規(guī)定的推行讓短肢剪力墻判定工作變得更加精確，以此來達(dá)到節(jié)省鋼筋的目的。對于本項(xiàng)

8、目中的e戶型結(jié)構(gòu)，首層框架中短肢剪力墻數(shù)量很少，因此使用墻體厚度為300 mm的剪力墻更為合適。（五）設(shè)計(jì)樓面梁板在剪力墻結(jié)構(gòu)布置完畢之后，要進(jìn)行的就是梁板布置工作。在高層建筑項(xiàng)目中，標(biāo)準(zhǔn)層單位面含鋼量中，梁板部件用到的鋼材，占到全部的3555%。施工人員在設(shè)置梁板時(shí)，需要對梁的跨度進(jìn)行控制，確保跨度在35m之間。此外，高連梁結(jié)構(gòu)需要大量砼原料，在配筋比多的區(qū)域，若部件的剛度和連接一字形墻沒有特殊需求，避免布置高連梁。在本工程中，墻體結(jié)構(gòu)與樓面梁之間，在多個(gè)方向均有連接，為了確保建筑主體穩(wěn)定性，施工人員要將縱向鋼筋插入墻內(nèi)，并且對墻面與鋼筋連接處進(jìn)行錨固。若梁體與墻板處于同一平面，工作人員對于

9、鋼筋錨固長度要進(jìn)行控制，確保其長度與梁、柱連接長度一致；若二者不處于同一平面，鋼筋在墻內(nèi)錨固長度，要與設(shè)計(jì)方案的具體需求相符。剪力墻結(jié)構(gòu)中，避免將主梁放置在剪力墻連梁部位，其原因在于：如果遇到強(qiáng)烈震動(dòng)，作為建筑物抗震第一道防線的連梁結(jié)構(gòu)，可能會(huì)在振動(dòng)作用下受到損壞，若支承梁設(shè)置在連梁之上，支撐梁也會(huì)受到影響。如果因?yàn)榻ㄖ枨?，必須要將支撐梁設(shè)置在連梁之上，工作人員需要將主梁轉(zhuǎn)變?yōu)榻唤邮?，依?jù)項(xiàng)目情況，增加連梁的配筋。在本工程中，樓面開洞尺寸要小于樓面寬度50%，同時(shí)對于樓板的開洞總面積進(jìn)行控制，開洞面積不得多于樓板面積的30%。開洞之后，施工人員要對樓板不僅的最小凈寬度進(jìn)行查驗(yàn)，確保在任何方向，其寬度大于5m，縛邊樓板寬度大于2m。針對十字形、井字形部件，由于外伸長度大，施工人員需要對樓板進(jìn)行強(qiáng)化，使用寬厚板作為連接板。三、結(jié)束語對于高層建筑項(xiàng)目而言，剪力墻結(jié)構(gòu)是保證建筑穩(wěn)定性以及安全性的關(guān)鍵部件。施工人員在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的時(shí)候要根據(jù)項(xiàng)目具體需求以及戶型的數(shù)據(jù)分析建筑主體的關(guān)鍵荷載，并以此為基礎(chǔ)來調(diào)整剪力墻以及短肢剪力墻的使用方式以及使用數(shù)量，確保建筑項(xiàng)目的抗震能力符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)1陳銘. 研究高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其優(yōu)化策略j. 中華建設(shè), 2019(9):0130-0131.2鄭鵬程. 建筑設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究j. 百科論壇