關(guān)鍵詞：高層住宅，建筑結(jié)構(gòu)，剪力墻，剪重比，傾覆力矩 

　　一、引言 

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的逐步提高，以及社會的進(jìn)步與發(fā)展，我國的城市土地資源一度出現(xiàn)了緊張的狀態(tài)，住宅建筑的高度日益成為建筑設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)課題。當(dāng)今社會，高層住宅以及超高層住宅建筑越來越受到建筑設(shè)計(jì)師和廣大居民的青睞，同時(shí)也反映出高層及超高層建筑將逐漸成為主流住宅類建筑物的發(fā)展趨勢。 

　　在高層住宅建筑中，一般較多地采用了剪力墻結(jié)構(gòu)體系。而且，在同一建筑物的整體設(shè)計(jì)方案中，由于混凝土和鋼材含量的差別，往往會導(dǎo)致不同結(jié)構(gòu)的剪力墻的布置方案以及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都會存在一定的差異。由于當(dāng)前國內(nèi)各個(gè)地區(qū)的高層及超高層住宅建筑在建工程非常之多，而且不可避免地會涉及到一定的地震區(qū)域，因此迫切需要提高我國的高層住宅建筑設(shè)計(jì)水平。提高高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，在充分滿足行業(yè)規(guī)范要求和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的前提下，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)而降低建筑工程造價(jià)，是我國高層住宅建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。 

　　二、高層住宅建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 

　　高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要根據(jù)建筑行業(yè)規(guī)范的基本要求進(jìn)行綜合考察，對其結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行分析，例如：剪力墻結(jié)構(gòu)不宜設(shè)計(jì)過大的剛度，具體設(shè)計(jì)值應(yīng)該以建筑行業(yè)規(guī)范所規(guī)定的樓層最小剪力系數(shù)為目標(biāo)值，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以控制計(jì)算結(jié)果無限接近規(guī)范限值，同時(shí)滿足樓層層間的最大位移與層高之比符合規(guī)范限值。 

　　第一，根據(jù)不同的剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求的墻體結(jié)構(gòu)。 

　　抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑的一般剪力墻和簡體墻所承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，工程上將該數(shù)值落在40%～50%區(qū)間以內(nèi)的情況稱為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該嚴(yán)格遵循《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，該規(guī)程嚴(yán)格規(guī)定出高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)該全部設(shè)計(jì)為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的短肢剪力墻設(shè)計(jì)較多的情況下，應(yīng)該盡量采用布置簡體的形式或者直接選用一般剪力墻結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成由短肢剪力墻與一般剪力墻共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。 

　　第二，合理優(yōu)化剪力墻的外形及尺寸，設(shè)計(jì)最佳比例的剪力墻結(jié)構(gòu)。 

　　在高層建筑的剪力墻設(shè)計(jì)過程中，需要特別注意保證其結(jié)構(gòu)的豎直方向和水平方向具有最佳的剛度和載荷分布，盡量將剪力墻的墻肢截面高度設(shè)計(jì)為比8倍墻厚稍大，兩間合并布置應(yīng)選擇大開間剪力墻，否則應(yīng)盡量避免按照開間布置，以滿足豎向載荷傳遞需求。剪力墻的形狀設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量選用有利于剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的“L”形和“T”形兩種，這種結(jié)構(gòu)同時(shí)能夠保證剪力墻具有較好的側(cè)向剛度，減輕墻體自重，減小結(jié)構(gòu)體積，降低工程投資額度。根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，剪力墻中以“L”形及“T”形設(shè)計(jì)最為常用，當(dāng)一個(gè)方向的剪力墻符合一般剪力墻設(shè)計(jì)要求時(shí)，另一個(gè)方向的剪力墻不宜設(shè)計(jì)過短，以免出現(xiàn)較大的配筋，因此應(yīng)該控制在1m左右，并且墻端暗柱配筋應(yīng)以接近構(gòu)造配筋為佳。 

　　第三，合理利用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來處理地下室及建筑地基基礎(chǔ)。 

　　高層建筑一般會附帶地下室部分，因此對于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有特殊的要求。一般而言，對于自然條件較好的施工區(qū)域，可以因地制宜，采用天然地基或復(fù)合地基。如果建筑樓宇的層數(shù)超過十層以上，則多采用比較經(jīng)濟(jì)的梁板式筏形基礎(chǔ)；如果建筑樓宇的層數(shù)超過二十層以上，則最適合采用平板式筏形基礎(chǔ)。無論采取哪種基礎(chǔ)形式，其具體方案的確定都需要充分參考剪力墻的間距設(shè)計(jì)，同時(shí)受到結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防烈度、層數(shù)、地下室結(jié)構(gòu)等因素的綜合影響。 

　　三、高層住宅建筑剪力墻的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)調(diào)整方法 

　　通過對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則及方法的研究，筆者對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注的各種技術(shù)指標(biāo)的調(diào)整方法進(jìn)行分析。 

　　第一，樓層剪重比調(diào)整方法。 

　　樓層剪重比即最小剪力系數(shù)，其具體處理方法是：首先應(yīng)該滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不超過結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的40%，然后在此前提下盡量減少剪力墻布置，并以大開間剪力墻布置方案為設(shè)計(jì)目標(biāo)，使墻體結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度，有效減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地震作用，降低工程造價(jià)。 

　　第二，樓層間位移調(diào)整方法。 

　　層間位移，即層間最大位移與層高之比。在對樓層的最大彈性層間位移進(jìn)行計(jì)算時(shí)，除去以彎曲變形為主的高層建筑可以不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形之外，其余都應(yīng)該考慮扭轉(zhuǎn)變形。因此，剪切變形及扭轉(zhuǎn)變形是一般高層建筑的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。剪切變形的控制主要是由豎向構(gòu)件的數(shù)量來決定，如果豎向構(gòu)件過多且布置不合理，則會產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，無法滿足層間位移的要求。因此，高層建筑應(yīng)該盡可能設(shè)計(jì)出最小的扭轉(zhuǎn)變形，避免由于盲目增加豎向構(gòu)件而影響整體剛度。 

　　第三，剪力墻連梁超限的調(diào)整方法。 

　　剪力墻連梁的跨高比不宜小于2.5，如果跨高比小于2.5則容易出現(xiàn)連梁彎矩和剪力超過規(guī)范限值。同時(shí)規(guī)定剪力墻不宜大于8m長度，倘若長度大于8m則應(yīng)選用弱連梁將其分開。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，需要充分利用相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，謀求最佳的工程設(shè)計(jì)方案及工程造價(jià)，例如：將跨高比不高于5的連梁和剪力墻墻肢長度進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，獲得連梁跨高比為6的框架梁，而保證剛度不發(fā)生任何折減和損耗，改良之后的鋼筋及混凝土用量均小于前者，降低了工程投資額度。 

　　第四，偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的位移比的調(diào)整方法。 

　　樓層位移比，即樓層豎向構(gòu)件之間的最大水平位移和層間位移之比。該指標(biāo)的調(diào)整應(yīng)結(jié)合位移及扭轉(zhuǎn)比的調(diào)整同時(shí)進(jìn)行，也可以在滿足位移及扭轉(zhuǎn)比的情況下進(jìn)行微調(diào)。對于計(jì)算結(jié)果，當(dāng)其中X向或Y向中的某一方向上的位移比需要調(diào)整時(shí)，可以通過加大該側(cè)的抗側(cè)力構(gòu)件剛度或者減小對應(yīng)一側(cè)的抗側(cè)力構(gòu)件剛度進(jìn)行調(diào)整。 

　　第五，樓層結(jié)構(gòu)周期比的調(diào)整方法。 

　　樓層周期比，即以扭轉(zhuǎn)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。根據(jù)各種震害資料顯示，對于平面不規(guī)則、質(zhì)量與剛度偏心、抗扭剛度太弱的結(jié)構(gòu)，很容易在地震中產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，因此應(yīng)該充分保證其結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)將結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件盡可能沿建筑周邊布置，提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和抗扭剛度；如果在結(jié)構(gòu)的形心附近加大豎向構(gòu)件剛度，則對側(cè)向剛度的影響較大，而對結(jié)構(gòu)整體的抗扭剛度影響比較微弱。 

　　四、總結(jié)語 

　　作為一名構(gòu)設(shè)計(jì)工作者，需要在執(zhí)行好國家各項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)范、保證結(jié)構(gòu)安全經(jīng)濟(jì)的前提下，立足于競爭激烈的市場。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用量比較大，必須進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過概念設(shè)計(jì)來調(diào)整各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，使結(jié)構(gòu)達(dá)到相對較優(yōu)的結(jié)果。 

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