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一、墻肢的結(jié)構(gòu)布置和分類(lèi)
在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置的過(guò)程中,高層建筑應(yīng)該具有良好的空間工作能力,應(yīng)該使用雙向布置的方式,最終形成良好的空間結(jié)構(gòu),尤其是在抗震設(shè)防地區(qū),減少剪力墻的單向布置,使雙向方向具有十分相近的剛度,在平面上應(yīng)該保持均勻,使剪力墻的剛度中心接近建筑物的中心,降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng),在需要的時(shí)候,使用改變連梁高度和墻肢長(zhǎng)度的方式對(duì)剛心位置進(jìn)行調(diào)整。由于較大的地震作用會(huì)對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響,因此,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通過(guò)調(diào)節(jié)剪力墻的抗側(cè)剛度來(lái)減少不利影響。減少剪力墻的厚度、或者使用主次結(jié)構(gòu)的方式、減少剪力墻的數(shù)量、增加剪力墻之間的距離、減少結(jié)構(gòu)的重量等都能降低剪力墻的彎矩和地震剪力。剪力墻具有較大承載能力和抗側(cè)剛度的特征,當(dāng)剪力墻與其平面外相交的梁連接時(shí),會(huì)產(chǎn)生平面外彎矩,如果梁的高度是墻厚的兩倍,剪力墻會(huì)產(chǎn)生安全隱患,因此,應(yīng)該使用相應(yīng)的措施,減少平面外的危險(xiǎn)隱患,在對(duì)具有較小界面的剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,可以使用半剛接和鉸接的方式,最大程度的降低平面外彎矩的影響。
二、剪力墻的連梁設(shè)計(jì)
在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,連梁指的是墻肢和墻肢之間連接的梁,在荷載的作用之下,墻肢會(huì)產(chǎn)生變形、彎曲等現(xiàn)象,最終使連梁的兩端產(chǎn)生轉(zhuǎn)角變形,造成連梁內(nèi)力的產(chǎn)生,與此同時(shí),端部的內(nèi)力能夠降低墻肢的變形和內(nèi)力,約束了墻肢,對(duì)墻肢的受力水平進(jìn)行了改善,因此,連梁會(huì)對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生積極的作用,不僅有助于連接墻肢,還能夠約束墻肢。在對(duì)連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,其截面尺寸和跨高比會(huì)受到很多因素的影響,如果沒(méi)有完善的設(shè)計(jì),很容易產(chǎn)生連梁截面不滿(mǎn)足要求或者承載力超過(guò)上限等現(xiàn)象,因此,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。首先,因?yàn)檫B梁具有較小的跨高,墻肢具有較大的剛度,內(nèi)力受到水平力的影響會(huì)很大,連梁在屈服的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力重分布或者剛度減少的現(xiàn)象,造成裂縫的產(chǎn)生,因此,在對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候,應(yīng)該折減連梁的剛度,高層建筑在進(jìn)行整體分析的時(shí)候,應(yīng)該使用彈性剛度,在一些抗震設(shè)計(jì)中,連梁相對(duì)墻體具有較小的剛度,因承受了很大的剪力和彎矩,在進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)有很大的困難。因此,在滿(mǎn)足豎向承載能力的條件下,減少連梁剛度,將連梁的內(nèi)力向墻體上進(jìn)行轉(zhuǎn)移,在抗震設(shè)計(jì)時(shí),可以對(duì)連梁的剛度進(jìn)行一定的折減,但減折系數(shù)不宜小于0.5,使連梁的承載水平得到保證。第二,可以使用降低連梁高度,增加洞口寬度的方式,減少連梁的剛度,同時(shí),也降低了房屋整體的剛度,將地震作用的危害降到最低,最終保證承載力在連梁能夠承受的范圍之內(nèi)。
三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方式
剪力墻應(yīng)該進(jìn)行雙向布置,形成良好的空間結(jié)構(gòu),在一些抗震設(shè)計(jì)中,應(yīng)該避免對(duì)剪力墻進(jìn)行單向布置,保證空間結(jié)構(gòu)的工作能力。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,還應(yīng)該針對(duì)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性和安全性進(jìn)行綜合的考慮,在符合層間位移和層高之比要求的基礎(chǔ)上,使計(jì)算的結(jié)果和規(guī)范值接近。在實(shí)際工程中,一些設(shè)計(jì)人員看到層間位移和規(guī)定要求不吻合時(shí),就對(duì)側(cè)向剛度進(jìn)行大量的增加,這種方法雖然能夠暫時(shí)解決問(wèn)題,但應(yīng)該重視剪力墻結(jié)構(gòu)的剪重比,如果剪重比超過(guò)了規(guī)范的限值,應(yīng)該使用減少結(jié)構(gòu)剛度的措施,使用這種方式,不僅能夠減少剪重比,還能夠降低地震產(chǎn)生的不利影響,充分發(fā)揮剪力墻的作用。剪力墻的墻肢截面應(yīng)該具有規(guī)則、簡(jiǎn)單的特征,應(yīng)該保證剪力墻具有均勻的豎向剛度,門(mén)窗洞口應(yīng)該上下對(duì)齊分布,連梁和墻肢的布局明晰,使應(yīng)力具有十分規(guī)則的分布,同時(shí),可以使計(jì)算簡(jiǎn)圖更加規(guī)范,提高設(shè)計(jì)整體結(jié)果的安全性和可靠性,減少因?yàn)槎纯谠O(shè)置懸殊而產(chǎn)生的疊合錯(cuò)洞現(xiàn)象。我國(guó)高層建筑的結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范對(duì)剪力墻的厚度做出了明確的規(guī)定,該規(guī)定的目的是提高剪力墻的穩(wěn)定性和剛度。在住宅建筑中,房屋層高一般在2.8到3.0m之間,填充墻的厚度通常在200mm左右,剪力墻的厚度也應(yīng)該保持在200mm左右,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,剪力墻的截面根據(jù)建筑平面布局情況選用十字形、Z字形、T字形等截面形式,同時(shí)保證剪力墻的翼緣長(zhǎng)度是厚度的八倍左右,這樣不僅能夠增加墻體的抗震水平,還能夠滿(mǎn)足200mm厚的設(shè)計(jì)需求。湖州天元頤城工程的建筑面積20多萬(wàn)平方米,由9幢33層的高層住宅組成,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了剪力墻結(jié)構(gòu)形式,在剪力墻布置上采用優(yōu)化理論,增大剪力墻的設(shè)置間距、減少剪力墻的數(shù)量、隔開(kāi)間布置剪力墻、合理選擇截面形式等方法調(diào)整房屋整體的抗側(cè)剛度,使計(jì)算結(jié)果接近規(guī)范限值,收到了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。四、結(jié)語(yǔ)總之,剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,很容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)過(guò)于保守或者不合理等現(xiàn)象,很容易產(chǎn)生資源浪費(fèi)和結(jié)構(gòu)存在隱患等問(wèn)題,本文結(jié)合工程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中的問(wèn)題進(jìn)行了闡述,并提出了相應(yīng)的解決措施。
作者:李培土單位:浙江聯(lián)合建工設(shè)計(jì)研究院有限公司