剪力墙结构在高层建筑结构设计中的应用分析

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　　摘    要：近年来随着我国经济的不断发展，房屋建设技术的不断提高，高层、超高层建筑已是鳞次栉比，在一定程度上缓解了有限土地资源和人口发展之间的矛盾。框支--剪力墙结构具有独特的优点剪力墙结构具有独特的优点，满足了小空间和大空间的功能结合，在一定程度上受到建设者的喜爱。
　　关键词：剪力墙结构;高层建筑;结构设计;应用分析
　　1  引言
　　随着生活水平的提高，人们对高层建筑的要求越来越高，因此，建筑设计要在适应社会经济发展的同时，满足人们对居住环境的需求。社会经济的高速发展，给建筑行业的发展带来了机遇，但是对于建筑的质量标准也有了更高的要求。在高层建筑中，将钢筋混凝土剪力墙结构技术应用其中，能提高高层建筑的安全系数和稳定性。为了取得高质量和高效益的建筑物，应该采取科学的设计方法，在保证高层建筑物的质量的同时，减少投资成本。
　　2  框架剪力墙结构的优势
　　框剪结构布局的基础条件是框架結构体系，在平面框架体系中布置一定数量的剪力墙。在平面中设计，来达到灵活应用空间的目的，空间使用的自由度较大。在结构性能上，框剪体系吸取了两者的优势，同时抗震性能较好。框剪结构能够将两种不同结构体系重新组合起来，它与单纯使用剪力墙设计或者是整体性的框架设计有着明显的区别。在这种新的受力结构内，两者一起承担竖向的荷载，水平方向抗侧向位移能力较强，因此具有较大的刚度，并且抗剪能力也较强。在实际设计与运用过程中，能够扬长避短，使得建筑的结构与功能能够得到较好的协调。抗剪体系同时具备布局较为灵活，使用较为简单的性能，同时也有抗剪能力较强，抗震能力强的优势，因此在设计中得到广泛应用。
　　3  剪力墙结构在高层建筑结构设计中的应用分析
　　3.1  墙肢连梁设计
　　在高层建筑的剪力墙设计过程中，设计人员需要关注墙肢连梁设计，确保连梁构件稳固，避免因遭到损坏而对建筑物的防震、抗震以及结构延性等方面产生不利影响。在上述要求下，结合具体的工程情况可知，设计人员应合理调整连梁的设计刚度，要避免人为加大连梁纵筋，确保连梁具备承受强剪弱弯值的能力。此外，在施工过程中，箍筋量可能会受到人为活动的影响而增加，设计人员应从降低箍筋出现遭到剪切破坏的力的角度，对连梁结构具体控制值进行精准设计。最后，在对连梁进行设计时，设计人员还要注重对连梁截面抗剪切性进行准确计算，当连梁比值大于2.5时，设计人员应采用设计比值乘增大系数范围的方式，获取精准的追踪应用数值。
　　3.2  结构主控参数
　　该建筑工程的结构形式中自振周期计算数据处于合理范围内，x，y方向的自振周期相差不大，转换层上、下结构的等效侧刚度与转换层和上部相邻刚度比值达到相应技术规范的要求，并且转换层上下结构部分的等效侧刚度参数相差不大，可以有效地消除结构部件内部应力与变形的突变，就表示结构平面与竖向结构的设置符合实际需要，具备较高的抗震性能。同时，在地震、风荷载的影响之下，其位移与转角相对比较小，基本上可以达到技术规范的要求。框支剪力墙结构从结构布局的角度出发，其属于三维受力结构体系，竖向刚度参数变化相对较大，受力复杂性高，很多个部分都属于薄弱的环节，按照技术规范的要求选择符合实际需要的三维分析软件来进行整体性能的分析，对于框支榀部分的分析需要应用有限元软件来进行，可以明确其应力分布情况，然后检查框支梁、柱、附近墙体结构的配筋达到使用的需要，平面有限元分析的范围应为底层框架和框支层以上3～4层墙体等结构部分。
　　3.3  框架剪力墙结构的抗震设计
　　①在框架剪力墙结构设计中，可以采用机构控制来达到总体屈服的效果，可以在较为特定的位置设定塑性铰，发生的次序形变位置进行控制，使得结构在地震结构作用下也能够形成较好的耗能机构，如果在水平方向构件首先进行屈服，然后才是竖向结构的屈服。②需要对结构的高度以及抗剪能力进行平衡，在框剪整体结构中，如果增加剪力墙数量，那么结构体积会增大，结构的高度也就会增加，就会造成结构自身自震周期减小，组织地震作用会加大，但是反之结构就会减少自身的高度，地震作用就会减小。在实际设计过程中，需要根据情况来综合进行考虑，将高层建筑的抗震设防烈度高度以及内部装修等考虑在内，确定较为适宜的位移最大移动性质，从而能够合理确定框剪结构中剪力墙的数量以及整体的体积，保证高层建筑具有较高的经济性以及安全性。③需要实现框架结构刚度和延展性的协调统一。框架剪力墙结构在高度以及粘性系数都存在一定的差异性，这就给框架结构上结构提高其抗震能力带来了难题，在理论状态下，框架剪力上结构各个构件之间可能会出现协调不一致的情形，或者会出现先后遭到破坏，以至于各个击破，这种情况降低了框架剪力墙结构中构件的抗震可靠程度，因此在实际设计过程中需要连接各个构件，使其充分协调，达到高度以及延展性的统一，从而能够有效提升框架剪力墙墙结构的抗震性能。
　　3.4  施工工艺方案设计
　　钢筋混凝土剪力墙结构会涉及较为复杂和专业的施工工艺，因而在设计阶段，设计人员需要结合施工的具体要求进行施工方案的合理设计。尤其针对混凝土的浇筑这一施工工艺而言，在进行设计时，应从不同角度对该工艺的具体实施进行设计方向的控制。在实施混凝土浇筑工作时，浇筑人员首先要确保一次性浇筑完毕，因此设计人员需要对混凝土的浇筑流程、浇筑机具以及浇筑材料进行科学设计。混凝土的浇筑速度方面，设计人员则要根据浇筑质量的具体要求设置相关参数。而在整个施工设计方案中，还需要关注的设计要点有浇筑温度、湿度控制与混凝土的后期养护。在设计方案中，针对上述要求，都要进行明示，具体包括混凝土入模温度、混凝土降温处理措施、混凝土内外温差的具体控制措施以及混凝土的湿度养护措施等，由此可保证钢筋混凝土剪力墙结构的主要部位保持稳固，并进一步体现设计的严谨性。
　　3.5  避免出现轴向变形
　　根据笔者的实践工作经验可以判断出，建筑物竖向的自重就会产生载荷，必须采取科学的措施及时处理，避免出现轴向发生变形，严重的甚至会影响梁弯矩的使用。除此之外，有可能对其他构件的侧移起到制约的作用，影响高层建筑的质量，最终会使高层建筑出现安全隐患，人们的生命安全受到影响。
　　3.6  结构平面布局
　　在具体的框架剪力墙结构设计过程，其结构体系是存在复杂性和不规则性的，同时一些建筑的布置结构也不对称，所以在结构平面布局设计上，需要通过多次验算后才能对剪力墙进行布置。另外，在具体的布局设计过程上，除开核心筒外，在进行相关的剪力墙布置上，一定按照设计规范的原则，将其在周边位置布置，同时在布置的阶段中，需要对均匀性，分散性和扭矩分析，同时保证结构竖向构件最大的水平位移和层间位移比值不大于1.4，这对提高抗扭能力有重要作用。
　　4  结语
　　在当前的高层建筑结构设计活动中，人们较为关注对钢筋混凝土剪力墙结构的设计，在设计时，设计人员在意识到其应用优势的同时，也要关注通过合理的结构设计来降低其应用弊端出现的可能性。基于这一要求，设计人员应在遵循三个基本设计原则的基础上对结构进行精细化设计，确保结构荷载合理、结构构件稳固以及结构施工方案的科学性，由此保证高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构发挥出应有的效益。
　　参考文献：
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