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時(shí)間：2023-03-30 11:37:53
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2結(jié)構(gòu)方案布置分析與選擇
原結(jié)構(gòu)方案采用一般的剪力墻結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)形式對(duì)于房屋高度不太大的小高層建筑來說,這種結(jié)構(gòu)會(huì)造成剛度過大,重量增加,導(dǎo)致地震反應(yīng)過強(qiáng),使得上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)提高。所以,為了有效提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo),經(jīng)多方案論證,決定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢截面高度為厚度5～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu),和一般剪力墻相比,這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)在于:
1)墻肢較短,布置靈活,可調(diào)整性大,容易滿足建筑平面的要求。
2)減少了剪力墻而代之以輕質(zhì)砌體,結(jié)構(gòu)自重相應(yīng)減輕,從而減小結(jié)構(gòu)整體剛度,增大振動(dòng)周期,降低地震作用力。
3)墻肢高寬比較大,延性較好,對(duì)抗震有利。
4)連梁跨高比較大,以受彎破壞為主,地震作用下首先在弱連梁兩端出現(xiàn)塑性鉸,能起到很好的耗能作用。
5)墻肢的承載力得到了較充分的發(fā)揮。
目前,《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002已對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作出了規(guī)定。
在本住宅結(jié)構(gòu)平面布置中,盡量使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ,短肢剪力墻雙向布置,盡量拉通、對(duì)直,豎向布置中,力求規(guī)劃均勻,避免有過大的外挑、內(nèi)收,以及樓層剛度沿豎向突變,使整個(gè)房屋的抗側(cè)剛度中心靠近水平荷載合力的作用線,以免房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)建筑的平面布置,在房間、樓梯間、電梯間的四角,采用Z形、L形、T形或異形的墻肢。在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)注意同周期的關(guān)系,使結(jié)構(gòu)的第一自振周期避開場(chǎng)地土的卓越周期,以免地基與結(jié)構(gòu)形成共振或類共振,既保證結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震荷載作用下的變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),又要保證建筑物有相對(duì)合理的自振周期,做到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理且實(shí)用。
本方案根據(jù)上述分析并經(jīng)過多次調(diào)試,得到了4種結(jié)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)平面布置見圖2。剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度均為100mm。剪力墻、梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。主要連梁的尺寸大都為200mm×400mm。標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度為120mm,頂層樓板厚度為150mm,有別于肢長肢厚比不大于4.0的異形柱,短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要求控制在5~8范圍內(nèi),一般剪力墻的肢長肢厚比均大于8。值得注意的是,對(duì)肢長肢厚比為4~5范圍內(nèi)的墻肢,目前規(guī)范尚無明確條文規(guī)定其構(gòu)件類型,故設(shè)計(jì)時(shí)建議不要采用。
由于原方案的剪力墻過多,使底部剪力過大,使結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟(jì),同時(shí)布置了少量鋼筋混凝土柱子,使結(jié)構(gòu)不是很合理。故方案1在一般剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上去掉了構(gòu)造柱并減少了少量的剪力墻(見圖2a)。
在方案1基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)臏p少一些剪力墻,從而使方案更經(jīng)濟(jì),在調(diào)試過程中由于F軸剪力墻較少,從而使電梯間X方向的剪力墻承受過大的剪力造成超筋,故把電梯間X方向的剪力墻開洞口,使結(jié)構(gòu)X向的剛度減少。(見圖2b)
方案3是在方案2的基礎(chǔ)上改善了Y方向的剛度,使兩個(gè)方向的剛度相接近,使結(jié)構(gòu)更合理且均勻?qū)ΨQ(見圖2c)。
在方案3的基礎(chǔ)上把Y向的一些T型剪力墻變成一字型,雖然在多層、高層住宅設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免一字型,但由于該結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,所以采用了部分一字型(見圖2d)。
3上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果分析
3.1計(jì)算結(jié)果分析
從構(gòu)件力學(xué)特性上來說,短肢剪力墻的肢長與肢厚比≥5.0,更接近于剪力墻,故計(jì)算時(shí)將短肢剪力墻作為剪力墻而不是柱考慮應(yīng)更合理。因此,結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的SATWE程序(2003年版)進(jìn)行。SATWE采用的是在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度的殼元基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模擬剪力墻墻元不僅具有平面內(nèi)剛度也具有平面外剛度,可以較好地模擬工程中剪力墻的真實(shí)受力狀態(tài),計(jì)算結(jié)果較精確;同時(shí),對(duì)樓板SATWE可以考慮其彈性變形。雖然主樓結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則,立面也無剛度突變現(xiàn)象,但由于剛度較大的電梯井處筒體有點(diǎn)偏置,會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響,為了計(jì)算準(zhǔn)確,地震作用計(jì)算考慮了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和5%偶然偏心的影響,取了27個(gè)振型計(jì)算。
1)自振周期的控制
考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的自振周期(計(jì)算時(shí)自振周期折減系數(shù)取0.8)如表1(只列了前6個(gè))所示。從表1可得,方案4結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T3=0.9959s,平動(dòng)為主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,滿足(JGJ3-2002)
第4.3.5條的規(guī)定。
2)結(jié)構(gòu)位移的控制
最大層間位移角(應(yīng)≤1/1000)、最大水平位移與層平均位移的比值(不宜大于1.2,不應(yīng)大于1.5)及最大層間位移與平均層間位移的比值(不宜大于1.2,不應(yīng)大于1.5)見表2。從中可以看出,結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的位移均能很好地滿足規(guī)范限值。
3)剪重比控制
剪重比是反映結(jié)構(gòu)承受地震作用大小的指標(biāo)之一,地震力計(jì)算不能偏大,但也不能太小。因?yàn)槎讨袅Ρ旧淼挚沟卣鸬哪芰^差,如果短肢剪力墻分配的地震力太大,則很有可能不滿足要求。本工程X方向的最小剪重比為4.50%,Y方向的最小剪重比為4.62%,根據(jù)“抗震規(guī)范”(5.2.5)條要求的X、Y向樓層最小剪重比均為3.20%,所以各層均滿足要求。
4)軸壓比是體現(xiàn)墻肢抵抗重力荷載代表值作用下的能力,“規(guī)范”對(duì)短肢剪力墻(尤其一字墻肢)要求更高一些。上述工程出現(xiàn)的短肢剪力墻軸壓比在0.20~0.45之間,軸壓比小于規(guī)范規(guī)定值。
3.2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析
為了與工程實(shí)際情況相符,假設(shè)混凝土的成本與混凝土的體積成正比,鋼筋的成本與鋼筋的體積成正比。在總造價(jià)上,暫不考慮模板及樓板等工程的造價(jià)影響。材料的單方造價(jià)混凝土為430元/m3,鋼筋4200元/t。表4為方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總,由表4知,方案4比一般剪力墻結(jié)構(gòu)在總造價(jià)上要節(jié)約17.8%,使材料得到了充分的發(fā)揮。
4結(jié)語
本文針對(duì)小高層住宅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),在比普通剪力墻結(jié)構(gòu)方案節(jié)省投資17.8%的情況下,使結(jié)構(gòu)受力更合理,整體變形能力和結(jié)構(gòu)吸能能力對(duì)抗震更為有利。本工程剪力墻結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)是建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢,因而設(shè)計(jì)時(shí)在以上部位布置L型或一字型短肢墻,受條件所限也出現(xiàn)了少量一字型短肢墻,設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格控制其軸壓比<0.6,且相差不應(yīng)太懸殊,避免墻肢應(yīng)力差異過大。高層建筑中的連梁是一個(gè)耗能構(gòu)件,對(duì)抗震不利。多、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中允許連梁的剛度有所下降。但應(yīng)注意短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻肢剛度相對(duì)較小,連接各墻肢的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應(yīng)在計(jì)算的總體中將連梁的剛度大幅下調(diào),使其設(shè)計(jì)內(nèi)力降低,應(yīng)按普通框架梁的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn):
[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中國建筑工業(yè)出版社,20021.
[2]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001,1.
2剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
剪力墻的特點(diǎn)是外平面承載力小，內(nèi)平面承載力大，外平面剛度小，內(nèi)平面剛度大，因此，當(dāng)剪力墻和外平面方向的梁連接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生墻肢平面外彎矩，因此，在設(shè)計(jì)過程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量沿著主軸的方向進(jìn)行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現(xiàn)拉通對(duì)直的現(xiàn)象;在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量保證兩個(gè)方向的側(cè)向剛度相同，并且剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，防止出現(xiàn)單向有墻的情況，同時(shí)要盡量保證各個(gè)方向的剪力墻分布均勻，從而充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的工作性能。剪力墻的數(shù)量要科學(xué)、合理，如果剪力墻比較多，會(huì)增加抗側(cè)力的剛度，從而引起震力和重力的增加;如果剪力墻數(shù)量比較少，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力則會(huì)減小。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用
3．1剪力墻平面布置
在進(jìn)行剪力墻平面布置時(shí)，要盡量防止出現(xiàn)單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進(jìn)行雙向、多向布置;剪力墻的抗側(cè)力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力，可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ拈g距，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度合適。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式T=(0．05－0．06)n(其中n為層數(shù))，計(jì)算出T值，從而判斷剪力墻的數(shù)量及側(cè)向剛度。如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1大，則可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ臄?shù)量;如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1小，則說明剪力墻比較多，可以適當(dāng)?shù)臏p少剪力墻的數(shù)量或者鑿開一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。
3．2約束邊緣構(gòu)件處理
無約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會(huì)減少一倍，對(duì)地震能量的消耗能力就會(huì)減少20%，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)不同級(jí)別的剪力墻軸壓比，選用相對(duì)應(yīng)的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對(duì)于一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位上面的普通部位和三級(jí)、四級(jí)非抗震設(shè)計(jì)建筑底部加強(qiáng)部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時(shí)，要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件;當(dāng)一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。
3．3剪力墻墻身鋼筋
在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下，對(duì)于四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0．20%;對(duì)于一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0．25%。
3．4剪力墻連梁?jiǎn)栴}
在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在水平荷載的作用下，墻肢會(huì)發(fā)生變形，從而引起連梁產(chǎn)生內(nèi)力，這時(shí)連梁端部的內(nèi)力會(huì)減小連接墻肢產(chǎn)生的變形內(nèi)力，從而約束墻肢變形，連梁對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要，因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意連梁?jiǎn)栴}的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見的問題，其本質(zhì)是剪力剪壓比無法滿足相關(guān)要求，當(dāng)墻段比較長時(shí)，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段;當(dāng)墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時(shí)，墻肢處連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象后，可以采用以下幾種方法進(jìn)行處理:(1)可以通過調(diào)整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進(jìn)行處理;(2)根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)臏p少連梁截面高度;(3)當(dāng)連梁破壞對(duì)垂直方向的荷載影響不大時(shí)，可以從地震作用的角度進(jìn)行思考，放棄使用該連梁，計(jì)算獨(dú)立墻肢在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋則應(yīng)按照兩次計(jì)算得出的大內(nèi)力進(jìn)行。
4建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求
4．1平面結(jié)構(gòu)布置
平面結(jié)構(gòu)要具有良好的整體性，同時(shí)要做到簡(jiǎn)單、均勻?qū)ΨQ、規(guī)則，對(duì)于長度、寬度比較大，或者不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，要設(shè)置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結(jié)構(gòu)的整體性，為增強(qiáng)抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對(duì)于質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心偏差比較大的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，受扭轉(zhuǎn)力的影響會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞，因此，在設(shè)計(jì)過程中要注意盡量將質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心重合在一起。
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一 前言
由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生產(chǎn)生活方式的改變，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來越高，隨著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的逐漸完善，剪力墻結(jié)構(gòu)憑借著剛度大，可以有效的減少側(cè)移，建筑結(jié)構(gòu)抗震性能很好，可以保證建筑的安穩(wěn)和穩(wěn)定性，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛的推廣運(yùn)用，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活質(zhì)量的改善提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。因此，加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究，有著十分重大的意義。筆者將從結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，墻肢分類，設(shè)置，邊緣構(gòu)件的布置，和連梁的設(shè)計(jì)等多方面做出分析，并提出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施。
二 墻肢的分類和結(jié)構(gòu)布置
2.1墻肢的分類
在剪力墻的分類中，最重要的分類依據(jù)是墻肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墻和一般剪力墻兩種，同時(shí)，也可以根據(jù)墻面的開洞大小分為整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架等幾種類型。
2.2厚度選擇
剪力墻的墻肢厚度關(guān)系到剪力墻出平面的的穩(wěn)定性和剛度。因此，在選擇時(shí)候，一定要遵守相關(guān)的技術(shù)規(guī)程。在住宅建筑的設(shè)計(jì)中，填充墻的厚度和剪力墻的厚度相同，多會(huì)選取兩百毫米左右。如果高層建筑沒有地下室，在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)時(shí)候，可以在綜合考慮到建筑結(jié)構(gòu)平面的基礎(chǔ)上，減少一字型的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多采用十字形等形狀。這樣既可以使得翼緣長度大于其厚度，讓建筑結(jié)構(gòu)抗震性能更好的發(fā)揮，同時(shí)也可以滿足建筑設(shè)計(jì)的美觀性和實(shí)用性。
2.3剪力墻的結(jié)構(gòu)布置
隨著建筑越來越高，建筑的綜合性能也日漸提升，因此，建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該使得建筑具有很好的空間工作性能。因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候，應(yīng)該采用雙向布置，科學(xué)合理的構(gòu)成建筑結(jié)構(gòu)的空間性能。同時(shí)，由于對(duì)建筑的抗震性能有了更高的要求，因此，在剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)候，嚴(yán)禁在需要抗震設(shè)防區(qū)域使用單向剪力墻設(shè)計(jì)。在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，要保證平面均勻分布，剛度中心要和建筑的整體質(zhì)心相重合或者是盡量靠近，如此可以很大程度上減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
如果剛度中心和質(zhì)心相距很遠(yuǎn)，可以改變墻肢長度和連梁的高度調(diào)整剛心位置。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻由于抗側(cè)剛度很大，整體結(jié)構(gòu)的自振周期很短，使得整體建筑受到的水平地震作用很大，不利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，因此，可以綜合考慮到剪力墻的抗側(cè)剛度和承載力，減小墻體的縱橫厚度，加大墻體之間的距離，或者是合理減少墻體的總體數(shù)量，如此，可以達(dá)到降低墻體自身重量的目的。同時(shí)，可以降低墻體的整體水平地震的剪力和彎矩程度。
三 連梁的設(shè)計(jì)布置
連梁的跨高以及截面的尺寸會(huì)受到各種條件的影響和限制，因此，在剪力墻的連梁設(shè)計(jì)中，會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)的不合理，容易出現(xiàn)連梁承載力或者是連梁的界面難以達(dá)到相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，從而既會(huì)影響到工程的施工，又會(huì)影響到工程的質(zhì)量。因此，要綜合多種情況，進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理。
3.1提高混凝土等級(jí)
為了讓連梁的抗剪承載能力不會(huì)超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，可以合理的提高剪力墻的混凝土的等級(jí)，當(dāng)混凝土的等級(jí)得到提升，混凝土的彈性模量增加比例會(huì)小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達(dá)到控制目標(biāo)。
3.2增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度
在進(jìn)行連梁的設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以選擇擴(kuò)大剪力墻所開洞口的寬度，也就是增加連梁的總體跨度，從而使的連梁的高度降低。使得連梁的承載力保證在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
3.3對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減
連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時(shí)表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減小，內(nèi)力重分布。因此，在開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，就需對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。高規(guī)中解釋說高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用彈性剛度參與整體分析，但抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度相對(duì)墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設(shè)計(jì)困難。因此，可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當(dāng)開裂而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上。
3.4增加剪力墻的厚度
在進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí)，可以增加剪力墻的厚度，使得連梁的截面寬度變大，不僅僅可以讓建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度變大，也使得地震產(chǎn)生的內(nèi)力作用變得更大，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達(dá)到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。
四 剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)的優(yōu)化的措施
4.1剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的優(yōu)化
4.1.1樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)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(jié)構(gòu)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(biāo)，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度使樓層最小剪力系數(shù)接近規(guī)范限值，這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入同時(shí)降低工程造價(jià)。
4.1.2樓層最大層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定在計(jì)算多地震作用的樓層最大層間位移時(shí)，以樓間彎曲變形為主，計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，因此，對(duì)于高層建筑應(yīng)盡可能扭轉(zhuǎn)變形最小，但又不能僅根據(jù)這些層間位移不夠，不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)人員一看到某一方向?qū)娱g位移不能滿足規(guī)范要求，就不斷地增加該項(xiàng)的側(cè)向剛度，此舉雖然可以解決問題，但應(yīng)該注意此時(shí)結(jié)構(gòu)的剪重比，若與規(guī)范限制接近則可行，若剪重比已經(jīng)較大，則不應(yīng)一味地增加也要學(xué)會(huì)減小對(duì)應(yīng)一側(cè)的結(jié)構(gòu)剛度，使其剪重比減小，地震作用減小，同樣可以達(dá)到較好的效果。
4.2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化
4.2.1剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則。剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，剪力墻的門窗洞口宜上下對(duì)齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用的計(jì)算簡(jiǎn)圖較為符合，設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置，當(dāng)剪力墻的洞口布置出現(xiàn)錯(cuò)洞，疊合錯(cuò)洞時(shí)，墻內(nèi)配筋應(yīng)構(gòu)成框架形式。
4.2.1剪力墻的特點(diǎn)是平面內(nèi)剛度及承重力大，而平面外剛度及承載力都相對(duì)很小，應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩，保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時(shí)，應(yīng)采取足夠的措施減少梁端部彎矩對(duì)墻的不利影響。
五 結(jié)束語
總之，剪力墻結(jié)構(gòu)在我國建筑行業(yè)的廣泛運(yùn)用，既可以大力推進(jìn)我國建筑質(zhì)量的提高，又可為我國的社會(huì)主義和諧社會(huì)奠定強(qiáng)大的基礎(chǔ)，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候，必須綜合考慮多方面因素，嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)程，進(jìn)而保證設(shè)計(jì)的科學(xué)合理。
參考文獻(xiàn)；
[1] 李成華 剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析 [期刊論文] 《城市建設(shè)》 -2009年35期
中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1.項(xiàng)目實(shí)例
某高層住宅辦公樓，地下為兩層地下車庫，地上為 30 層公寓住宅，建筑總高度為 95.8m，建筑長寬比為 3.6，高寬比為 2.7。 該建筑經(jīng)過論證最終采用剪力墻結(jié)構(gòu)類型， 由剪力墻結(jié)構(gòu)來直接承受建筑物的水平以及豎向荷載。 由于剪力墻結(jié)構(gòu)其墻體全部由鋼筋混凝土所構(gòu)成，因此其自身平面內(nèi)具有較大的抗側(cè)剛度，能夠有效地抵抗較大的水平側(cè)向力。在水平荷載作用下，剪力墻結(jié)構(gòu)將主要產(chǎn)生彎曲型的變形。 以下將結(jié)合該項(xiàng)目來進(jìn)一步探討剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其技術(shù)要點(diǎn)。
2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置技巧
合理地剪力墻布置將決定剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算結(jié)果是否能滿足規(guī)范要求，而且將決定著結(jié)構(gòu)是否為最優(yōu)結(jié)構(gòu)體系，這一切又決定著結(jié)構(gòu)的整體經(jīng)濟(jì)效益。 對(duì)于一般剪力墻布置來說，其應(yīng)當(dāng)主要沿主軸方向布置，而針對(duì)巨型、L 形、T 形等建筑平面，則可采用沿兩個(gè)軸線方向布置。同時(shí)在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)只有單向有墻的情況，同時(shí)對(duì)內(nèi)外剪力墻采取拉通對(duì)直設(shè)置。另外對(duì)于剪力墻的布置并不是剪力墻越多越好，合理地布置剪力墻數(shù)目是關(guān)鍵， 同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心的重合，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。 這就要合理充分掌握剪力墻布置間距來體現(xiàn)。 剪力墻布置間距適中將有助于發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件作用，而且還可以合理地增大結(jié)構(gòu)的利用空間。 對(duì)于剪力墻布置間距過少，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度過大，造成結(jié)構(gòu)的不經(jīng)濟(jì)性。再次，對(duì)于剪力墻上難以避免的洞口，鑒于洞口大小、位置以及數(shù)量對(duì)高層建筑剪力墻的受力影響很大，因此對(duì)于剪力墻上的門窗洞口布置應(yīng)當(dāng)上下對(duì)齊，明確墻肢和連梁的位置，且剛度相差不大，應(yīng)避免三個(gè)以上的洞口集中于同一個(gè)十字交叉墻附近。 另外，由于剪力墻中的連梁剛度較弱，不宜將樓面主梁支承載在連梁上。對(duì)于本項(xiàng)目來說，本項(xiàng)目建筑用途為住宅公寓，抗震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)地震分組為一組，建筑場(chǎng)地類別為二類，設(shè)計(jì)基本地震加速度為 0.20g，基本風(fēng)壓（50 年一遇）為 0.65kN/㎡，地面粗糙度為 A 類，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)，主樓地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。 該建筑體型對(duì)住宅平面布置有利，對(duì)底部公共建筑設(shè)施也易于布置，經(jīng)反復(fù)分析和試算，最終確定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
剪力墻作為一種具有較大剛度、整體性好、抗側(cè)力好的結(jié)構(gòu)類型，從工程實(shí)踐表明，對(duì)于不合理的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)造成結(jié)構(gòu)成本的增加以及結(jié)構(gòu)的不安全性。 結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者提出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）對(duì)于地震效果較大的情況下，單純地提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這將造成基礎(chǔ)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的成本增加。（2）應(yīng)合理布置剪力墻數(shù)量，過多的剪力墻數(shù)量將增加結(jié)構(gòu)主體重量同時(shí)造成工程浪費(fèi)。 （3）嚴(yán)格按照規(guī)范要求來進(jìn)行剪力墻的構(gòu)造配筋，配筋率的過低將會(huì)造成剪力墻結(jié)構(gòu)延性較差。（4）合理設(shè)計(jì)剪力墻的墻長及其墻厚，避免出現(xiàn)墻肢承載力得不到有效發(fā)揮。綜上所述，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，同時(shí)還需兼顧結(jié)構(gòu)成本的優(yōu)化。
2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)
對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說， 不僅僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果要求，同時(shí)還應(yīng)滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，構(gòu)造要求對(duì)于保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性等具有重要意義。本高層結(jié)構(gòu)在構(gòu)造設(shè)計(jì)上，根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取如下措施：
（1）除注明者外，剪力墻墻體水平鋼筋放在外側(cè)；墻體鋼筋網(wǎng)之間設(shè)直徑 8@600x600 拉筋； 剪力墻墻體水平鋼筋不得代替暗柱箍筋的設(shè)置。 當(dāng)墻或墻的一個(gè)墻肢全長按暗柱設(shè)計(jì)時(shí)，則此墻或墻肢不再設(shè)墻體水平筋，配置暗柱箍筋即可。
（2）連梁應(yīng)沿整個(gè)梁高設(shè)置側(cè)面縱筋（腰筋）；除特殊標(biāo)注外，連梁腰筋按墻體水平筋拉通。
（3）樓板內(nèi)設(shè)備預(yù)埋管上方無板上部鋼筋時(shí)，沿預(yù)埋管走向設(shè)置板面附加鋼筋網(wǎng)帶，鋼筋網(wǎng)帶取直徑 6@150x200，最外排預(yù)埋鋼管中心至鋼絲網(wǎng)帶邊緣水平距離 150。
（4）當(dāng)電梯基坑未落在結(jié)構(gòu)底板（或基礎(chǔ)）上，且基坑板下未設(shè)置實(shí)心柱墩延伸到結(jié)構(gòu)底板（或基礎(chǔ)）時(shí)，基坑厚度應(yīng)不小于 250mm；對(duì)于落地導(dǎo)軌，其每處支撐點(diǎn)各設(shè)置 300x300x250（厚）的 C30 鋼筋混凝土墊塊，罩面鋼筋網(wǎng)直徑 12@100x100 且往下彎折至基坑板頂面。
（5）梁上部縱向鋼筋水平方向的凈距，不應(yīng)小于 30 和 1.5d（d 為較大鋼筋直徑）；下部縱向鋼筋水平方向的凈距不應(yīng)小于 25 和 d。 下部縱向鋼筋多于兩層時(shí)，兩層以上鋼筋的水平中距比下面兩層的中距離增大一倍。 各層鋼筋之間的豎向凈間距取 25 和 d 之中的較大值；
（6）當(dāng)上部墻柱伸入地面與土體接觸、或其中一段墻柱臨水時(shí)，無論其外表面是否設(shè)置了建筑防水層，墻柱迎水面、接觸土體面的縱筋保護(hù)層應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度增加 30（墻）、20（柱）。
3.剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
對(duì)本工程剪力墻結(jié)構(gòu)通過采取 SATWE 有限元分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移進(jìn)行分析。對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中跨高比較大的與柱墻相接梁以及某些連梁， 該梁的重力作用效應(yīng)比水平風(fēng)或水平地震作用效應(yīng)更加明顯，此時(shí)需考慮梁剛度的折減，以控制正常使用時(shí)梁裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 另外，高層建筑樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰點(diǎn)層側(cè)向剛度平均值的 80%。 經(jīng)過采取一系列的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，本結(jié)構(gòu)各項(xiàng)結(jié)果均應(yīng)在正常范圍之內(nèi)，既滿足規(guī)范要求，又符合以下三點(diǎn)規(guī)律：（1）柱、剪力墻的軸力設(shè)計(jì)值均為壓力；（2）柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋：（3）梁基本無超筋，剪力墻、連梁均滿足界面抗剪扭的要求。
4.結(jié)語
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主旨是發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)剛度大、美觀等特點(diǎn)，且又能解決高建筑成本等問題。 隨著建筑不斷的復(fù)雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，其被廣泛應(yīng)用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。 文章通過結(jié)合高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例， 借此探討了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求、布置原則等，同時(shí)提出高層建筑混凝土剪力墻設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)，為同行提供實(shí)例借鑒?？?/p>
【參考文獻(xiàn)】
Abstract： paper first part of the frame supported shear wall structure made a brief overview, and then analyzes some of the shear wall structure supported frame design points. In the right part of the frame supported shear wall design, it should reduce the conversion, make overall planning. Meanwhile, in the design of the time to pay attention to maintaining the stability of the overall structure of a large space, as far as possible in the design calculations to be accurate and comprehensive section. Finally, the paper recommends seismic design of high-rise buildings should be performance-based seismic design, and gives the right part of the frame supported shear wall structure seismic design requirements and strategies.
Key words： section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy
中圖分類號(hào)：TU398+.2 文章標(biāo)識(shí)碼：A
0 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)及社會(huì)的快速發(fā)展，我國城市化率越來越高，城市有限的空間及土地資源已經(jīng)很難滿足人們的需求，因此為了爭(zhēng)取更大的建筑空間，高層建筑越來越多。同時(shí)，為了更為有效地利用地面的空間，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越多地應(yīng)用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中?；诖苏撐膶?duì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震策略進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。
1、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)概述
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)，具有底部大的特點(diǎn)，因此也被稱為底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。從這個(gè)界定可以看出部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)通常在高層或多層剪力墻結(jié)構(gòu)的底部，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是根據(jù)實(shí)際需要，為增加底部空間的使用功能而設(shè)置的[1]。所以上層建筑的部分剪力墻不能沿用到底層，不然的話會(huì)影響底層空間的使用效率，甚至有些底層的建筑空間在設(shè)計(jì)之處就已經(jīng)規(guī)劃好用途。所以在建筑的設(shè)計(jì)過程中就要設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來減少建筑底層的壓力[2]。而轉(zhuǎn)換層下面的一層，即建筑的底層則稱為框支層，框支層中的貫穿上下層的墻則是剪力墻。同時(shí)，界定建筑的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的時(shí)候，不僅要看其抗側(cè)剛度，還要整個(gè)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，看是不是形成了薄弱層，抗側(cè)剛度是不是發(fā)生了突變等情況。不能僅僅依據(jù)建筑的豎向構(gòu)件有沒有貫通落地。
2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
通過上面的分析可以看出，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的界定是有一定的規(guī)范的，并不是所有的貫穿轉(zhuǎn)換層與底層的墻面都屬于部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，還要觀察整個(gè)建筑本身的特點(diǎn)。所以在進(jìn)行部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)。
（1）在對(duì)部分框支剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該減少轉(zhuǎn)換，盡可能采用上下主體豎向布置的方式，以保證主體間的連續(xù)貫通。特別是在設(shè)計(jì)框架—核心筒結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡量保證核心筒可以上下貫通，這樣可以保證設(shè)計(jì)的安全性及可靠性。
（2）在設(shè)計(jì)時(shí)要注重統(tǒng)籌規(guī)劃，不要將各部分獨(dú)立開來，各構(gòu)件間的關(guān)系及布置要主次分明，傳力直接，這樣便于施工，同時(shí)減少識(shí)圖錯(cuò)誤的概率。而在轉(zhuǎn)換層上下主體的豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量減小水平方向傳力的影響，避免多級(jí)復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，這樣可以有效地保證水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的傳力比較直接。
（3）在設(shè)計(jì)的時(shí)候要加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)的剛度，這樣就可以有效地保證下部的大空間整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)之間的剛度及變形度也會(huì)比較接近。
（4）在部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算階段，最為重要的一點(diǎn)就是要全面而且要確保準(zhǔn)確，如果計(jì)算及計(jì)算結(jié)果出了問題，將會(huì)嚴(yán)重影響整棟建筑的質(zhì)量。而且要特別注意將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的組成，并采用正確的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。
3、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
我國地域廣闊，橫跨環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶，所以地震活動(dòng)比較頻繁，而且強(qiáng)度比較大，同時(shí)地震常發(fā)地區(qū)分布廣，可以說我國是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國家[3],所以建筑防震性能的設(shè)計(jì)非常重要。
3.1 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)主要是為應(yīng)對(duì)地震發(fā)生而進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)是在地震發(fā)生的假設(shè)前提下進(jìn)行的。我國高層建筑的城市幾乎都在抗震設(shè)防范圍之內(nèi)，因此部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)極為重要的內(nèi)容。一般來說地面運(yùn)動(dòng)主要有三種運(yùn)用描述方式，即強(qiáng)度、頻譜和持時(shí)。而地震的強(qiáng)度是由振幅來表示，振幅對(duì)建筑的破環(huán)程度跟很多因素有關(guān)，比如說時(shí)間、速度、加速度，還有建筑本身的特性。所以在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候要綜合考慮多方面的因素。
3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求分析
我國為了更好地預(yù)防地震災(zāi)害，對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)做了一系列的規(guī)定。上世紀(jì)80年代的抗震設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞、中震可修、大震不倒” [4]，但隨著我國經(jīng)濟(jì)及技術(shù)的發(fā)展，我國在2010年對(duì)建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)進(jìn)行了修改，并給定了具體的抗震設(shè)計(jì)方法，表3-1是常規(guī)的設(shè)計(jì)方法與抗震設(shè)計(jì)方法的對(duì)比表（表3-1）。通過兩種抗震設(shè)計(jì)的防震目標(biāo)、實(shí)施方法及實(shí)踐運(yùn)用方面的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，我國明顯加大了地震災(zāi)害的預(yù)防力度?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)雖然運(yùn)用還不夠廣泛，但是對(duì)新技術(shù)、新材料的適應(yīng)性比較好，而且也滿足社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，未來的運(yùn)用潛力比較大。同時(shí)，基于性能的抗震設(shè)計(jì)可以增加結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容，比如剛度盡量對(duì)稱，框支轉(zhuǎn)換梁上墻體盡量居中布置，從初設(shè)階段將一些對(duì)結(jié)構(gòu)不利的東西規(guī)避掉。綜上所述，對(duì)于現(xiàn)代高層建筑的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方案。
表 3-1 常規(guī)設(shè)計(jì)方法與性能設(shè)計(jì)方法的對(duì)比分析表
3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)策略分析
通過上面的分析，論文對(duì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方案。因?yàn)椴糠挚蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)基本上都是高層建筑，采用的基本上都是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身就具有良好的抗震性。導(dǎo)致抗震災(zāi)害形成的原因大都是由于建筑物的造型與建筑的抗震性能不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。所以在設(shè)計(jì)的過程中要特別關(guān)注這兩部分的設(shè)計(jì)。
（1）建筑體型的抗震設(shè)計(jì)策略分析
對(duì)于建筑體型的設(shè)計(jì)主要關(guān)系到的是建筑的布局及體量等方面的設(shè)計(jì)，這也是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的部分。很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候由于太過于關(guān)注建筑的造型及建筑本身的使用價(jià)值，很容易忽視建筑體型與建筑抗震性能之間的關(guān)系。所以在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該科學(xué)地設(shè)計(jì)建筑的空間體量，包括建筑的高度、比例，建筑的對(duì)稱性，還要關(guān)注建筑的轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)，同時(shí)建筑周邊的抗力，建筑整體的均衡性等方面都要進(jìn)行綜合的考慮。
（2）建筑立面的抗震設(shè)計(jì)策略分析
建筑立面通常來說都是由大量的建筑部件組成的，所以建筑立面的設(shè)計(jì)要關(guān)注的主要是立面材料的選擇，部件之間的比例的設(shè)計(jì)，還有其尺寸大小的控制等方面。而從抗震的角度來說，建筑的設(shè)計(jì)則要關(guān)注以下幾個(gè)要點(diǎn)。首先，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，不能孤立地進(jìn)行孤立面的設(shè)計(jì)，而應(yīng)該將正立面、側(cè)立面及背立面各個(gè)立體面之間協(xié)調(diào)起來，是他們之間得到統(tǒng)一，從而形成一個(gè)完整的整體。同時(shí)，要注意立面的空間效果和立面各部件之間的均衡性和規(guī)則性。
4、結(jié)語
通過論文的分析可以看出，隨著城市化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)越來越多地應(yīng)用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑防震性能的設(shè)計(jì)十分重要。而且在設(shè)計(jì)的過程中要減少建筑部件間的轉(zhuǎn)換，采用合理的布置方式，以保證建筑的安全性。同時(shí)，要注重設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌規(guī)劃，將建筑的各部件之間有機(jī)地聯(lián)系起來，以實(shí)現(xiàn)建筑的整體性和統(tǒng)一性。在分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要采用抗震設(shè)計(jì)方法，并對(duì)建筑物的造型及立面的進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。最后，希望論文的研究為相關(guān)工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價(jià)值。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 京浩.建筑抗震鑒定與加固[M].中國水利水電出版社,2010.
一、高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型時(shí)存在的問題及解決方法
1、 在選擇建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型時(shí)要科學(xué)合理
存在的問題：
建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型決定著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體走向，現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)型時(shí)，沒有考慮到各方面的問題，導(dǎo)致最終的建筑設(shè)計(jì)在整體上不能滿足用戶需求。
解決方法：
在布置高層建筑的結(jié)構(gòu)平面時(shí)應(yīng)該遵循對(duì)稱、規(guī)則、簡(jiǎn)單的原則，防止出現(xiàn)狹長的縮頸位置和應(yīng)急過于集中的凹角部位，此外，還應(yīng)該防止樓梯的電梯部位出現(xiàn)偏置而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的后果。在設(shè)計(jì)豎向體型時(shí)，應(yīng)防止過于外挑，并且內(nèi)收也要適度，剛度也要均勻的變化，切忌出現(xiàn)應(yīng)力過于集中。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中有了專門的內(nèi)容在敘述建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)型的規(guī)則性，比如：豎向結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則性等等，在審定建筑設(shè)計(jì)方案中，堅(jiān)決摒棄不符合規(guī)則的設(shè)計(jì)圖。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)建筑構(gòu)型時(shí)必須要遵循這些規(guī)則，如果在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題或者碰到了難題，就應(yīng)該及時(shí)向建筑專業(yè)交流溝通，盡最大的努力選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，以免給工程的后續(xù)工作帶了不必要的麻煩。
2、 房屋最適高度和高寬比
存在的問題：
房屋的最適高度和高寬比直接影響著人們?cè)谑褂眠^程中的心理感受，最適的高度和高寬比能給人一種舒適的感覺，并且還能增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。而目前，很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)房屋的最適高度和高寬比時(shí)，過于片面地追求單一方面的因素，而使房屋的高度和高寬比不能達(dá)到最佳。
解決方法：
在高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震規(guī)范中明確指出，應(yīng)該嚴(yán)格限制高層建筑的總高度，以前是將高層建筑的總高度限制值設(shè)定成A級(jí)，但是現(xiàn)在將建筑的限制高度設(shè)定成B級(jí)，所以必須嚴(yán)格控制高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度，從多方面綜合考慮，如果高層建筑的高度超出了限定值B級(jí)，那么就要改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和處理手段。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生因設(shè)計(jì)高度超過B級(jí)高度導(dǎo)致在審查設(shè)計(jì)圖時(shí)，沒有通過直接作廢，就又需要重新設(shè)計(jì)，這就嚴(yán)重影響到建筑的整體規(guī)劃和建設(shè)周期。高層建筑的高寬比直接控制著建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、剛度、載重能力以及經(jīng)濟(jì)合理性，不同高度的高層建筑有著各不相同的高寬比限制值。然而，在設(shè)計(jì)一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的高層建筑過程中，怎樣準(zhǔn)確地確定一個(gè)科學(xué)合理的高寬比是一個(gè)比較困難的工作。通常在計(jì)算時(shí)，能夠根據(jù)需要考慮的方向的的最小投影寬度，針對(duì)建筑物中有一些的小的突出部位，例如樓電梯間，這就不在計(jì)算的寬度范圍之內(nèi)。針對(duì)有些高層建筑物附帶了裙房，如果裙房的剛度和面積相對(duì)于上部的塔樓的剛度和面積過于大時(shí)，此時(shí)在寬度比的計(jì)算過程中就可以直接考慮裙房上面的部位。
3、重視短肢剪力墻的設(shè)置
存在的問題：
短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)受力方面起到了十分重大的作用，現(xiàn)在的很多建筑的意外倒塌事故，都是由短肢剪力墻的受力不均勻引起的。
解決方法：
短肢剪力墻所指的是墻肢截面高度和厚度的比值是5～8的剪力墻。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在最近幾年出現(xiàn)的，它既對(duì)住宅建筑的合理布置有利，還能使建筑結(jié)構(gòu)的自重得到一定程度的減輕，然而，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，剪力墻的肢不能過于短小，這是由于短肢剪力墻有著比較差的抗地震能力，在地震多發(fā)區(qū)的實(shí)際應(yīng)用很少，鑒于安全方面，高層建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻不能全部采用短肢剪力墻。如果斷肢剪力墻設(shè)置太多，就應(yīng)該增加設(shè)置一些筒體或者常規(guī)性的剪力墻，這二者之間共同受力，形成堅(jiān)固的剪力墻結(jié)構(gòu)，此外，高層建筑規(guī)范中還對(duì)短肢剪力墻的使用有了一些特別的限制，比如：抗震等級(jí)、縱向鋼筋的總配筋率、最大高度等，所以，短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該少使用或者不適用為宜，不能因?yàn)榱朔奖阌谑┕ざO(shè)計(jì)錯(cuò)誤。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算方法
1、 在整體計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要選擇正確的軟件
現(xiàn)在大家普遍采用的計(jì)算軟件包括：TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而，因?yàn)椴煌能浖褂玫挠?jì)算模型都是各不相同的，所以要根據(jù)建筑高度、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)體系等來正確選擇合適的軟件版本進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以計(jì)算得出的結(jié)果有一些不同。因此，在計(jì)算和分析高層建筑的整體結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要綜合考慮到建筑結(jié)構(gòu)的高度和構(gòu)型來正確選擇計(jì)算軟件，以便能夠保證計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性，有時(shí)可以使用多個(gè)不同的軟件來計(jì)算，然后工程設(shè)計(jì)師再仔細(xì)分析這些不同的結(jié)果，找出適合參考且合理的結(jié)果。否則，一旦選擇了不恰當(dāng)?shù)挠?jì)算軟件，不僅會(huì)消耗設(shè)計(jì)者大量的精力和時(shí)間，影響到建設(shè)周期，還將有可能使建筑結(jié)構(gòu)存在一系列的安全隱患。
2、應(yīng)該具有充足的振性數(shù)目
在新的高層建筑規(guī)范中，提出了振型參與系數(shù)的概念，還清楚地指出了這個(gè)參數(shù)的額定值。又因?yàn)樵谥暗母邔咏ㄖ?guī)范中，沒有明確指出振型參與系數(shù)該方面的內(nèi)容，即使有的指出了此概念，沒有清楚的指出這個(gè)參數(shù)的額定值，所以，在分析和計(jì)算時(shí)期，就應(yīng)該正確判斷確立出這個(gè)參數(shù)，再進(jìn)行有效地調(diào)整振型參與系數(shù)的最終取值。
3、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算和設(shè)計(jì)
在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常會(huì)有一些因?yàn)榻ㄖ墓δ芎兔烙^方面的要求而非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。特別是在設(shè)計(jì)高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件過程中，因?yàn)楦邔咏ㄖ兄容^大的風(fēng)荷載和地震作用，所以，就一定要根據(jù)新的高層建筑規(guī)范中的要求老計(jì)算和處理非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以免造成惡劣的影響。
三、總結(jié)
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜且耗時(shí)長的工作，在設(shè)計(jì)過程中，稍不留意就會(huì)出現(xiàn)一些或大或小的錯(cuò)誤，從而會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的后期施工帶了一系列的安全隱患，一旦發(fā)生安全事故，將會(huì)給建設(shè)單位帶了嚴(yán)重的損失。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照新的高層建筑規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)方案，并且還要認(rèn)真考慮高層建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，在通過仔細(xì)的分析計(jì)算來得出最終比較完美的設(shè)計(jì)圖，這樣既能保證建筑物的安全性能，還能給建設(shè)單位帶來豐厚的利潤。在設(shè)計(jì)過程中，若遇到了一些阻礙，就應(yīng)該及時(shí)和建筑師商討，實(shí)現(xiàn)資源共享、技術(shù)共享。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 引言
1.1高層建筑的定義
超過一定層數(shù)或高度的建筑將成為高層建筑。高層建筑的起點(diǎn)高度或?qū)訑?shù)，各國規(guī)定不一，且多無絕對(duì)、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
（1） 我國對(duì)高層定義 。在我國，舊規(guī)范規(guī)定：8層以上的建筑都被稱為高層建筑，而目前，接近20層的稱為中高層，30層左右接近100m稱為高層建筑，而50層左右200m以上稱為超高層。在新《高規(guī)》即《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3－2002）里規(guī)定：10層及10層以上或高度超過28m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稱為高層建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑高度超過100m時(shí)，稱為超高層建筑。我國的房屋一般8層以上就需要設(shè)置電梯，對(duì)10層以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火規(guī)范，因此我國的《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB 50352—2005）、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045-95）將10層及10層以上的住宅建筑和高度超過24m的公共建筑和綜合性建筑劃稱為高層建筑。（2） 國外對(duì)高層定義。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英國，把等于或大于24.3m得建筑視為高層建筑。
1.2高層建筑的發(fā)展
1885年出現(xiàn)第一幢高層建筑-----芝加哥家庭保險(xiǎn)大樓，框架結(jié)構(gòu)，10層55M。到1989年，全世界10幢超過300M的高層建筑中，美國有9幢。英、法兩國高層建筑占城市建筑的40%左右。據(jù)國外有關(guān)資料介紹，9--10層的建筑比5層的節(jié)約占地23—28%，16—17層的建筑比5層的節(jié)約用地32—49%。
由于高層建筑的受力和變形狀態(tài)十分復(fù)雜，因此其設(shè)計(jì)與施工需要考慮的因素很多，涉及許多學(xué)科和部門，而且隨著層數(shù)和高度的逐漸增加，它的建筑難度也越來越大。高層建筑的高度競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)際是整個(gè)建筑科學(xué)技術(shù)和人才的競(jìng)爭(zhēng)，它不僅反應(yīng)一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平，而且也反應(yīng)一個(gè)國家精神文明、物質(zhì)文明和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和水平。與此同時(shí)，高層建筑的高度競(jìng)爭(zhēng)，必將不斷推動(dòng)和促進(jìn)整個(gè)建筑科學(xué)、建筑材料和設(shè)備的發(fā)展，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念、計(jì)算理論和施工方法，從而使現(xiàn)代高層建筑日臻完善，適應(yīng)世界城市化的發(fā)展，滿足人們的需求?，F(xiàn)在，高層建筑的發(fā)展已成為歷史的必然和時(shí)代的潮流。
1.3我國高層建筑的特點(diǎn)
（1）層數(shù)增多，高度加大。
（2）結(jié)構(gòu)體系日益多樣化。 懸挑結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)。
（3）平面布置與豎向體型更加復(fù)雜。常用不對(duì)稱、曲線型平面(城市規(guī)劃、建筑功能的要求，計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用)。在豎向布置上，一方面豎向體型趨于多變，階梯形內(nèi)收、上部樓層外挑
2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)介
目前，高層建筑基本上都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等，其中在高層住宅建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)使用較多。
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通常采用平面布置形式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應(yīng)雙向或多向布置。由于該結(jié)構(gòu)全部由剪力墻組成，其剛度比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好，常用于 40 層以下的高層住宅建筑等。該結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6，其高度應(yīng)考慮抗震要求。
2.2 框架剪力墻結(jié)構(gòu)
框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系。其中剪力墻承受絕大部分水平荷載，框架承受豎向荷載，兩者共同受力，合理分工。剪力墻應(yīng)均勻布置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助，因此，該結(jié)構(gòu)體系適用于 25 層以下的建筑，最高不宜大于 30 層。
3高層建筑各部位設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1梁柱受力主筋位置的設(shè)計(jì) 一是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則：框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁”，首先保證框架受力主筋的位置。 二是解決方法：（1）框架梁主筋在框架柱內(nèi)側(cè)通過。（2）為保證框架梁的截面尺寸，在框架梁靠近柱側(cè)四角增加4根鋼筋作為架立鋼筋。
3.2墻梁節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)計(jì)
一是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的原則。根據(jù)固定端框架梁的彎距形式，框架梁在支座位置上鐵受拉，下鐵受壓；墻體暗梁或過梁受扭，盡量保證暗梁或連梁箍筋的完整性。
二是解決方法：（1）過梁下鐵設(shè)置不超過六根主筋分為兩排布置，框架梁下鐵布置在過梁下鐵第一排和第二排鋼筋之間且框架梁的接頭位置全部位于支座附近，接頭按照50%的比例錯(cuò)開。（2）框架梁上鐵直接擱置在過梁上鐵上，保證框架梁主筋的錨固長度滿足規(guī)范要求。根據(jù)GB50204-2000規(guī)范中規(guī)定，過梁的箍筋尺寸取負(fù)誤差，框架梁箍筋的尺寸取正誤差，從而保證過梁和框架梁保護(hù)層厚度。（3）將過梁或暗梁截面降低或減小5cm，框架梁上鐵直接錨固在過梁上，保證框架梁及樓板鋼筋的保護(hù)層的厚度。 3.3主梁論文秘籍網(wǎng)
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和次梁節(jié)點(diǎn)注意的問題 在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，主梁和次梁的節(jié)點(diǎn)非常重要，主次梁鋼筋的設(shè)計(jì)位置就成為我們關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)常規(guī)做法，次梁上鐵鋼筋在主梁鋼筋之上，板筋在次梁主筋之上，如果主次梁節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)造成板筋或次梁上鐵鋼筋保護(hù)層厚度過小，不利于結(jié)構(gòu)的抗震。 3.4高層建筑結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)
高層建筑的防火設(shè)計(jì)，必須遵循“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，針對(duì)高層建筑發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。
4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制參數(shù)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各控制參數(shù)的選取直接影響結(jié)構(gòu)的安全性、合理性等。因此。合理的選取各控制參數(shù)，有助于提高結(jié)構(gòu)整體控制的效率，也有助于使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)合理。
4.1 軸壓比
限制結(jié)構(gòu)的軸壓比，以保證結(jié)構(gòu)的延性要求。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度的辦法調(diào)整。
4.2 剪重比
限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)偏小且與規(guī)范限值相差較大時(shí)，可通過增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 4.3 剛重比：規(guī)范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應(yīng)引起的二階效應(yīng)是否可以忽略不計(jì)。當(dāng)不滿足規(guī)范下限要求時(shí)，可以通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。
4.4 層間位移角
限制結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的水平位移，確保高層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的剛度，避免產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，只能通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。
4.5 層間位移比
限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，可以改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距達(dá)到規(guī)范要求。
4.6 周期比
限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)，只能通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。
4.7 剛度比
隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，高層建筑一般上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要；而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網(wǎng)、少墻體，以滿足公共使用要求。這樣的建筑上部樓層部分豎向構(gòu)件（剪力墻、框架柱）不能直接連續(xù)貫通落地時(shí)，為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來說，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。
2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置
高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)把握的原則歸納起來，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：
1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。
2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。
3）底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太大。
4）提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用 C50 混凝土。
2.2 結(jié)構(gòu)平面布局
工程底部為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求?？梢姽こ唐矫娌季忠?guī)則合理，抗扭效果良好。
3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造
由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。
3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù) 1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。
3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整――框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于 10 根時(shí)，當(dāng)框支層為 1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的 2%；當(dāng)框支層。為 3 層及 3 層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的 3%；框支柱的數(shù)目多于 10 根時(shí)，當(dāng)框支層為 1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的 20%；當(dāng)框支層為 3 層及 3 層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的 30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。
3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法
目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有：應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
3.4 轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法的選擇
托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時(shí)，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時(shí)應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。
4 結(jié)語
通過高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，體會(huì)如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
1 小高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的住宅的基本結(jié)構(gòu)形式
1.1 框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是開間大、靈活性好、抗震性能較好，造價(jià)較低，但由于柱截面大于隔墻厚度而造成柱角外凸，影響家具的布置和美觀，有時(shí)由于住宅中房間分隔的不規(guī)則性又造成柱網(wǎng)的難以布置。
1.2 框架一剪力墻結(jié)構(gòu) 在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻就組成了框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。它是小高層住宅中應(yīng)用比較廣泛的一種主體結(jié)構(gòu)型式。其特點(diǎn)是平面靈活，適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。
1.3 大開間剪力墻結(jié)構(gòu) 隨著時(shí)代的發(fā)展和人們生活水平的提高，原來建造的小開間剪力墻體系住宅在建筑功能上的局限性變得日益明顯。從強(qiáng)度方面看，小開間結(jié)構(gòu)中墻體的作用不能得到充分的發(fā)揮，并且過多的剪力墻布置還會(huì)導(dǎo)致較大的地震力，增加工程費(fèi)用，另外，由于結(jié)構(gòu)自重較大，也增加了基礎(chǔ)的投資，因此，大開間剪力墻應(yīng)運(yùn)而生。承重墻的開間達(dá)到4.5m~7.5m，進(jìn)深達(dá)到7.5m~1lm，室內(nèi)一般無承重的橫墻和縱墻，可以按照住戶的不同要求靈活分隔，隨著家庭的變化還可重新布置。
1.4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu) 短肢剪力墻（墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻）介乎于異形框架柱和一般剪力墻之間，由于這種結(jié)構(gòu)體系在建筑功能、結(jié)構(gòu)形式、投資效益、節(jié)能指標(biāo)等多方面效果良好，己成小高層住宅的主要結(jié)構(gòu)形式。
2 小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
2.1 水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素 在低層住宅中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生著重要影響，但水平荷載將成為控制因素。對(duì)某一特定建筑來說，豎向荷載大體上是定值;而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2 軸向變形不容忽視 對(duì)于采用框架體系或框架一剪力墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，這就使得中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種差異軸向變形將會(huì)達(dá)到很大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座產(chǎn)生沉陷，使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。
2.3 側(cè)移成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制指標(biāo) 與低層住宅不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移己成為小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。隨著房屋高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)側(cè)移一般與房屋高度H的四次方成正比。在設(shè)計(jì)小高層住宅時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，而且還要有足夠的抗側(cè)移剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移控制在一定的范圍內(nèi)。這是因?yàn)?①過大的側(cè)移會(huì)使人不舒服，影響房屋的正常使用。②過大的側(cè)移會(huì)使隔墻、圍護(hù)墻以及它們的高級(jí)飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，也會(huì)使電梯軌道變形而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行。③過大的側(cè)移會(huì)因P一效應(yīng)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，甚至因側(cè)移與附加內(nèi)力的惡性循環(huán)導(dǎo)致建筑物的倒塌。
2.4 結(jié)構(gòu)延性是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo) 相對(duì)于低層住宅而言，小高層住宅更柔一些，地震作用下的變形就更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
3 小高層住宅鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略
3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法 當(dāng)前，在無成熟的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析軟件的情況下，主要是應(yīng)用小高層住宅結(jié)構(gòu)分析軟件，采用人工分析進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法對(duì)不同的結(jié)構(gòu)選型和布置不斷的進(jìn)行方案分析比較，以獲得比較理想的結(jié)構(gòu)方案，這是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的也是最簡(jiǎn)單的優(yōu)選或者說是優(yōu)化方法。用概念設(shè)計(jì)的方法所得的方案是較合理、經(jīng)濟(jì)的，雖其費(fèi)工費(fèi)時(shí)、對(duì)設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)要求較高，但這種依靠設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工優(yōu)化的方法仍是當(dāng)前所普遍采用的主要方法。對(duì)于同一小高層住宅方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)(包括基礎(chǔ))布置方案;確定了結(jié)構(gòu)布置的小高層住宅物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載的取值也不是唯一的;小高層住宅物細(xì)部的處理更是不盡相同等等，這些問題目前計(jì)算機(jī)是無法完全解決的，都需要設(shè)計(jì)人員自己做出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律指導(dǎo)下，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，這便是前面所說的概念設(shè)計(jì)。因此，概念設(shè)計(jì)存在于設(shè)計(jì)師對(duì)多種備選方案進(jìn)行選擇的過程中。
3.2 性能分析
3.2.1 抗震性能分析 對(duì)結(jié)構(gòu)體系來說足夠的承載能力和變形能力是兩個(gè)同時(shí)需要滿足的條件。結(jié)合概念設(shè)計(jì)的理念，對(duì)上述兩種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對(duì)比分析，電算程序可以采用中國建筑科學(xué)研究院編制的結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，還要求其有適當(dāng)?shù)膭偠?。高層結(jié)構(gòu)的使用功能和安全與其側(cè)移的大小密切相關(guān)，過大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、維護(hù)墻及其飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞。結(jié)構(gòu)分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計(jì)算出各結(jié)構(gòu)體系層間位移角，剪力墻結(jié)構(gòu)小于框剪結(jié)構(gòu)，但均小于規(guī)范要求，且富裕量較大，說明兩種結(jié)構(gòu)體系滿足剛度要求。
但就使用性能方面，剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體太多，結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高;同時(shí)也增加了基礎(chǔ)工程的投資，而且限制了建筑上的靈活使用。而框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是平面使用靈活，適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)更為有利的水平變形曲線。由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，容易滿足不同建筑功能的要求;同時(shí)剪力墻具有相當(dāng)大的抗側(cè)移剛度，從而使框一剪結(jié)構(gòu)具有較好的抗震能力，也大大減少了結(jié)構(gòu)的側(cè)移。
3.2.2 經(jīng)濟(jì)性比較 我們通過對(duì)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)直接費(fèi)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)單位面積直接費(fèi)相差不是很多，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)最大，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)最小，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)比框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出12.5%，比大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出7.3%，大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)比框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出4.9%。三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)的次要項(xiàng)目造價(jià)基本相同。單位面積造價(jià)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的最小，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的次之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的稍微較大，三種結(jié)構(gòu)體系直接費(fèi)最大相差不到45元/m2元。
4 結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平進(jìn)一步提高，用戶對(duì)住宅的功能提出更高的要求，人們希望建筑物在使用過程中具有更大的靈活性，能夠適應(yīng)多功能變換的需求。因此，設(shè)計(jì)單位在拿到開發(fā)單位的設(shè)計(jì)意圖后，應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)美觀，安全適用的原則多為社會(huì)設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。
[前言]隨著社會(huì)的發(fā)展，城市的擴(kuò)展空間越來越向高處發(fā)展，高層建筑設(shè)計(jì)也隨之增多。國內(nèi)高層設(shè)計(jì)（百米以下）結(jié)構(gòu)類型以框架剪力墻及純剪力墻為主，而以上結(jié)構(gòu)常見以剪力墻受力為主，所以墻肢、連梁設(shè)計(jì)及配筋顯得極為重要，現(xiàn)對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)中剪力墻連梁的設(shè)計(jì)和配筋做如下探討。
在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中,連接墻肢與墻肢 ,墻肢與框架柱的梁稱為連梁。
連梁一般具有跨度小、截面大,與連梁相連的墻體剛度又很大等特點(diǎn)。一般在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下 ,連梁的內(nèi)力往往很大。此外 ,高層建筑中 ,由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮 ,會(huì)引起連梁兩端的豎向位移差 ,這也將在連梁內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。論文參考，結(jié)構(gòu)。
在設(shè)計(jì)時(shí) ,即使采取降低連梁內(nèi)力的各種措施。如：增大剪力墻的洞口寬度、在連梁中部開水平縫、在計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減、對(duì)局部?jī)?nèi)力過大層的連梁進(jìn)行調(diào)整等 ,仍難使連梁的設(shè)計(jì)符合要求。
基于這種情況，本文將提供連梁設(shè)計(jì)的幾個(gè)建議，并且討論連梁設(shè)計(jì)時(shí)的配筋計(jì)算。
1 連梁的工作和破壞機(jī)理
在風(fēng)荷載和地震荷載作用下 ,墻肢產(chǎn)生彎曲變形 ,使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角 ,從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時(shí)連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形 ,對(duì)墻肢起到了一定的約束作用,改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種 ,即脆性破壞 (剪切破壞 )和延性破壞 (彎曲破壞 )。
連梁在發(fā)生脆性破壞時(shí)就喪失了承載力 。在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時(shí) ,各墻肢喪失了連梁對(duì)它的約束作用 。將成為單片的獨(dú)立梁。這會(huì)使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低 ,變形加大 ,墻肢彎矩加大 。并且進(jìn)一步增加P—Δ效應(yīng) (豎向荷載由于水平位移而產(chǎn)生的附加彎矩 )。并最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。連梁在發(fā)生延性破壞時(shí) ,梁端會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。受拉區(qū)會(huì)出現(xiàn)微裂縫 ,在地震作用下會(huì)出現(xiàn)交叉裂縫 。并形成塑性絞 ,結(jié)構(gòu)剛度降低。變形加大 ,從而吸收大量的地震能量 ,同時(shí)通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力 。論文參考，結(jié)構(gòu)。對(duì)墻肢起到一定的約束作用 ,使剪力墻保持足夠的剛度和強(qiáng)度。在這一過程中。論文參考，結(jié)構(gòu)。連梁起到了一種耗能的作用 ,對(duì)減少墻肢內(nèi)力 。延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復(fù)作用下 ,連梁的裂縫會(huì)不斷發(fā)展、加寬,直到混凝土受壓破壞。
2 設(shè)計(jì)的探討
在墻肢和連梁的協(xié)同工作中 ,剪力墻應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在正常的使用荷載和風(fēng)荷載作用下 ,結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于彈性工作狀態(tài)。連梁不應(yīng)該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下。結(jié)構(gòu)允許進(jìn)入彈塑性狀態(tài) ,連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范總則的要求 。建筑物在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí) ,一般不損壞或不需修復(fù)仍可使用,當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí) ，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。因此 ,剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證不發(fā)生剪切破壞 ,也就是要求墻肢和連梁的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)剪弱彎的原則。同時(shí)要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服 ,而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。因此在實(shí)際工程中要使連梁設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個(gè)方面：
1) 關(guān)于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小 ,與之相連的墻肢剛度大等原因,在水平力作用下的內(nèi)力往往很大。連梁屈服時(shí)表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫 ,剛度減弱 ,內(nèi)力重分布。論文參考，結(jié)構(gòu)。因此在開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí) ,就需對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。論文參考，結(jié)構(gòu)。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》第 4.1.7條規(guī)定 :“在內(nèi)力與位移計(jì)算中 ,所有構(gòu)件均可采用彈性剛度 。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中 ,連梁的剛度可予以折減 ,折減系數(shù)不應(yīng)小于 0.55。”一般在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們考慮在 0.55— 1之間取值。以符合截面設(shè)計(jì)的要求.
2) 加連梁跨度減少高度。在連梁設(shè)計(jì)中 ,剛度折減后 ,仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況 ,這時(shí)可以增加洞口的寬度 ,以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度 ,也就減少了地震作用的影響 ,使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限 ,則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來解決。調(diào)整的幅度不宜大于2 0 %,且連梁必須滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求。
3) 增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度 ,其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大,地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加 ,另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后 ,地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻,而是小于這個(gè)比例 ,因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。
4) 提高混凝土等級(jí)?；炷恋燃?jí)提高后 ,結(jié)構(gòu)的地震作用影響增加的比例遠(yuǎn)小于混凝土受剪承載力提高的比例 ,有可能使連梁的受剪承載力不超限。
5) 地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁 ,在進(jìn)行了上述調(diào)整后 ,仍有部分不符合承載力要求時(shí) ,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強(qiáng)剪弱彎”的要求 ,配置相應(yīng)的縱向鋼筋。論文參考，結(jié)構(gòu)。此時(shí) ,如果不能保證連梁在大震時(shí)的延性要求,應(yīng)重新計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu) ,必要時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置 ,使連梁的承載力符合要求。上述各種措施中 ,在能滿足整體剛度的情況下 ,可先采用剛度折減 ,如仍超限可采用其余各種措施。
3 連梁的配筋計(jì)算
根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)程》 ,在連梁設(shè)計(jì)方面 ,對(duì)于連梁非抗震設(shè)計(jì) ,抗震設(shè)計(jì)時(shí)跨高比大于 2.5及小于 2.5兩種情況 ,在截面受剪承載力及配筋方面均有不同規(guī)定。在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限 ,這時(shí)可以將受力筋均勻布置 ,同時(shí)考慮到連梁以承載水平荷載為主 ,支座彎矩主要由水平荷載引起,在反復(fù)的水平荷載作用下支座截面上、下受拉筋面積相近 ,可以采用截面對(duì)稱配筋。在連梁配筋中,配置平行筋往往導(dǎo)致斜向受拉破壞或由于箍筋過量而發(fā)生剪切滑移破壞 ,這些破壞將導(dǎo)致連梁的滯回曲線變壞,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ,可以克服這些不足之處。
4 結(jié) 語
中圖分類號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1.前言
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)日漸成熟。但是，隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點(diǎn)與質(zhì)量提升措施，以通過建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進(jìn)建筑施工更有效地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。
2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置
對(duì)于一般剪力墻布置來說，其應(yīng)當(dāng)主要沿主軸方向布置，而針對(duì)巨型、L 形、T 形等建筑平面，則可采用沿兩個(gè)軸線方向布置。同時(shí)在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)只有單向有墻的情況，同時(shí)對(duì)內(nèi)外剪力墻采取拉通對(duì)直設(shè)置。合理地布置剪力墻數(shù)目是關(guān)鍵， 同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心的重合，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。 這就要合理充分掌握剪力墻布置間距來體現(xiàn)。 剪力墻布置間距適中將有助于發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件作用，而且還可以合理地增大結(jié)構(gòu)的利用空間。對(duì)于剪力墻上的門窗洞口布置應(yīng)當(dāng)上下對(duì)齊，明確墻肢和連梁的位置，且剛度相差不大，應(yīng)避免三個(gè)以上的洞口集中于同一個(gè)十字交叉墻附近。 另外，由于剪力墻中的連梁剛度較弱，不宜將樓面主梁支承載在連梁上。對(duì)于本項(xiàng)目來說，本項(xiàng)目建筑用途為住宅公寓，抗震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)地震分組為一組，建筑場(chǎng)地類別為二類，設(shè)計(jì)基本地震加速度為 0.20g，基本風(fēng)壓（50 年一遇）為 0.65kN/㎡，地面粗糙度為 A 類，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)，主樓地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。 該建筑體型對(duì)住宅平面布置有利，
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
剪力墻作為一種具有較大剛度、整體性好、抗側(cè)力好的結(jié)構(gòu)類型。 結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者提出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）對(duì)于地震效果較大的情況下，單純地提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這將造成基礎(chǔ)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的成本增加。（2）應(yīng)合理布置剪力墻數(shù)量，過多的剪力墻數(shù)量將增加結(jié)構(gòu)主體重量同時(shí)造成工程浪費(fèi)。 （3）嚴(yán)格按照規(guī)范要求來進(jìn)行剪力墻的構(gòu)造配筋，配筋率的過低將會(huì)造成剪力墻結(jié)構(gòu)延性較差。（4）合理設(shè)計(jì)剪力墻的墻長及其墻厚，避免出現(xiàn)墻肢承載力得不到有效發(fā)揮。綜上所述，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，同時(shí)還需兼顧結(jié)構(gòu)成本的優(yōu)化。
2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)
對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說， 不僅僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果要求，同時(shí)還應(yīng)滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，構(gòu)造要求對(duì)于保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性等具有重要意義。根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墻墻體水平鋼筋放在外側(cè) ；墻體鋼筋網(wǎng)之間設(shè)直徑 8@600x600 拉筋； 剪力墻墻體水平鋼筋不得代替暗柱箍筋的設(shè)置。（2）連梁應(yīng)沿整個(gè)梁高設(shè)置側(cè)面縱筋（腰筋）；除特殊標(biāo)注外，連梁腰筋按墻體水平筋拉通。（3）樓板內(nèi)設(shè)備預(yù)埋管上方無板上部鋼筋時(shí) ，沿預(yù)埋管走向設(shè)置板面附加鋼筋網(wǎng)帶，鋼筋網(wǎng)帶取直徑 6@150x200，最外排預(yù)埋鋼管中心至鋼絲網(wǎng)帶邊緣水平距離 150。（4）當(dāng)上部墻柱伸入地面與土體接觸 、或其中一段墻柱臨水時(shí) ，無論其外表面是否設(shè)置了建筑防水層，墻柱迎水面、接觸土體面的縱筋保護(hù)層應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度增加 30（墻）、20（柱）。
2.4剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中跨高比較大的與柱墻相接梁以及某些連梁， 該梁的重力作用效應(yīng)比水平風(fēng)或水平地震作用效應(yīng)更加明顯，此時(shí)需考慮梁剛度的折減，以控制正常使用時(shí)梁裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 另外，高層建筑樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰點(diǎn)層側(cè)向剛度平均值的 80%。 經(jīng)過采取一系列的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，本結(jié)構(gòu)各項(xiàng)結(jié)果均應(yīng)在正常范圍之內(nèi)，既滿足規(guī)范要求，又符合以下三點(diǎn)規(guī)律：（1）柱、剪力墻的軸力設(shè)計(jì)值均為壓力；（2）柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋：（3）梁基本無超筋，剪力墻、連梁均滿足界面抗剪扭的要求。
3剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制和預(yù)防措施
3.1 施工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。 要認(rèn)真做好各種設(shè)計(jì)圖紙的會(huì)審，運(yùn)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)圖集，并且結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真詳細(xì)地核對(duì)結(jié)構(gòu)圖與建筑圖、水電施工圖等，要盡可能地把圖紙當(dāng)中所存在的一些常見問題，比如，軸線尺寸、細(xì)部標(biāo)注尺寸以及標(biāo)高等是不是有誤，各類設(shè)計(jì)構(gòu)造的做法能不是能夠在實(shí)際施工中加以實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)配筋是不是足夠合理，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜位置的鋼筋能不是能夠順利就位，是不是能夠滿足振搗的要求和必要保護(hù)層的厚度，是不是存在漏配鋼筋等現(xiàn)象，配筋詳圖和配筋平面圖之間是否存在矛盾，是否存在配筋顯著偏小的現(xiàn)象，水電埋管的留洞和建筑結(jié)構(gòu)是不是存在沖突，各位置的建筑詳圖設(shè)計(jì)是不是切實(shí)可行，各位置的建筑方法是不是合理，水電埋管是不是太過密集等，為其今后施工的順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)。
3.2 梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋綁扎工作。 對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)來說，只要有超過四個(gè)方向的梁穿過，就有可能造成一部分梁面筋保護(hù)層的厚度要大大超過設(shè)計(jì)的要求，這對(duì)于梁的承載能力會(huì)造成非常大的影響。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)向相關(guān)人員進(jìn)行反映，并且重新計(jì)算出梁所具有的承載力，并且依據(jù)梁面筋的具置以確定梁箍筋所處的高度。在具體工程實(shí)踐之中，一般都會(huì)將跨中區(qū)域梁面筋進(jìn)行強(qiáng)行地抬高，這一辦法對(duì)于提升梁的承載力缺乏幫助，反而還會(huì)極大地提升施工的費(fèi)用。在實(shí)際工程操作之中，墻柱鋼筋電渣的焊接頭將會(huì)大量地存在，比如，存在焊包不均勻等質(zhì)量問題，其發(fā)生原因主要在于鋼筋接頭端部的截面和鋼筋縱向軸線不夠垂直，因而造成臨近焊接完成之時(shí)并在向下擠壓過程中出現(xiàn)用力的不均，進(jìn)而導(dǎo)致焊包的嚴(yán)重不均勻，從而有可能降低鋼筋接頭所具有的強(qiáng)度。為此，應(yīng)當(dāng)在正式焊接之前先使用氣割把鋼筋接頭端加以削平，從而確保切后和縱向軸線能夠保持垂直，并且要把表面加以清理干凈。
3.3混凝土裂縫的控制工作。在高溫施工環(huán)境下，由于溫度比較高，為了避免混凝土產(chǎn)生裂縫，應(yīng)當(dāng)采取以下五條措施：一是改進(jìn)配合比的設(shè)計(jì)，通過優(yōu)選原材料和加入高效的減水劑，以控制混凝土水泥單方的用量于250kg/m3左右，并且不摻加任何一種微膨脹劑。二是混凝土入模溫度嚴(yán)格地控制于 30℃之下，并且降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際最高溫度升高的速度。三是科學(xué)合理地進(jìn)行施工，運(yùn)用混凝土泵送技術(shù)將板于大梁分開進(jìn)行澆筑，全部采取斜面分層法，墻體與框架柱則運(yùn)用整體分層法，并且嚴(yán)格地控制分層的厚度。四是強(qiáng)化混凝土養(yǎng)護(hù)。水平構(gòu)件應(yīng)當(dāng)覆蓋塑料布，而豎向構(gòu)件則應(yīng)外掛麻袋片，并且外包塑料布。澆水的次數(shù)以確保塑料布內(nèi)出現(xiàn)凝結(jié)水為主要標(biāo)準(zhǔn)。
4.結(jié)語
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主旨是發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)剛度大、美觀等特點(diǎn)，且又能解決高建筑成本等問題。 隨著建筑不斷的復(fù)雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，其被廣泛應(yīng)用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點(diǎn)與質(zhì)量提升措施，以通過建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進(jìn)建筑施工更有效地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求
參考文獻(xiàn)
