高層建筑框架剪力墻結構設計優化措施

【摘要】框架剪力墻這種結構還能有效地提高施工效率，節約了施工的材料，使資源的浪費率降到了最低。不過同樣值得人們注意的是，高層建筑框架剪力墻結構設計也有一些地方有待改進，為了讓框架剪力墻的質量有所提高，需要不斷地實踐，不斷地摸索，不斷地研究，從而達到優化設計的目的。本文闡述了高層建筑框架剪力墻結構設計的基本原則，并分析了高層建筑框架剪力墻結構設計優化措施，以供參考。

【關鍵詞】高層建筑；框架剪力墻；結構設計

隨著經濟建設的快速發展，城市人口不斷增加，建筑用地資源非常緊張，在這種情況下，高層建筑以其大容積率得以在城市中快速發展起來。高層建筑垂直高度較大，而且結構較為復雜，這就需要選擇適宜的結構形式，來確保高層建筑的穩定性。目前框剪結構不僅能夠有效的確保使用空間的最大化，而且抗側力剛度也較好，所以在當前高層建筑結構設計中得以廣泛的應用。在進行框剪結構設計過程中，需要對其設計進一步優化，確保建筑結構能夠更好的滿足建設可靠性的要求。

1、高層建筑框架剪力墻結構設計的基本原則

對高層建筑中的剪力墻的應用更能有效的體現出其很好的優勢。不但能夠滿足建筑最基本的使用功能，還能夠對人們日益增長的個性化需求以及工程經濟性需求和耐久性的要求都可以實現。剪力墻的結構設計技術的應用能夠有效的確保建筑的質量，也能夠降低建筑工程的生產成本。

1.1調整樓層最小剪力系數方面的原則。在進行剪力墻的設計中對于其構件盡可能的減少布置，其中最佳的設計方案就是進行大開間剪力結構的布置，使得側向剛度結構能夠達到最好的狀態。同時，樓層間的剪力系數也要確保較小，但是不能超過相關規范規定的范圍。

1.2調整樓層間最大位移與層高之比方面的原則。在對規范規定的最大樓層間的位移進行計算時，假如建筑所處地區出現地震的情況比較多，對樓層的標準值在進行計算時可以將結構的整體彎曲變形進行保留，在以彎曲變形為主的建筑中需要計入扭轉變形。在高層建筑當中重點需要考慮的就是樓層間的剪力變形以及扭轉變形。結構的剪切變形主要是通過豎向構件的數量進行確定的，在實際的工程中，有很多構件還是很難滿足的，同時還需要加強對構件的合理布局，如果布局不合理，就會導致產生扭轉變形，那么樓層間的位移就很難達到要求。所以，相對高層建筑來說，不能簡單的只是利用樓層間的位移來進行豎向構件剛度的確認，同時還需要盡可能的減少扭轉變形。

1.3調整剪力墻結構連續超限方面的原則。如果剪力墻結構的連續跨高比太小就會出現彎矩和剪力過大的情況，這樣就超過了相關規范限度。按照相關規定的要求，在跨高比低于5時，連續梁是不能進行折減的，對跨高比的合理選擇能夠有效的避免剪力和彎矩過量。在進行結構設計中對以上所述有效合理的利用就能夠在一定程度上降低工程成本。在對剪力墻的結構設計中，不僅需要符合相關規定，還需要加強對其他方面因素的考慮，對建筑物的立面以及平面一定要盡可能的確保均勻，并且剪力墻結構一定要遠離房屋中間，這樣是為了確保房屋的整體抗扭能力。

2、高層建筑框架剪力墻結構設計優化措施

2.1剪力墻位置優化設計

框架剪力墻在其設計的過程中通常為雙向布置，一般沿著主軸方向或者其他的方向，此種做法可有效的提高空間工作性能，且極易實現兩個方面手里的抗側剛度接近。剪力墻的位置、數量均要得當適宜，若是剪力墻的數量太少，那么結構抗側剛度則無法滿足設計要求，但是數量過多，那么墻體的利用率則會大大降低，從而導致結構抗側剛度過大，加大地震力和自重，無法充分滿足設計要求。在設計剪力墻肢截面的時候，盡量達到規則、簡單、豎直剛度均勻等要求。在對建筑進行抗震設計時，剪力墻底部則需加強部位不應采用錯洞墻和疊合錯洞墻，有效的避免設計過程中墻肢剛度相差懸殊的洞口。同時剪力墻必須應用從上到下的連續布置方式，避免強敵剛度突變，且對剪力墻平面外地彎矩進行控制，保證剪力墻平面外地穩定性。

2.2結構的科學設計

眾所周知，在剪力墻水平方向的安排中，設計人員如果想要將剪力墻的重量核心和其剛度核心盡可能的布置在一起，則應當盡可能的將剪力墻平面設計以對稱的方式來進行，這能夠有效減少剪力墻扭矩的出現并且有效提升剪力墻的抗震性。除此之外，剪力墻合理布置的結構過程中設計人員還應當減少單向形式的設計，從而能夠有效避免其對于剪力墻結構中的抗震性能產生不良作用，最終促進建筑工程抗震性能的有效提升。另外，在合理布置結構的過程中設計人員應當使剪力墻側向剛度能夠充分發揮，從而能夠在此基礎上促進建筑工程結構設計中的剪力墻設計抗震效率的持續提升。

2.3延伸性處理及設計

延伸性處理是建筑工程結構設計中的剪力墻設計的核心內容之一。通常來說由于剪力墻的結構自身存在著較大的延伸性，因此這意味著在進行剪力墻的設計和施工過程中其也當具備相應程度的延伸特性，這將會直接影響到剪力墻結構的整體性和耐久性。除此之外，在延伸性處理的過程中為了有效的避免剪力墻結構中出現相應的破壞問題，在進行剪力墻設計時設計人員應當確保其能夠滿足承載力的相應要求，并且通過均勻、對稱、上下連貫的設計方法的有效應用來促進其整體支撐效果的有效提升，最終在此基礎上促進建筑工程結構設計中的剪力墻設計可靠性的不斷進步。

2.4強度與性能的設計

提升強度與性能是建筑工程結構設計中的剪力墻設計的重中之重。根據我國相關機構出臺的《高規》中所規定，在建筑工程的設計、施工過程中一般的剪力墻的水平和豎向分布筋的配筋率都應當得到可靠的保障，即對于非抗震設計和四級抗震設計時這一數據應當在 0.20%之上，與此相對應的則是，當對于一、二、三級抗震情況的建筑工程設計時，設計人員應當確保這一數據不小于0.25%，從而能夠促進建筑工程抗震強度與自身性能的有效提升。除此之外，在提升強度與性能的過程中設計人員還應當遵循《混凝土結構設計規范》、《建筑抗震設計規范》中的相關規定，即通過約束邊緣和構造邊緣的剪力墻構件來促進矩形截面剪力墻的極限承載力能夠優化40%以上，并且促進其抗震能力得到20%左右的提升，最終促進建筑工程結構設計中的剪力墻設計合理性的不斷進步。

2.5合理的控制剪力墻結構參數。為了保證高層建筑結構設計中剪力墻結構布置的合理性、恰當性以及科學性，就要對位移比、側向剛度比、周期比等一些參數進行有效的控制。位移比通常是指高層建筑中，豎向構件本身的樓層的位移和水平位移與樓層平均值的比值。除此之外，還對剪力墻結構布置其自身的不規則性進行限值，這樣能夠有效的防止建筑出現偏心力，出現建筑扭轉的現象。位移比限值是根據剛性樓板假定的條件下確定的，高層建筑的豎向構件位移比一般是不能夠超過1.2倍的。

3、結語

在建筑中剪力墻結構主要承載的就是水平以及豎直方向的荷載和重力，在剪力墻設計中不但要求其安全合理，還需要對其經濟問題進行思考。在設計中，對于各項位移的限制值也需要使其能夠滿足，對于其構件中的抗側力構件作用也需要加強思考。對于剪力墻的豎向設計也需要使其能夠滿足位移限制值相關規范的要求，盡可能的使其數量能夠減少，同時對于基本的振力也不造成影響。

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