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摘要:现阶段,我国的经济发展的十分的迅速,高层建筑的数量也越来越多。而高层建筑则作为新时期技术经济产物,在一定程度上缓解了由于城市人口密集导致的土地资源急缺的现象,对于整个城市的运作起到了非常重要的作用。高层建筑是指在25米以上的建筑物,由于自身的高度较高,在设计和施工时需要考虑相关的水平和纵向承载力,以及环境对建筑整体稳定性的影响。而框架剪力墙结构经由相应的设计,可以分担高层建筑的水平和纵向承载力,使高层建筑所承受的力的强度在刚性的范围内,保持整体结构的稳定,在高层建筑当中根据受力位置的不同,对框架剪力墙结构进行相应的设计,从而满足结构的需要,本文针对高层建筑框架剪力墙结构设计中的相关问题进行讨论分析。
关键词:高层建筑;框架剪力墙;结构设计探究
引言
目前高层建筑的结构形式主要包括框架结构、框架-剪力墙结构及剪力墙结构等。对于超高层建筑来说,还包括筒体结构以及框架-筒体结构等。其中,框架-剪力墙结构是应用较为广泛的一种结构形式,主要可分为框架-剪力墙分开布置、在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙、在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙。由于现代建筑的结构复杂性,人工计算已经不能满足结构设计计算的需求,因此必须使用相关的工程软件进行计算。在进行结构设计时,首先要对结构进行概念设计,这样才能确保高层建筑框架-剪力墙的设计更合理。
1高层建筑框架剪力墙结构设计应用
在高层结构的设计中,不仅要保证空间结构的合理,针对高层高层建筑楼层过高的特点,对于高层建筑的整体稳定性也要有一定的保障。框架剪力墙结构是由框架和剪力墙结构两部分构成,在这其中连梁设计和墙肢设计,是作为影响整体结构稳定性的重要部分,下面针对实际设计当中的相关问题进行分析。
1.1连梁设计
1)连梁的施工当中,对于使用的材料需要进行严格的控制,才能够保证连梁的稳定。利用控制施工材料的质量,保证建筑的稳定就需要,具有一定的抗剪能力。抗剪能力是指家建筑在抵抗剪切破坏时的一种最大程度的承受能力,其相应的数值等于剪切破坏时滑动的剪应力和正应力。所以就要根据此类的受力情况,在进行基本设计的同时,对于主要承重力的部分也就是混凝土,保证其混凝土的质量满足承受力的要求,就能够保证连梁设计的稳定。2)要控制连梁的高度,同时还要让洞口的宽度合理,对建筑连梁的设计主要就是设计剪力墙的洞口宽度,而且在设计的时候,要以连梁的强度以基准,提高结构设计的标准。不能忽视的是在对连梁设计的同时,也要控制连梁、洞口等相关的数据。一般来说,连梁和洞口的关系是反比例。当连梁的高度降低,其跨度就会增加。而建筑的抗震性,需要两者的共同合作。因此在保证建筑的抗震性上,要从连梁以及洞口的角度出发。3)对于建筑中出现的裂缝情况,会导致整体结构的损坏,严重时会发生倒塌的现象。所以根据裂缝发生的情况,对连梁具有的刚度进行一定的折减,并且要保证连梁刚度折减的在一定的范围内,这样不仅可以保证整个结构具有一定的稳定,也避免连梁因刚度折减过大造成一定的损坏。4)在连梁的设计过程中,因为剪力墙具有一定的厚度,根据建筑设计的要求针对剪力墙的厚度与连梁之间的比例情况,对相应的连梁和剪力墙厚度做出一定的调整。综上所述,在连梁的设计过程中,不但需要考虑连梁的强度以及受力情况,还要根据周围环境因素进行相应的调整,从而使其具有一定的抗震性和稳定性。
1.2墙肢设计
1)墙肢的厚度与建筑结构的稳定紧密结合,而且其厚度还影响着建筑结构的可靠性,正是因为墙肢的重要性,因此需要科学的控制墙肢。总体来说,在设计建筑墙肢厚度的时候,要与国家规定的标准相符,而且还要按照流程工作。可是在实际的设计中,会出现一些问题而使墙肢的厚度出现偏差。尽管高层建筑的规模大,而且高度很高,但是高层建筑也是住宅建筑的一种,因此高层建筑的墙肢,设计中的厚度要与实际工程中的厚度相同。一般规定标准的厚度是在200mm内。一般来说,高层建筑都有地下室,但是也有特殊的结构,当建筑中没有地下室,那么就要重视建筑中的结构,用结构来保证建筑的稳定。在对建筑结构设计的过程中,要综合分析一切影响因素,使其在施工的时候,能够控制,而且要知道存在的问题,这样能够让设计结构更合理。通过使用的结构方案是一字型。2)墙的结构布置,随着建筑越来越高,建筑的综合性能也日渐提升,因此,建筑设计中,应该使得建筑具有很好的空间工作性能。因此,在进行剪力墙结构设计时候,应该采用双向布置,科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时,由于对建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墙设计时候,严禁在需要抗震设防区域使用单向剪力墙设计。在进行剪力墙设计时,要保证平面均匀分布,刚度中心要和建筑的整体质心相重合或者是尽量靠近,如此可以很大程度上减小扭转效应。
2框架-剪力墙结构中剪力墙设计
2.1剪力墙布置
在布置剪力墙的过程中是按照一定原则实现的,要保证周边具有对称性以及分散性的特点,同时还要确保其更加均匀。为了实现这些原则,需要按照以下几方面的工作进行。首先周边需要遵循一定的原则,在剪力墙进行设计的过程中,需要对建筑物能够抵抗扭曲的能力加以充分的考虑,确保平面中心与刚度中心是相互一致的,在对剪力墙进行布置的过程中,需要保证周边对称,这样既不会增加剪力墙的面积,还能进一步提高剪力墙抗扭曲的程度,让抗扭曲的内力壁得到进一步的提升。其次时需要满足分散性的原则,在对剪力墙布置的过程中,剪力墙自身的墙片数量应该得到一定的控制,不能过少,而且要努力保证剪力墙的刚度,连续尺寸方面也不要太长,这样可以使得剪力墙分散一些,抗侧力构件数量多一些。这样,可以防止由于一片剪力墙局面破坏而导致剪力墙的整体抗扭曲力。同时,分散原则也有助于避免剪力墙受力过于集中,避免由于剪力墙负担过重而导致早期地面遭到破坏,对于剪力墙的整体发展极为不利。
2.2确定剪力墙厚度
剪力墙厚度同样也是剪力墙设计中应该注意的关键问题。在框架剪力墙结构中,剪力墙最好有约束构建,也即是边框梁以及边框柱。剪力墙厚度都是有一定的规格的,在抗震设计时,一二级剪力墙底部厚度应该在220mm之上,而且一般要大于层高的十六分之一。对于其他情况,一二级剪力墙底部厚度不应该小于层高的二十分之一。同时,剪力墙厚度确定时,应该注意边框梁的宽度应该同剪力墙的厚度相一致,高度方面可以使墙厚的3倍。所以,要想获得科学合理的剪力墙厚度,应该充分的考虑结构安全以及经济合理等方面的要求。综合考虑到各种各因素,剪力墙的厚度应该在满足楼层高度二十分之一以及十六分之一的前提下,取值200mm最为合适。
结语
综合以上,框架剪力墙综合了框架和剪力墙两种体系,具有很强的抗侧力能力。在高层建筑中框架剪力墙作为建筑抗震的关键结构,能够很有效地在地震时减少楼层间的水平位移,保障建筑物的安全。作为高层建筑物的首选结构,框架剪力墙有诸多设计原则,需要设计者和施工人员进行合理而精确的设计,最大限度地提升框架剪力墙的作用,保障建筑物的质量和安全性。
参考文献:
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[2]门进杰,李慧娟,史庆轩,等.某板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].结构工程师,2015,29(3):1-10.