對高層民用建筑結構設計中問題的分析

隋學森

摘要：伴隨著我國的建筑朝高層的方向發展，剪力墻結構技術將會得到越來越廣泛的運用。本文作者結合多年來的工作經驗，對高層民用建筑剪力墻結構設計進行了研究，具有重要的參考意義。

關鍵詞：民用建筑結構;剪力墻;結構設計

剪力墻結構主要包括連梁與墻肢兩種結構，自身具備剛度大、承載力強、抵抗水平力強、整體性良好、側移水平高以及用鋼量少的優點。其被越來越廣泛的應用在高層建筑結構設計中，例如高層住宅和高層旅館的結構設計，居室與客房空間比較小，需要設置很多的分隔墻，運用現澆剪力墻結構技術，能夠有效的實現承重墻和分隔墻的互相結合，具有很強的經濟性。

建筑結構的穩定性是保證質量的基礎，它要求注重高層建筑中的建筑結構運用和結構設計方面的要求。作為高層民用建筑剪力墻的結構設計無疑成為人們對于高層民用建筑結構設計重視的一個方面，下文就高層民用建筑剪力墻結構設計方面進行簡要討論。

一、高層建筑剪力墻結構的概念設計

高層民用建筑物要受到垂直和水平兩個方向的力量，所以在建筑結構的設計中所需要考慮的穩定因素，不僅僅是水平與垂直兩個方向的力量，還要考慮抵抗自然界中由于地球板塊摩擦而產生自然原因的震動，但是由于低層建筑中水平方向的力量能夠產生的變形以及整體位置移動的情況可能比較小，所以一般設計中不會加以考慮，但是在高層民用建筑中，就是要應用剪力墻結構來對抗可能將高層建筑整體穩定性造成損害的力量，因為剪力墻不僅能夠承載比較強的水平以及豎直方向的力量，還能加大樓體的穩固性能，在震動的情況下，也不容易發生變形，同時剪力墻結構因為是整體承擔重力，不需要借助于其他結構共同承擔力量，所以不容易變形，也不會有外在結構暴露，對于房間整體的外觀，不僅具有美觀性，也利于后期的美觀裝修設計。在水平地震作用下，高層短肢剪力墻結構主要表現為整體彎曲變形，底部外圍的小墻肢承由于豎向荷載較大，破壞嚴重，特別是一字形小墻肢的破壞最為嚴重。可增加建筑物周邊墻肢長度或連梁高度來消除扭轉不規則，從而使結構的抗扭剛度明顯增大。為了提高墻肢的承載力和延性，還需加強邊緣構件配筋，增大這些部位墻肢縱筋和箍筋的配筋率，嚴格控制軸壓比。

二、剪力墻結構設計方面的優化

（一） 剪力墻的結構設計上，最合適的就是要沿著一個方向設計，這樣的分部形式可以形成一個比較整潔的結構范圍，但是，如果僅是在一個單一方向布置剪力墻，對于抵抗地震等自然情況是非常危險的，所以必須要保證同時有兩個方向可以受力，這樣不僅增加了穩定性能，也可以在地震中減少傾斜等情況的發生，達到最好的工作狀況，剪力墻不僅擁有比較強的重力承載功能，在一定范圍內也具有抵抗傾斜的強度，減輕建筑里其他結構的重力分部，要在合理利用資源的情況下，布置合理。

（二）在剪力墻上面設計門窗等能夠形成缺損的情況，要注意的是分部保證是有上下排列順序的，有秩序的成列排列，避免分部亂而無序，避免有錯誤建洞，以及重復建立錯誤洞口的情況發生，在設計中應該遵循穩定安全的原則，注意剛度的分配。尤其要注意豎直方向重力分配要均勻合理。

（三）在剪力墻上的空洞位置選擇上，一定要具有計劃性，可以根據數量將墻體劃分于不同段落之中，再進行平均分配，保證每兩個洞之間的距離是一定的，而在不同墻體之間還是要采用建筑材料進行相互之間連接，所有獨立墻面要控制好水平高度與截面高度之間的比例，避免墻面受到作用力的破壞，尤其需要針對可能受到的地震危害，設計時候更應該設計好剪力墻的設計結構，并針對于不能達到設計要求的結構有相應的應對措施。

（四）剪力墻作為高層民用建筑中主要承重結構，不僅要求具有在結構特點上能夠應對于較大的壓力作用，并且要具有不易變形的特點。

（五）對于剪力墻的結構在空間上要與側面力量的形成有很大的影響，所以應該遵循先從下面開始依次向上，不能有間斷，尤其需要考慮的是建筑材料方面所能形成強度思維級別，所以剪力墻水平高度上的建筑應該是具有不能中斷的特點，這樣是在地震來臨時候最具有有效穩定性的保護措施。

（六）在對于剪力墻體結構有建筑意向時，應該提前進行關于高層建筑整體方面的分析，在對于符合建筑各項數值的前提下，對于建筑的安全性能進行全方面的考慮，這樣對于剪力墻建筑的綜合分析后，開始就對于剪力墻有設計計劃。

三、剪力墻結構計算方面的優化

（一） 樓層最小剪力系數的調整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下，盡可能減少剪力墻的布置，以大開間剪力墻布置方案為目標，使結構具有適宜的側向剛度，使樓層最小剪力系數接近（不小于）規范限值。這樣能夠減輕結構自重，有效減小地震作用的輸入，同時降低工程造價。

（二）剪力墻水平分布筋在邊緣構件中的錨固。在剪力墻中有一個部分是由邊緣構件來組成的，這個部分不同于一般的結構之間連接，因為作為剪力墻墻身的一部分，他們之間的連接就可以成為同類構件之間的相互連接，而剪力墻在水平方向用來抵抗地震震蕩作用的配件是分布筋，在剪力墻的結構中，應對于地震所采用的結構都可以具有相對較好的能量消耗和保持穩定性原則。

（三） 結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比（周期比）的調整原則。震害表明，平面不規則、質量與剛度偏心、抗扭剛度太弱的結構，在震中破壞嚴重。在設計時，要保證結構的抗扭剛度不能太弱：首先要限制結構平面的不規則性，避免產生較大的扭轉效應，扭轉效應的計算應考慮偶然偏心的影響;在實際工程設計中，應將結構豎向構件盡可能沿周邊布置，以提高結構的側向剛度和抗扭剛度。

（四）計算結果的分析、判斷。應采用至少兩個不同力學模型的結構分析軟件對不規則和復雜的建筑結構進行整體內力和位移分析，確定其可靠、合理之后，才可在工程設計中運用。

四、結語：

隨著現代經濟的發展，以及國民經濟發展的不斷需求，建筑業也隨著科技的發展而產生了巨大的變化，建筑形式上也由多層逐步轉變為高層的建筑結構，這不僅是對于現代建筑業的建筑技術方面以及建筑結構方面的又一個建筑新篇章。

參考文獻：

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