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分析高层建筑剪力墙结构连梁设计问题

【摘要】针对高层建筑剪力墙结构连梁设计相关内容,做了简单的论述.现阶段,高层建筑数量不断增加,使得建筑安全和质量问题,备受人们的关注.在建筑工程设计中,做好剪力墙结构连梁设计质量的把控,对保证建筑结构的安全性,满足建筑功能需求,有着积极的作用.现结合工程实践,总结剪力墙结构连梁设计要点.

【关键词】高层建筑；剪力墙；连梁设计；设计要点

从建筑发展趋势来说,高层建筑已经成为主流.高层建筑能够缓解土地资源压力,满足人们的建筑需求.不过在建设的过程中,存在着一定的难度.因为高层建筑设计不仅要注重质量,还需要做好安全性把控.基于此,深度分析此课题,提出设计质量把控策略,有着必要性.

1、剪力墙结构分析

从剪力墙设置方向来划分,包括平面剪力墙和筒体剪力墙.剪力墙特征如下：1）抗震能力强；

2）墙体刚度大.设计剪力墙结构,通常情况下墙体高度高,并且长度较长,一般采取钢筋混凝土浇筑法,随着高层建筑不断增加,剪力墙结构被广泛应用.从安全性和稳定性角度来说,剪力墙结构设计中,需要做好连梁设计的把控.对于框剪结构设计,要严格按照相关规范,合理选择材料,做好材料配比和强度的把控,进而保证连梁的抗剪能力.除此之外,要做好连梁高度和洞口宽度的把控.通过合理折减连梁高度,避免产生裂缝.

2、高层建筑剪力墙结构连梁设计实例分析

2.1 工程概述

以某模拟建筑工程为例,设计使用年限为50a,建筑抗震设防烈度为7 度,建筑主体结构为剪力墙,裙房部分为框架结构.建筑总面积为6325.36m2,东西向长度为41m,南北长度约为15.2m.建筑平面图如图1 所示.

2.2 设计指标

对于建筑主体剪力墙的布置,X 向的墙肢较长,Y 向墙肢中相对较长,墙肢尽量设计为T 形或者L 形.高度比要＞ 8.通过采取系列措施,保证剪力墙结构指标能够达到建筑规范.总体指标直接影响着建筑结构总体判别,若刚度过大,周期过短,极易增加地震效应,造成资源浪费[1].若刚度效小,建筑结构变形大,极易影响建筑物的使用性能.基于此,需要合理控制设计指标.

2.3 基础设计

由于埋深的要求,通常情况下高层建筑需要设置地下室.使用筏板基础,做好筏板厚度的把控,保证建筑结构的安全性以及工程建设效益.此建筑工程地上部分12 层,地下1 层.基于建筑勘察数据,筏板厚度选择为1000mm,考虑到建筑效益,经过计算,最终选择800mm.在选择基础形式时,要做好方案对比分析,选择最佳的基础方案.此建筑工程长度50m,超过了规范要求,即45m,基于此采取后浇带的方式,解决建筑结构过长问题.

2.4 剪力墙设计

此建筑剪力墙布置,刚心和质心x 向的位置相应；刚心和y 向的差为0.5m.采取此方案,不仅能够减少扭转效应,还能够保证经济性.将主梁布置在建筑剪力墙上,需要在对应的位置布置暗柱,实现弯矩控制.剪力墙参数如表1 所示.在外侧布置水平钢筋,在内侧布置竖向钢筋.按照高层建筑规范,设置构造边缘构件.

3、高层建筑剪力墙结构连梁设计问题的把控

3.1 严格按照规范设计

对于高层建筑剪力墙结构的设计,要严格按照相关规范,做好连梁设计的把控.对于跨高比小于5 的剪力墙结构连梁,要遵循设计标准,适当按照框架梁设计.剪跨比小于5 的连梁,受到竖向荷载作用,弯矩占据的比例小[2].受到水平荷载作用,极易产生反弯,极易产生剪切裂缝.在设计的过程中,对于不同跨高比的连梁构件,要使用合理的代号.对于建筑的抗震设计,要将墙肢的长度,控制在600mm 以上.对于腰筋的设计,其长度要大于墙体水平分布的钢筋.总的来说,开展剪力墙结构连梁设计,要严格按照高层建筑规范,做好优化分析,保证设计的质量.

3.2 塑性调幅连梁弯矩

在进行剪力墙结构连梁设计时,若采取其他方法,仍旧存在抗剪承载力超限问题,可以采取塑性调幅连梁弯矩的措施.需要注意的是,经过全部调幅后,弯矩设计值不可以小于调幅前的0.8倍或者0.5 倍,同时不可以低于风荷载作用下的弯矩.除此之外,要按照相关规定,对经过弯矩调幅后的剪力进行计算,同时验算抗剪承载力.开展高层建剪力墙结构连梁设计,受到各类因素的制约较大.连梁内力和剪力墙多少以及连梁刚度等,有着直接的关系.基于此,在进行连梁设计时,要做好各项因素的综合分析,进行统一协调,以保证设计结果的合理性以及科学性.

3.3 做好刚度和强度的把控

在进行高层建筑剪力墙结构连梁设计时,为了保证建筑的安全性和稳定性,需要做好刚度以及强度的把控.设计人员要明确楼层水平荷载承受的最大值,了解其侧压力承受能力.在其可承受范围内,明确高层建筑各楼层的强度和刚度.完成设计后,需要做好分析和检查工作,保证设计的合理性[3].对于连梁设计,要做好全面的把控,保证建筑的抗震性能,进而保证使用者的财产安全以及生命安全.在设计环节,要做好细部优化设计,保证建筑的安全性以及稳固性,确保浇板受力的均匀性.

3.4 做好常见问题的把控

在进行高层建筑剪力墙结构连梁设计时,要做好常见问题的把控,具体从以下方面入手：1）连梁刚度折减.受到连梁跨高度和墙肢刚度因素的影响,连梁的刚度极易发生变化.若连梁刚度减少,则会影响着建筑的抗震能力,当发生严重撞击时,极易发生倒塌事故.基于此,在设计的过程中,要合理折减连梁刚度.除此之外,考虑到地震的影响,连梁裂缝和变形问题常见.基于此,对于以风荷载为主要控制因素的高层建筑,要将连梁刚度折减系数控制在合理范围内,尽量选择最大值[4].对于以地震为主要控制因素的高层建筑,折减系数要＞ 0.55.高层建筑剪力墙结构连梁,在风载荷的作用下,可能会产生连梁的正截面刚度降低情况,极易引发结构变形.对于此问题,采取增加剪力墙厚度的方式,来提高其承载能力.2）连梁承载力.部分连梁刚度折减后,其承载力仍旧无法达到标准.对于此问题,可以适当降低连梁弯矩,即采取提高弯矩值的措施,来保证连梁的承载力.

3.5 合理选择连梁形式

为了能够达到高层建筑设计标准,对于剪力墙结构的连梁设计,要合理选择连梁形式.若使用型钢混凝土连梁,则需要按照高层建筑规范的具体要求,做好设计把控.通常情况下,此方法适用于超高层建筑剪力墙结构设计.由于型钢混凝土连梁具有复杂性,增加了施工难度,因此需要做好施工环节的把控.在进行设计时,要从建筑整体设计出发,做好综合分析来选择,保证设计的有效性[5].

结语：

综上所述,对于高层建筑剪力墙结构连梁设计,要注意折减问题、风荷载问题等.在设计过程中,做好常见问题的把控,尤其是刚度和强度的把控.合理选择连梁形式,应用BIM 技术优化设计,做好设计全方面的把控,保证设计的质量.

参考文献：

[1] 尹波. 试分析高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题[J]. 建筑工程技术与设计,2016(9).

[2] 萧伟峰. 高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题[J]. 城市建筑,2016(8):52-52.

[3] 姚冬晖. 高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题探讨[J]. 建筑工程技术与设计,2015(28).

[4] 冯运琴. 高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题[J]. 科技资讯,2013(18):59-60.

[5] 王丽红. 高层剪力墙结构连梁抗震设计中几个问题的探讨[J]. 黑龙江科技信息,2015(12):244-245.

作者简介：

王宏鑫(1985-10—）男,工程师,本科,主要从事结构设计工作.

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