浅析高层建筑剪力墙结构优化设计赵慕楠

浅析高层建筑剪力墙结构优化设计赵慕楠

赵慕楠

吉林东北亚国际工程技术集团有限公司吉林长春130000

摘要：近年来在建筑行业中比较流行高层建筑，而框架剪力墙在高层建筑中是最基本也是最重要的建筑结构单位。框架剪力墙因为其结构简单、方便灵活、成本低廉、使用工期短等优点一直被施工人员广泛使用。本文主要对建筑工程中的剪力墙施工技术进行讲述，从框架剪力墙的概念出发，分别介绍了框架剪力墙的优点以及其结构特点。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计

引言

近几年，我国的经济实力大幅度提升，城市化建设也受到影响，高层建筑也如雨后春笋般的出现在城市的建设中。在高层建筑的应用中，框架剪力墙是最为广泛应用的建筑结构。框架剪力墙具有抗震性并且符合建筑的空间结构要求，因此受到众多设计者和施工者的青睐。尽管框架剪力墙结构被越来越多的运用到施工建筑当中，但也要求施工人员必须时刻注意对框架剪力墙结构的质量要求。众所周知，剪力墙的结构各不相同，因此选择合适的施工方法是一个关键，科学有效地选择合适的施工方法，不仅对施工的快速进行起到推进作用，同时还可以保证施工质量。所以就要求相关技术人员努力提高自身的能力，合理地选择施工方式，同时又严格要求施工过程中的每一个细节，避免错误的产生。

1．框架剪力墙结构的相关介绍

1.1框架剪力墙的基本概述

对于城市高层建筑来说，框架剪力墙结构是作用非常突出、具有非常明显效果的建筑施工技术之一。框架剪力墙的使用能够满足不同类型城市建筑发展的要求。在建筑施工过程中，框架剪力墙结构具有很好的灵活性，在整体结构受力方面和一般的墙体有很大不同，主要是通过框架和剪力墙来共同承受。另外，框架剪力墙的受力和纯框架结构受力也存在较大差别，主要是因为在下部楼层施工时剪力墙自身的位移不大，会拉动框架按照弯曲型曲线变形，这就造成了剪力墙承受过多的水平力。但是对于框架剪力墙结构来说，框架能够有效拉动剪力墙变形，框架不单承受水平力，同时还需要承受拉回剪力的附加水平力，这就在很大程度上降低了剪力墙所承受的水平力。所以，对于较高层的建筑来说非常适合采用框架剪力墙施工技术进行施工。

1.2框架剪力墙的结构特征

（1）结构受力方面的特征对于框架剪力墙结构来说，其受力主要包括几种类型，分别为：水平作用力、垂直作用力以及扭转作用力。所以，框架剪力墙结构就是在上述几种作用力综合作用之下发生的弯曲和变形。（2）结构抗震方面的特征按照相应框架剪力墙结构设计标准来看，对于不同类型的建筑物来说要选择不同的抗震等级框架剪力墙。对于框架结构和剪力墙结构来说，两者之间的抗震性能具有非常大的差异，所以在进行框架剪力墙结构施工过程中一定要科学合理的设定框架结构和剪力墙结构两者之间的比例，确保建筑结构具有良好的抗震等级。（3）结构刚度方面的特征框架结构的刚度会受各种因素的影响，一旦建筑结构的基体弯矩达到了整体弯矩20%以上时，就会严重影响到框架剪力墙结构的整体刚度。所以在进行框架剪力墙结构刚度设定时要充分结合抗震等级进行。

2．高层建筑剪力墙结构优化设计措施

2.1优化剪力墙结构计算

剪力墙结构的刚度不要过大，在满足楼层层间位移与层高之比的基础上，以最小剪力系数为目标。剪力墙连梁是否超限、底部的轴压比是否符合规范要求都是要考虑的。计算参数的选取是很重要的：①周期折减系数：填充墙较多时的剪力墙结构，取0.9~1.0；填充墙较少时的剪力墙结构，取1.0。填充墙对主体结构周期的折减，是指填充墙的刚度影响高层建筑主体结构刚度的程度，主体结构的刚度大则填充墙对主体结构的影响小，刚度小则影响大；填充墙的刚度大对主体结构的影响也大，刚度小影响就小。②振型个数：以保证振型参与质量大于或等于总质量的90%为前提。高层建筑地震作用振型数非耦联时n≥9个，耦联时n≥15个；对多塔结构振型数n≥塔楼数量X9。③连梁刚度折减系数：在内力和位移的计算中，连梁刚度折减系数可取0.5；当结构位移由风荷载控制时，连梁刚度折减系数最好不小于0.8。

2.2优化框架剪力墙设计

框架剪力墙结构主要就是由梁柱构成的框架和部分剪力墙组成。框剪结构的剪力墙常为填充墙体，主要承受水平荷载和坚向荷载，适用于平面或竖向布置复杂、水平荷载大的高层建筑。框架剪力墙结构中的剪力墙，应该设计成周边有梁柱或者暗梁柱的带边框剪力墙。纵横向相邻剪力墙宜连接在一起形成L形、T形及矩形等，以增大剪力墙的刚度以及抗扭能力。此外，高层建筑剪力墙结构设计中，墙体在坚向布置时，需要注意剪力墙要贯通整个建筑的全高，保持建筑物上下刚度均匀连接。当高层建筑剪力墙坚向特性发生某种变化时，墙体自身的厚度和混凝土等级需要随之改变，当高度增加时，可以适当减少墙肢数量，降低建筑物的整体刚度。对于高层建筑中门窗等洞口布置时，需要注意避免在剪力墙端部设计，在剪力墙方向开设门窗时，应该进行坚向对齐布置，整个高层建筑的门窗长度宽度相同，确保建筑物墙体和连梁得到合理的分布。

2.3混凝土裂缝控制技术分析

对于框架剪力墙结构来说，在进行混凝土施工时（特别是大体积混凝土）会受到各种因素的影响而出现裂缝，可以采用如下几种方式对裂缝进行控制。第一，严格控制混凝土原材料的质量，确保所用原材料是合格的；第二，可以在混凝土配置过程中增加减水剂，有效降低混凝土中的水含量，增强混凝土的坚固性。第三，在施工过程中要严格控制温度变化，防止由于热胀冷缩而造成混凝土施工中出现气孔而引发裂缝的情况，减轻混凝土强度的影响。在操作过程中，施工人员可以利用电子式测温设备来检测混凝土相应构件的温度变化，从而有效控制温度对混凝土构件的影响。

2.4优化剪力墙结构连梁设计

在高层剪力墙结构中，连梁是一项关键的耗能构件，连梁常被称为结构抗震设计中的“保险丝”，它可以起到耗散地震能量的作用。所以一定要优化剪力墙结构连梁的设计，连梁的强剪弱弯应该反复多次验算，确保高层建筑在修建完毕后连梁的弯曲破坏比剪切破坏晚。除此之外，在实际施工过程中也不能随意加大连梁纵筋和箍筋，前者会导致无法满足“强剪弱弯”的要求，后者会导致剪切破坏提前发生。例如：当连梁的跨高比大于5时，刚度不能减少，需要按照框架梁的要求设计施工，此时可将跨高比为增加至6，解决刚度不减少导致剪力过大的情形，还可以减少钢筋混凝土的使用量，从而减少投资成本。

2.5钢筋工程的施工技术

钢筋工程的施工技术一直都是建筑物施工中的重要环节，但同样也会产生很多问题，比如材料选择的不合理会造成质量问题的出现，不仅影响剪力墙结构质量出现问题，甚至可能使建筑物整体结构出现质量问题。所以在施工时，必须要严格遵守钢筋的实用准则，按照结构设计进行钢筋的使用，施工中往往会存在一些安全隐患，所以必须严格遵守规定，尤其是对于钢筋原材料的选择，需要格外注意，对于钢筋工程的施工需要注意以下几个方面：（1）对钢筋的梁柱节点的处理：如今科技的发展为我们的生活提供了方便，电脑的精确同样可以运用到建筑施工中来，比如可以通过电脑模拟梁柱节点的施工放样，为整个施工提供精准的样板，这样可以大大的促进施工的进行，提高效率的同时保证施工的质量。在建筑施工整体中钢筋的使用最为普遍，因此对钢筋的处理也显得尤为重要，利用电脑的精准处理钢筋的节点问题也同样适合。有了电脑制作的精准的样板，在施工时就可以有效的开展施工，对于建筑物的细节的处理就可以有效的避免出现人为的失误，科学有效的进行快速施工。（2）施工人员与样板引路的互相配合：施工人员是影响工程施工的一个重要因素，只有当施工人员拥有较好的能力才能确保施工的顺利进行，工作人员与样板的规定相互配合，遵守样板的规定进行施工，就会使得工程整体显得有顺序，这样不仅可以减少失误的发生，减少安全隐患，也可以提高施工效率，加强工程质量。

3.结语

随着多年的发展和应用，框架剪力墙结构建筑施工技术得到了很好的优化，已经比较成熟。但是随着时代的进步以及要求的提升，框架剪力墙结构建设施工技术需要有进一步的提高。特别是随着国家节能减排以及环保等要求越来越高，框架剪力墙结构建筑施工技术更应该向着这些方向发展，相关技术人员和施工人员也要不断分析研究，推动框架剪力墙结构施工技术的提升，促进建筑质量发展。

参考文献

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