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2結(jié)構(gòu)方案布置分析與選擇
原結(jié)構(gòu)方案采用一般的剪力墻結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)形式對于房屋高度不太大的小高層建筑來說,這種結(jié)構(gòu)會造成剛度過大,重量增加,導致地震反應過強,使得上部結(jié)構(gòu)和基礎造價提高。所以,為了有效提高經(jīng)濟指標,經(jīng)多方案論證,決定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢截面高度為厚度5～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu),和一般剪力墻相比,這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點在于:
1)墻肢較短,布置靈活,可調(diào)整性大,容易滿足建筑平面的要求。
2)減少了剪力墻而代之以輕質(zhì)砌體,結(jié)構(gòu)自重相應減輕,從而減小結(jié)構(gòu)整體剛度,增大振動周期,降低地震作用力。
3)墻肢高寬比較大,延性較好,對抗震有利。
4)連梁跨高比較大,以受彎破壞為主,地震作用下首先在弱連梁兩端出現(xiàn)塑性鉸,能起到很好的耗能作用。
5)墻肢的承載力得到了較充分的發(fā)揮。
目前,《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002已對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設計作出了規(guī)定。
在本住宅結(jié)構(gòu)平面布置中,盡量使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ,短肢剪力墻雙向布置,盡量拉通、對直,豎向布置中,力求規(guī)劃均勻,避免有過大的外挑、內(nèi)收,以及樓層剛度沿豎向突變,使整個房屋的抗側(cè)剛度中心靠近水平荷載合力的作用線,以免房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)建筑的平面布置,在房間、樓梯間、電梯間的四角,采用Z形、L形、T形或異形的墻肢。在設計過程中還應注意同周期的關(guān)系,使結(jié)構(gòu)的第一自振周期避開場地土的卓越周期,以免地基與結(jié)構(gòu)形成共振或類共振,既保證結(jié)構(gòu)在風和地震荷載作用下的變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),又要保證建筑物有相對合理的自振周期,做到結(jié)構(gòu)設計經(jīng)濟、合理且實用。
本方案根據(jù)上述分析并經(jīng)過多次調(diào)試,得到了4種結(jié)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)平面布置見圖2。剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度均為100mm。剪力墻、梁混凝土強度等級為C30。板的混凝土強度等級均為C25。主要連梁的尺寸大都為200mm×400mm。標準層樓板厚度為120mm,頂層樓板厚度為150mm,有別于肢長肢厚比不大于4.0的異形柱,短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要求控制在5~8范圍內(nèi),一般剪力墻的肢長肢厚比均大于8。值得注意的是,對肢長肢厚比為4~5范圍內(nèi)的墻肢,目前規(guī)范尚無明確條文規(guī)定其構(gòu)件類型,故設計時建議不要采用。
由于原方案的剪力墻過多,使底部剪力過大,使結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟,同時布置了少量鋼筋混凝土柱子,使結(jié)構(gòu)不是很合理。故方案1在一般剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎上去掉了構(gòu)造柱并減少了少量的剪力墻(見圖2a)。
在方案1基礎上適當?shù)臏p少一些剪力墻,從而使方案更經(jīng)濟,在調(diào)試過程中由于F軸剪力墻較少,從而使電梯間X方向的剪力墻承受過大的剪力造成超筋,故把電梯間X方向的剪力墻開洞口,使結(jié)構(gòu)X向的剛度減少。(見圖2b)
方案3是在方案2的基礎上改善了Y方向的剛度,使兩個方向的剛度相接近,使結(jié)構(gòu)更合理且均勻?qū)ΨQ(見圖2c)。
在方案3的基礎上把Y向的一些T型剪力墻變成一字型,雖然在多層、高層住宅設計中剪力墻結(jié)構(gòu)應盡量避免一字型,但由于該結(jié)構(gòu)的實際情況,所以采用了部分一字型(見圖2d)。
3上部結(jié)構(gòu)設計計算結(jié)果分析
3.1計算結(jié)果分析
從構(gòu)件力學特性上來說,短肢剪力墻的肢長與肢厚比≥5.0,更接近于剪力墻,故計算時將短肢剪力墻作為剪力墻而不是柱考慮應更合理。因此,結(jié)構(gòu)整體計算采用中國建筑科學研究院開發(fā)的SATWE程序(2003年版)進行。SATWE采用的是在每個節(jié)點有六個自由度的殼元基礎上凝聚而成的墻元模擬剪力墻墻元不僅具有平面內(nèi)剛度也具有平面外剛度,可以較好地模擬工程中剪力墻的真實受力狀態(tài),計算結(jié)果較精確;同時,對樓板SATWE可以考慮其彈性變形。雖然主樓結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則,立面也無剛度突變現(xiàn)象,但由于剛度較大的電梯井處筒體有點偏置,會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響,為了計算準確,地震作用計算考慮了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和5%偶然偏心的影響,取了27個振型計算。
1)自振周期的控制
考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的自振周期(計算時自振周期折減系數(shù)取0.8)如表1(只列了前6個)所示。從表1可得,方案4結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T3=0.9959s,平動為主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,滿足(JGJ3-2002)
第4.3.5條的規(guī)定。
2)結(jié)構(gòu)位移的控制
最大層間位移角(應≤1/1000)、最大水平位移與層平均位移的比值(不宜大于1.2,不應大于1.5)及最大層間位移與平均層間位移的比值(不宜大于1.2,不應大于1.5)見表2。從中可以看出,結(jié)構(gòu)在風荷載和地震作用下的位移均能很好地滿足規(guī)范限值。
3)剪重比控制
剪重比是反映結(jié)構(gòu)承受地震作用大小的指標之一,地震力計算不能偏大,但也不能太小。因為短肢剪力墻本身抵抗地震的能力較差,如果短肢剪力墻分配的地震力太大,則很有可能不滿足要求。本工程X方向的最小剪重比為4.50%,Y方向的最小剪重比為4.62%,根據(jù)“抗震規(guī)范”(5.2.5)條要求的X、Y向樓層最小剪重比均為3.20%,所以各層均滿足要求。
4)軸壓比是體現(xiàn)墻肢抵抗重力荷載代表值作用下的能力,“規(guī)范”對短肢剪力墻(尤其一字墻肢)要求更高一些。上述工程出現(xiàn)的短肢剪力墻軸壓比在0.20~0.45之間,軸壓比小于規(guī)范規(guī)定值。
3.2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性分析
為了與工程實際情況相符,假設混凝土的成本與混凝土的體積成正比,鋼筋的成本與鋼筋的體積成正比。在總造價上,暫不考慮模板及樓板等工程的造價影響。材料的單方造價混凝土為430元/m3,鋼筋4200元/t。表4為方案的經(jīng)濟指標匯總,由表4知,方案4比一般剪力墻結(jié)構(gòu)在總造價上要節(jié)約17.8%,使材料得到了充分的發(fā)揮。
4結(jié)語
本文針對小高層住宅的結(jié)構(gòu)特點,采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),在比普通剪力墻結(jié)構(gòu)方案節(jié)省投資17.8%的情況下,使結(jié)構(gòu)受力更合理,整體變形能力和結(jié)構(gòu)吸能能力對抗震更為有利。本工程剪力墻結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)是建筑平面外邊緣及角點處的墻肢,因而設計時在以上部位布置L型或一字型短肢墻,受條件所限也出現(xiàn)了少量一字型短肢墻,設計時嚴格控制其軸壓比<0.6,且相差不應太懸殊,避免墻肢應力差異過大。高層建筑中的連梁是一個耗能構(gòu)件,對抗震不利。多、高層結(jié)構(gòu)設計中允許連梁的剛度有所下降。但應注意短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻肢剛度相對較小,連接各墻肢的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應在計算的總體中將連梁的剛度大幅下調(diào),使其設計內(nèi)力降低,應按普通框架梁的要求進行設計。
參考文獻:
[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中國建筑工業(yè)出版社,20021.
[2]建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001,1.
2剪力墻結(jié)構(gòu)的設計原則
剪力墻的特點是外平面承載力小，內(nèi)平面承載力大，外平面剛度小，內(nèi)平面剛度大，因此，當剪力墻和外平面方向的梁連接時，會產(chǎn)生墻肢平面外彎矩，因此，在設計過程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時，要盡量沿著主軸的方向進行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現(xiàn)拉通對直的現(xiàn)象;在進行抗震設計時，要盡量保證兩個方向的側(cè)向剛度相同，并且剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量簡單，防止出現(xiàn)單向有墻的情況，同時要盡量保證各個方向的剪力墻分布均勻，從而充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的工作性能。剪力墻的數(shù)量要科學、合理，如果剪力墻比較多，會增加抗側(cè)力的剛度，從而引起震力和重力的增加;如果剪力墻數(shù)量比較少，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力則會減小。
3建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)設計的應用
3．1剪力墻平面布置
在進行剪力墻平面布置時，要盡量防止出現(xiàn)單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進行雙向、多向布置;剪力墻的抗側(cè)力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力，可以適當?shù)脑黾蛹袅Φ拈g距，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度合適。設計人員可以根據(jù)經(jīng)驗公式T=(0．05－0．06)n(其中n為層數(shù))，計算出T值，從而判斷剪力墻的數(shù)量及側(cè)向剛度。如果計算結(jié)果T比搭模計算周期T1大，則可以適當?shù)脑黾蛹袅Φ臄?shù)量;如果計算結(jié)果T比搭模計算周期T1小，則說明剪力墻比較多，可以適當?shù)臏p少剪力墻的數(shù)量或者鑿開一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。
3．2約束邊緣構(gòu)件處理
無約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會減少一倍，對地震能量的消耗能力就會減少20%，因此，在設計剪力墻結(jié)構(gòu)時，要根據(jù)不同級別的剪力墻軸壓比，選用相對應的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對于一級剪力墻和二級剪力墻結(jié)構(gòu)，當剪力墻底部加強部位上面的普通部位和三級、四級非抗震設計建筑底部加強部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時，要設置構(gòu)造邊緣構(gòu)件;當一級剪力墻和二級剪力墻結(jié)構(gòu)，當剪力墻底部加強部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設置約束邊緣構(gòu)件。
3．3剪力墻墻身鋼筋
在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時，一般情況下，對于四級抗震設計和非抗震設計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0．20%;對于一級、二級、三級抗震設計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0．25%。
3．4剪力墻連梁問題
在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在水平荷載的作用下，墻肢會發(fā)生變形，從而引起連梁產(chǎn)生內(nèi)力，這時連梁端部的內(nèi)力會減小連接墻肢產(chǎn)生的變形內(nèi)力，從而約束墻肢變形，連梁對剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要，因此，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時，要注意連梁問題的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見的問題，其本質(zhì)是剪力剪壓比無法滿足相關(guān)要求，當墻段比較長時，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段;當墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時，墻肢處連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象后，可以采用以下幾種方法進行處理:(1)可以通過調(diào)整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進行處理;(2)根據(jù)實際情況，適當?shù)臏p少連梁截面高度;(3)當連梁破壞對垂直方向的荷載影響不大時，可以從地震作用的角度進行思考，放棄使用該連梁，計算獨立墻肢在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋則應按照兩次計算得出的大內(nèi)力進行。
4建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的要求
4．1平面結(jié)構(gòu)布置
平面結(jié)構(gòu)要具有良好的整體性，同時要做到簡單、均勻?qū)ΨQ、規(guī)則，對于長度、寬度比較大，或者不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，要設置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結(jié)構(gòu)的整體性，為增強抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對于質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心偏差比較大的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，受扭轉(zhuǎn)力的影響會產(chǎn)生巨大的破壞，因此，在設計過程中要注意盡量將質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心重合在一起。
中圖分類號： TU398+.2 文獻標識碼： A 文章編號：
一 前言
由于科學技術(shù)的進步和人們生產(chǎn)生活方式的改變，人們對建筑結(jié)構(gòu)設計的要求也越來越高，隨著建筑結(jié)構(gòu)設計理論的逐漸完善，剪力墻結(jié)構(gòu)憑借著剛度大，可以有效的減少側(cè)移，建筑結(jié)構(gòu)抗震性能很好，可以保證建筑的安穩(wěn)和穩(wěn)定性，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設計中被廣泛的推廣運用，為我國的經(jīng)濟發(fā)展和人們生活質(zhì)量的改善提供了強大的動力。因此，加強剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用探究，有著十分重大的意義。筆者將從結(jié)合多年的施工經(jīng)驗，對高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設計的基本原則，墻肢分類，設置，邊緣構(gòu)件的布置，和連梁的設計等多方面做出分析，并提出剪力墻結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化措施。
二 墻肢的分類和結(jié)構(gòu)布置
2.1墻肢的分類
在剪力墻的分類中，最重要的分類依據(jù)是墻肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墻和一般剪力墻兩種，同時，也可以根據(jù)墻面的開洞大小分為整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架等幾種類型。
2.2厚度選擇
剪力墻的墻肢厚度關(guān)系到剪力墻出平面的的穩(wěn)定性和剛度。因此，在選擇時候，一定要遵守相關(guān)的技術(shù)規(guī)程。在住宅建筑的設計中，填充墻的厚度和剪力墻的厚度相同，多會選取兩百毫米左右。如果高層建筑沒有地下室，在進行剪力墻的設計時候，可以在綜合考慮到建筑結(jié)構(gòu)平面的基礎上，減少一字型的剪力墻結(jié)構(gòu)設計，多采用十字形等形狀。這樣既可以使得翼緣長度大于其厚度，讓建筑結(jié)構(gòu)抗震性能更好的發(fā)揮，同時也可以滿足建筑設計的美觀性和實用性。
2.3剪力墻的結(jié)構(gòu)布置
隨著建筑越來越高，建筑的綜合性能也日漸提升，因此，建筑設計中，應該使得建筑具有很好的空間工作性能。因此，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時候，應該采用雙向布置，科學合理的構(gòu)成建筑結(jié)構(gòu)的空間性能。同時，由于對建筑的抗震性能有了更高的要求，因此，在剪力墻設計時候，嚴禁在需要抗震設防區(qū)域使用單向剪力墻設計。在進行剪力墻設計時，要保證平面均勻分布，剛度中心要和建筑的整體質(zhì)心相重合或者是盡量靠近，如此可以很大程度上減小扭轉(zhuǎn)效應。
如果剛度中心和質(zhì)心相距很遠，可以改變墻肢長度和連梁的高度調(diào)整剛心位置。在進行建筑結(jié)構(gòu)設計中，剪力墻由于抗側(cè)剛度很大，整體結(jié)構(gòu)的自振周期很短，使得整體建筑受到的水平地震作用很大，不利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，因此，可以綜合考慮到剪力墻的抗側(cè)剛度和承載力，減小墻體的縱橫厚度，加大墻體之間的距離，或者是合理減少墻體的總體數(shù)量，如此，可以達到降低墻體自身重量的目的。同時，可以降低墻體的整體水平地震的剪力和彎矩程度。
三 連梁的設計布置
連梁的跨高以及截面的尺寸會受到各種條件的影響和限制，因此，在剪力墻的連梁設計中，會因為設計的不合理，容易出現(xiàn)連梁承載力或者是連梁的界面難以達到相關(guān)規(guī)定的標準，從而既會影響到工程的施工，又會影響到工程的質(zhì)量。因此，要綜合多種情況，進行設計和處理。
3.1提高混凝土等級
為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規(guī)定標準，可以合理的提高剪力墻的混凝土的等級，當混凝土的等級得到提升，混凝土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達到控制目標。
3.2增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度
在進行連梁的設計中，為了達到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以選擇擴大剪力墻所開洞口的寬度，也就是增加連梁的總體跨度，從而使的連梁的高度降低。使得連梁的承載力保證在一定的標準范圍內(nèi)。
3.3對連梁的剛度進行折減
連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減小，內(nèi)力重分布。因此，在開始進行結(jié)構(gòu)整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。高規(guī)中解釋說高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用彈性剛度參與整體分析，但抗震設計的剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度相對墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設計困難。因此，可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當開裂而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上。
3.4增加剪力墻的厚度
在進行連梁設計時，可以增加剪力墻的厚度，使得連梁的截面寬度變大，不僅僅可以讓建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度變大，也使得地震產(chǎn)生的內(nèi)力作用變得更大，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。
四 剪力墻結(jié)構(gòu)計算和設計的優(yōu)化的措施
4.1剪力墻結(jié)構(gòu)計算方面的優(yōu)化
4.1.1樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下，盡可能減少剪力墻的布置，以大開間剪力墻布置方案為目標，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度使樓層最小剪力系數(shù)接近規(guī)范限值，這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入同時降低工程造價。
4.1.2樓層最大層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定在計算多地震作用的樓層最大層間位移時，以樓間彎曲變形為主，計入扭轉(zhuǎn)變形，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，因此，對于高層建筑應盡可能扭轉(zhuǎn)變形最小，但又不能僅根據(jù)這些層間位移不夠，不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度。在實際工程設計中，有些設計人員一看到某一方向?qū)娱g位移不能滿足規(guī)范要求，就不斷地增加該項的側(cè)向剛度，此舉雖然可以解決問題，但應該注意此時結(jié)構(gòu)的剪重比，若與規(guī)范限制接近則可行，若剪重比已經(jīng)較大，則不應一味地增加也要學會減小對應一側(cè)的結(jié)構(gòu)剛度，使其剪重比減小，地震作用減小，同樣可以達到較好的效果。
4.2剪力墻結(jié)構(gòu)設計方面的優(yōu)化
4.2.1剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻的豎向剛度應均勻，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。應力分布比較規(guī)則，又與當前普遍應用的計算簡圖較為符合，設計結(jié)果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設置，當剪力墻的洞口布置出現(xiàn)錯洞，疊合錯洞時，墻內(nèi)配筋應構(gòu)成框架形式。
4.2.1剪力墻的特點是平面內(nèi)剛度及承重力大，而平面外剛度及承載力都相對很小，應控制剪力墻平面外的彎矩，保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性。當剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應采取足夠的措施減少梁端部彎矩對墻的不利影響。
五 結(jié)束語
總之，剪力墻結(jié)構(gòu)在我國建筑行業(yè)的廣泛運用，既可以大力推進我國建筑質(zhì)量的提高，又可為我國的社會主義和諧社會奠定強大的基礎，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時候，必須綜合考慮多方面因素，嚴格遵守設計規(guī)程，進而保證設計的科學合理。
參考文獻；
[1] 李成華 剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用分析 [期刊論文] 《城市建設》 -2009年35期
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
1.項目實例
某高層住宅辦公樓，地下為兩層地下車庫，地上為 30 層公寓住宅，建筑總高度為 95.8m，建筑長寬比為 3.6，高寬比為 2.7。 該建筑經(jīng)過論證最終采用剪力墻結(jié)構(gòu)類型， 由剪力墻結(jié)構(gòu)來直接承受建筑物的水平以及豎向荷載。 由于剪力墻結(jié)構(gòu)其墻體全部由鋼筋混凝土所構(gòu)成，因此其自身平面內(nèi)具有較大的抗側(cè)剛度，能夠有效地抵抗較大的水平側(cè)向力。在水平荷載作用下，剪力墻結(jié)構(gòu)將主要產(chǎn)生彎曲型的變形。 以下將結(jié)合該項目來進一步探討剪力墻結(jié)構(gòu)的設計及其技術(shù)要點。
2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置技巧
合理地剪力墻布置將決定剪力墻結(jié)構(gòu)計算計算結(jié)果是否能滿足規(guī)范要求，而且將決定著結(jié)構(gòu)是否為最優(yōu)結(jié)構(gòu)體系，這一切又決定著結(jié)構(gòu)的整體經(jīng)濟效益。 對于一般剪力墻布置來說，其應當主要沿主軸方向布置，而針對巨型、L 形、T 形等建筑平面，則可采用沿兩個軸線方向布置。同時在布置剪力墻時，應盡量避免出現(xiàn)只有單向有墻的情況，同時對內(nèi)外剪力墻采取拉通對直設置。另外對于剪力墻的布置并不是剪力墻越多越好，合理地布置剪力墻數(shù)目是關(guān)鍵， 同時還應當滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心的重合，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。 這就要合理充分掌握剪力墻布置間距來體現(xiàn)。 剪力墻布置間距適中將有助于發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件作用，而且還可以合理地增大結(jié)構(gòu)的利用空間。 對于剪力墻布置間距過少，則會導致結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度過大，造成結(jié)構(gòu)的不經(jīng)濟性。再次，對于剪力墻上難以避免的洞口，鑒于洞口大小、位置以及數(shù)量對高層建筑剪力墻的受力影響很大，因此對于剪力墻上的門窗洞口布置應當上下對齊，明確墻肢和連梁的位置，且剛度相差不大，應避免三個以上的洞口集中于同一個十字交叉墻附近。 另外，由于剪力墻中的連梁剛度較弱，不宜將樓面主梁支承載在連梁上。對于本項目來說，本項目建筑用途為住宅公寓，抗震設防烈度為8 度，設計地震分組為一組，建筑場地類別為二類，設計基本地震加速度為 0.20g，基本風壓（50 年一遇）為 0.65kN/㎡，地面粗糙度為 A 類，結(jié)構(gòu)設計合理使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，主樓地基基礎設計等級為甲級。 該建筑體型對住宅平面布置有利，對底部公共建筑設施也易于布置，經(jīng)反復分析和試算，最終確定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設計要點
剪力墻作為一種具有較大剛度、整體性好、抗側(cè)力好的結(jié)構(gòu)類型，從工程實踐表明，對于不合理的剪力墻結(jié)構(gòu)設計將會造成結(jié)構(gòu)成本的增加以及結(jié)構(gòu)的不安全性。 結(jié)合實踐經(jīng)驗，筆者提出剪力墻結(jié)構(gòu)設計中重要的幾點設計要點如下：（1）對于地震效果較大的情況下，單純地提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這將造成基礎以及剪力墻結(jié)構(gòu)的成本增加。（2）應合理布置剪力墻數(shù)量，過多的剪力墻數(shù)量將增加結(jié)構(gòu)主體重量同時造成工程浪費。 （3）嚴格按照規(guī)范要求來進行剪力墻的構(gòu)造配筋，配筋率的過低將會造成剪力墻結(jié)構(gòu)延性較差。（4）合理設計剪力墻的墻長及其墻厚，避免出現(xiàn)墻肢承載力得不到有效發(fā)揮。綜上所述，對于剪力墻結(jié)構(gòu)設計一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，同時還需兼顧結(jié)構(gòu)成本的優(yōu)化。
2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設計
對于剪力墻結(jié)構(gòu)設計來說， 不僅僅應滿足結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果要求，同時還應滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，構(gòu)造要求對于保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性等具有重要意義。本高層結(jié)構(gòu)在構(gòu)造設計上，根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，還應在結(jié)構(gòu)設計時采取如下措施：
（1）除注明者外，剪力墻墻體水平鋼筋放在外側(cè)；墻體鋼筋網(wǎng)之間設直徑 8@600x600 拉筋； 剪力墻墻體水平鋼筋不得代替暗柱箍筋的設置。 當墻或墻的一個墻肢全長按暗柱設計時，則此墻或墻肢不再設墻體水平筋，配置暗柱箍筋即可。
（2）連梁應沿整個梁高設置側(cè)面縱筋（腰筋）；除特殊標注外，連梁腰筋按墻體水平筋拉通。
（3）樓板內(nèi)設備預埋管上方無板上部鋼筋時，沿預埋管走向設置板面附加鋼筋網(wǎng)帶，鋼筋網(wǎng)帶取直徑 6@150x200，最外排預埋鋼管中心至鋼絲網(wǎng)帶邊緣水平距離 150。
（4）當電梯基坑未落在結(jié)構(gòu)底板（或基礎）上，且基坑板下未設置實心柱墩延伸到結(jié)構(gòu)底板（或基礎）時，基坑厚度應不小于 250mm；對于落地導軌，其每處支撐點各設置 300x300x250（厚）的 C30 鋼筋混凝土墊塊，罩面鋼筋網(wǎng)直徑 12@100x100 且往下彎折至基坑板頂面。
（5）梁上部縱向鋼筋水平方向的凈距，不應小于 30 和 1.5d（d 為較大鋼筋直徑）；下部縱向鋼筋水平方向的凈距不應小于 25 和 d。 下部縱向鋼筋多于兩層時，兩層以上鋼筋的水平中距比下面兩層的中距離增大一倍。 各層鋼筋之間的豎向凈間距取 25 和 d 之中的較大值；
（6）當上部墻柱伸入地面與土體接觸、或其中一段墻柱臨水時，無論其外表面是否設置了建筑防水層，墻柱迎水面、接觸土體面的縱筋保護層應按上部結(jié)構(gòu)的保護層厚度增加 30（墻）、20（柱）。
3.剪力墻結(jié)構(gòu)計算分析
對本工程剪力墻結(jié)構(gòu)通過采取 SATWE 有限元分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移進行分析。對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中跨高比較大的與柱墻相接梁以及某些連梁， 該梁的重力作用效應比水平風或水平地震作用效應更加明顯，此時需考慮梁剛度的折減，以控制正常使用時梁裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 另外，高層建筑樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰點層側(cè)向剛度平均值的 80%。 經(jīng)過采取一系列的計算，計算結(jié)果表明，本結(jié)構(gòu)各項結(jié)果均應在正常范圍之內(nèi)，既滿足規(guī)范要求，又符合以下三點規(guī)律：（1）柱、剪力墻的軸力設計值均為壓力；（2）柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋：（3）梁基本無超筋，剪力墻、連梁均滿足界面抗剪扭的要求。
4.結(jié)語
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的主旨是發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)剛度大、美觀等特點，且又能解決高建筑成本等問題。 隨著建筑不斷的復雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，其被廣泛應用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。 文章通過結(jié)合高層結(jié)構(gòu)設計實例， 借此探討了剪力墻結(jié)構(gòu)設計的基本要求、布置原則等，同時提出高層建筑混凝土剪力墻設計的相關(guān)要點，為同行提供實例借鑒?？?/p>
【參考文獻】
Abstract： paper first part of the frame supported shear wall structure made a brief overview, and then analyzes some of the shear wall structure supported frame design points. In the right part of the frame supported shear wall design, it should reduce the conversion, make overall planning. Meanwhile, in the design of the time to pay attention to maintaining the stability of the overall structure of a large space, as far as possible in the design calculations to be accurate and comprehensive section. Finally, the paper recommends seismic design of high-rise buildings should be performance-based seismic design, and gives the right part of the frame supported shear wall structure seismic design requirements and strategies.
Key words： section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy
中圖分類號：TU398+.2 文章標識碼：A
0 引言
隨著我國經(jīng)濟及社會的快速發(fā)展，我國城市化率越來越高，城市有限的空間及土地資源已經(jīng)很難滿足人們的需求，因此為了爭取更大的建筑空間，高層建筑越來越多。同時，為了更為有效地利用地面的空間，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設計越來越多地應用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設計中。基于此論文對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設計與抗震策略進行了較為系統(tǒng)的研究。
1、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)概述
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)，具有底部大的特點，因此也被稱為底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。從這個界定可以看出部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)通常在高層或多層剪力墻結(jié)構(gòu)的底部，這種結(jié)構(gòu)的設計一般是根據(jù)實際需要，為增加底部空間的使用功能而設置的[1]。所以上層建筑的部分剪力墻不能沿用到底層，不然的話會影響底層空間的使用效率，甚至有些底層的建筑空間在設計之處就已經(jīng)規(guī)劃好用途。所以在建筑的設計過程中就要設計一個結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來減少建筑底層的壓力[2]。而轉(zhuǎn)換層下面的一層，即建筑的底層則稱為框支層，框支層中的貫穿上下層的墻則是剪力墻。同時，界定建筑的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的時候，不僅要看其抗側(cè)剛度，還要整個結(jié)構(gòu)的特點，看是不是形成了薄弱層，抗側(cè)剛度是不是發(fā)生了突變等情況。不能僅僅依據(jù)建筑的豎向構(gòu)件有沒有貫通落地。
2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設計要點分析
通過上面的分析可以看出，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的界定是有一定的規(guī)范的，并不是所有的貫穿轉(zhuǎn)換層與底層的墻面都屬于部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，還要觀察整個建筑本身的特點。所以在進行部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設計的時候要注意以下幾個要點。
（1）在對部分框支剪力墻進行設計的時候，應該減少轉(zhuǎn)換，盡可能采用上下主體豎向布置的方式，以保證主體間的連續(xù)貫通。特別是在設計框架—核心筒結(jié)構(gòu)時，要盡量保證核心筒可以上下貫通，這樣可以保證設計的安全性及可靠性。
（2）在設計時要注重統(tǒng)籌規(guī)劃，不要將各部分獨立開來，各構(gòu)件間的關(guān)系及布置要主次分明，傳力直接，這樣便于施工，同時減少識圖錯誤的概率。而在轉(zhuǎn)換層上下主體的豎向結(jié)構(gòu)設計時，要盡量減小水平方向傳力的影響，避免多級復雜的轉(zhuǎn)換，這樣可以有效地保證水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的傳力比較直接。
（3）在設計的時候要加強轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)的剛度，這樣就可以有效地保證下部的大空間整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)之間的剛度及變形度也會比較接近。
（4）在部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設計的計算階段，最為重要的一點就是要全面而且要確保準確，如果計算及計算結(jié)果出了問題，將會嚴重影響整棟建筑的質(zhì)量。而且要特別注意將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)的一個重要的組成，并采用正確的計算模型進行計算。
3、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計
我國地域廣闊，橫跨環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶，所以地震活動比較頻繁，而且強度比較大，同時地震常發(fā)地區(qū)分布廣，可以說我國是一個震災嚴重的國家[3],所以建筑防震性能的設計非常重要。
3.1 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設計概述
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計主要是為應對地震發(fā)生而進行的一種設計，這種設計是在地震發(fā)生的假設前提下進行的。我國高層建筑的城市幾乎都在抗震設防范圍之內(nèi)，因此部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計是部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設計的一項極為重要的內(nèi)容。一般來說地面運動主要有三種運用描述方式，即強度、頻譜和持時。而地震的強度是由振幅來表示，振幅對建筑的破環(huán)程度跟很多因素有關(guān)，比如說時間、速度、加速度，還有建筑本身的特性。所以在進行抗震設計的時候要綜合考慮多方面的因素。
3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計要求分析
我國為了更好地預防地震災害，對建筑的抗震設計做了一系列的規(guī)定。上世紀80年代的抗震設防目標是“小震不壞、中震可修、大震不倒” [4]，但隨著我國經(jīng)濟及技術(shù)的發(fā)展，我國在2010年對建筑的抗震設防目標進行了修改，并給定了具體的抗震設計方法，表3-1是常規(guī)的設計方法與抗震設計方法的對比表（表3-1）。通過兩種抗震設計的防震目標、實施方法及實踐運用方面的對比可以發(fā)現(xiàn)，我國明顯加大了地震災害的預防力度?；谛阅艿目拐鹪O計雖然運用還不夠廣泛，但是對新技術(shù)、新材料的適應性比較好，而且也滿足社會發(fā)展的趨勢，未來的運用潛力比較大。同時，基于性能的抗震設計可以增加結(jié)構(gòu)概念設計的內(nèi)容，比如剛度盡量對稱，框支轉(zhuǎn)換梁上墻體盡量居中布置，從初設階段將一些對結(jié)構(gòu)不利的東西規(guī)避掉。綜上所述，對于現(xiàn)代高層建筑的抗震設計應采用基于性能的抗震設計方案。
表 3-1 常規(guī)設計方法與性能設計方法的對比分析表
3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計策略分析
通過上面的分析，論文對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計應該采用基于性能的抗震設計方案。因為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)基本上都是高層建筑，采用的基本上都是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身就具有良好的抗震性。導致抗震災害形成的原因大都是由于建筑物的造型與建筑的抗震性能不協(xié)調(diào)導致的。所以在設計的過程中要特別關(guān)注這兩部分的設計。
（1）建筑體型的抗震設計策略分析
對于建筑體型的設計主要關(guān)系到的是建筑的布局及體量等方面的設計，這也是建筑設計的一個重要的部分。很多設計師在設計的時候由于太過于關(guān)注建筑的造型及建筑本身的使用價值，很容易忽視建筑體型與建筑抗震性能之間的關(guān)系。所以在設計的過程中，設計者應該科學地設計建筑的空間體量，包括建筑的高度、比例，建筑的對稱性，還要關(guān)注建筑的轉(zhuǎn)角的設計，同時建筑周邊的抗力，建筑整體的均衡性等方面都要進行綜合的考慮。
（2）建筑立面的抗震設計策略分析
建筑立面通常來說都是由大量的建筑部件組成的，所以建筑立面的設計要關(guān)注的主要是立面材料的選擇，部件之間的比例的設計，還有其尺寸大小的控制等方面。而從抗震的角度來說，建筑的設計則要關(guān)注以下幾個要點。首先，在設計的時候，不能孤立地進行孤立面的設計，而應該將正立面、側(cè)立面及背立面各個立體面之間協(xié)調(diào)起來，是他們之間得到統(tǒng)一，從而形成一個完整的整體。同時，要注意立面的空間效果和立面各部件之間的均衡性和規(guī)則性。
4、結(jié)語
通過論文的分析可以看出，隨著城市化進程的進一步推進，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)越來越多地應用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設計中，建筑防震性能的設計十分重要。而且在設計的過程中要減少建筑部件間的轉(zhuǎn)換，采用合理的布置方式，以保證建筑的安全性。同時，要注重設計的統(tǒng)籌規(guī)劃，將建筑的各部件之間有機地聯(lián)系起來，以實現(xiàn)建筑的整體性和統(tǒng)一性。在分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計要采用抗震設計方法，并對建筑物的造型及立面的進行抗震設計。最后，希望論文的研究為相關(guān)工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價值。
【參考文獻】
[1] 京浩.建筑抗震鑒定與加固[M].中國水利水電出版社,2010.
一、高層建筑設計結(jié)構(gòu)類型時存在的問題及解決方法
1、 在選擇建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型時要科學合理
存在的問題：
建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型決定著建筑結(jié)構(gòu)設計的整體走向，現(xiàn)在很多設計師在設計結(jié)構(gòu)構(gòu)型時，沒有考慮到各方面的問題，導致最終的建筑設計在整體上不能滿足用戶需求。
解決方法：
在布置高層建筑的結(jié)構(gòu)平面時應該遵循對稱、規(guī)則、簡單的原則，防止出現(xiàn)狹長的縮頸位置和應急過于集中的凹角部位，此外，還應該防止樓梯的電梯部位出現(xiàn)偏置而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的后果。在設計豎向體型時，應防止過于外挑，并且內(nèi)收也要適度，剛度也要均勻的變化，切忌出現(xiàn)應力過于集中。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中有了專門的內(nèi)容在敘述建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)型的規(guī)則性，比如：豎向結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則性等等，在審定建筑設計方案中，堅決摒棄不符合規(guī)則的設計圖。因此，建筑結(jié)構(gòu)設計工程師在設計建筑構(gòu)型時必須要遵循這些規(guī)則，如果在設計過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題或者碰到了難題，就應該及時向建筑專業(yè)交流溝通，盡最大的努力選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，以免給工程的后續(xù)工作帶了不必要的麻煩。
2、 房屋最適高度和高寬比
存在的問題：
房屋的最適高度和高寬比直接影響著人們在使用過程中的心理感受，最適的高度和高寬比能給人一種舒適的感覺，并且還能增強建筑結(jié)構(gòu)的安全性。而目前，很多設計師在設計房屋的最適高度和高寬比時，過于片面地追求單一方面的因素，而使房屋的高度和高寬比不能達到最佳。
解決方法：
在高層建筑設計規(guī)范和抗震規(guī)范中明確指出，應該嚴格限制高層建筑的總高度，以前是將高層建筑的總高度限制值設定成A級，但是現(xiàn)在將建筑的限制高度設定成B級，所以必須嚴格控制高層建筑的結(jié)構(gòu)設計高度，從多方面綜合考慮，如果高層建筑的高度超出了限定值B級，那么就要改變結(jié)構(gòu)設計方案和處理手段。在建筑結(jié)構(gòu)設計實踐中，經(jīng)常會發(fā)生因設計高度超過B級高度導致在審查設計圖時，沒有通過直接作廢，就又需要重新設計，這就嚴重影響到建筑的整體規(guī)劃和建設周期。高層建筑的高寬比直接控制著建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、剛度、載重能力以及經(jīng)濟合理性，不同高度的高層建筑有著各不相同的高寬比限制值。然而，在設計一些結(jié)構(gòu)比較復雜的高層建筑過程中，怎樣準確地確定一個科學合理的高寬比是一個比較困難的工作。通常在計算時，能夠根據(jù)需要考慮的方向的的最小投影寬度，針對建筑物中有一些的小的突出部位，例如樓電梯間，這就不在計算的寬度范圍之內(nèi)。針對有些高層建筑物附帶了裙房，如果裙房的剛度和面積相對于上部的塔樓的剛度和面積過于大時，此時在寬度比的計算過程中就可以直接考慮裙房上面的部位。
3、重視短肢剪力墻的設置
存在的問題：
短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)受力方面起到了十分重大的作用，現(xiàn)在的很多建筑的意外倒塌事故，都是由短肢剪力墻的受力不均勻引起的。
解決方法：
短肢剪力墻所指的是墻肢截面高度和厚度的比值是5～8的剪力墻。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在最近幾年出現(xiàn)的，它既對住宅建筑的合理布置有利，還能使建筑結(jié)構(gòu)的自重得到一定程度的減輕，然而，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，剪力墻的肢不能過于短小，這是由于短肢剪力墻有著比較差的抗地震能力，在地震多發(fā)區(qū)的實際應用很少，鑒于安全方面，高層建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻不能全部采用短肢剪力墻。如果斷肢剪力墻設置太多，就應該增加設置一些筒體或者常規(guī)性的剪力墻，這二者之間共同受力，形成堅固的剪力墻結(jié)構(gòu)，此外，高層建筑規(guī)范中還對短肢剪力墻的使用有了一些特別的限制，比如：抗震等級、縱向鋼筋的總配筋率、最大高度等，所以，短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)設計中應該少使用或者不適用為宜，不能因為了方便于施工而設計錯誤。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)的分析與計算方法
1、 在整體計算建筑結(jié)構(gòu)時要選擇正確的軟件
現(xiàn)在大家普遍采用的計算軟件包括：TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而，因為不同的軟件所使用的計算模型都是各不相同的，所以要根據(jù)建筑高度、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)體系等來正確選擇合適的軟件版本進行設計。所以計算得出的結(jié)果有一些不同。因此，在計算和分析高層建筑的整體結(jié)構(gòu)時，必須要綜合考慮到建筑結(jié)構(gòu)的高度和構(gòu)型來正確選擇計算軟件，以便能夠保證計算結(jié)果的精準性，有時可以使用多個不同的軟件來計算，然后工程設計師再仔細分析這些不同的結(jié)果，找出適合參考且合理的結(jié)果。否則，一旦選擇了不恰當?shù)挠嬎丬浖?，不僅會消耗設計者大量的精力和時間，影響到建設周期，還將有可能使建筑結(jié)構(gòu)存在一系列的安全隱患。
2、應該具有充足的振性數(shù)目
在新的高層建筑規(guī)范中，提出了振型參與系數(shù)的概念，還清楚地指出了這個參數(shù)的額定值。又因為在之前的高層建筑規(guī)范中，沒有明確指出振型參與系數(shù)該方面的內(nèi)容，即使有的指出了此概念，沒有清楚的指出這個參數(shù)的額定值，所以，在分析和計算時期，就應該正確判斷確立出這個參數(shù)，再進行有效地調(diào)整振型參與系數(shù)的最終取值。
3、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算和設計
在高層建筑的結(jié)構(gòu)設計中，通常會有一些因為建筑的功能和美觀方面的要求而非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。特別是在設計高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件過程中，因為高層建筑有著比較大的風荷載和地震作用，所以，就一定要根據(jù)新的高層建筑規(guī)范中的要求老計算和處理非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以免造成惡劣的影響。
三、總結(jié)
高層建筑的結(jié)構(gòu)設計是一項比較復雜且耗時長的工作，在設計過程中，稍不留意就會出現(xiàn)一些或大或小的錯誤，從而會給建筑結(jié)構(gòu)的后期施工帶了一系列的安全隱患，一旦發(fā)生安全事故，將會給建設單位帶了嚴重的損失。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設計人員應該嚴格按照新的高層建筑規(guī)范進行設計方案，并且還要認真考慮高層建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，在通過仔細的分析計算來得出最終比較完美的設計圖，這樣既能保證建筑物的安全性能，還能給建設單位帶來豐厚的利潤。在設計過程中，若遇到了一些阻礙，就應該及時和建筑師商討，實現(xiàn)資源共享、技術(shù)共享。
參考文獻：
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中圖分類號：TU2文獻標識碼：A
1 引言
1.1高層建筑的定義
超過一定層數(shù)或高度的建筑將成為高層建筑。高層建筑的起點高度或?qū)訑?shù)，各國規(guī)定不一，且多無絕對、嚴格的標準。
（1） 我國對高層定義 。在我國，舊規(guī)范規(guī)定：8層以上的建筑都被稱為高層建筑，而目前，接近20層的稱為中高層，30層左右接近100m稱為高層建筑，而50層左右200m以上稱為超高層。在新《高規(guī)》即《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3－2002）里規(guī)定：10層及10層以上或高度超過28m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稱為高層建筑結(jié)構(gòu)。當建筑高度超過100m時，稱為超高層建筑。我國的房屋一般8層以上就需要設置電梯，對10層以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火規(guī)范，因此我國的《民用建筑設計通則》（GB 50352—2005）、《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB 50045-95）將10層及10層以上的住宅建筑和高度超過24m的公共建筑和綜合性建筑劃稱為高層建筑。（2） 國外對高層定義。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英國，把等于或大于24.3m得建筑視為高層建筑。
1.2高層建筑的發(fā)展
1885年出現(xiàn)第一幢高層建筑-----芝加哥家庭保險大樓，框架結(jié)構(gòu)，10層55M。到1989年，全世界10幢超過300M的高層建筑中，美國有9幢。英、法兩國高層建筑占城市建筑的40%左右。據(jù)國外有關(guān)資料介紹，9--10層的建筑比5層的節(jié)約占地23—28%，16—17層的建筑比5層的節(jié)約用地32—49%。
由于高層建筑的受力和變形狀態(tài)十分復雜，因此其設計與施工需要考慮的因素很多，涉及許多學科和部門，而且隨著層數(shù)和高度的逐漸增加，它的建筑難度也越來越大。高層建筑的高度競爭，實際是整個建筑科學技術(shù)和人才的競爭，它不僅反應一個國家科學技術(shù)水平，而且也反應一個國家精神文明、物質(zhì)文明和經(jīng)濟發(fā)展程度和水平。與此同時，高層建筑的高度競爭，必將不斷推動和促進整個建筑科學、建筑材料和設備的發(fā)展，改變傳統(tǒng)的設計概念、計算理論和施工方法，從而使現(xiàn)代高層建筑日臻完善，適應世界城市化的發(fā)展，滿足人們的需求?，F(xiàn)在，高層建筑的發(fā)展已成為歷史的必然和時代的潮流。
1.3我國高層建筑的特點
（1）層數(shù)增多，高度加大。
（2）結(jié)構(gòu)體系日益多樣化。 懸挑結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)。
（3）平面布置與豎向體型更加復雜。常用不對稱、曲線型平面(城市規(guī)劃、建筑功能的要求，計算機的廣泛應用)。在豎向布置上，一方面豎向體型趨于多變，階梯形內(nèi)收、上部樓層外挑
2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系簡介
目前，高層建筑基本上都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等，其中在高層住宅建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)使用較多。
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通常采用平面布置形式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應雙向或多向布置。由于該結(jié)構(gòu)全部由剪力墻組成，其剛度比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好，常用于 40 層以下的高層住宅建筑等。該結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6，其高度應考慮抗震要求。
2.2 框架剪力墻結(jié)構(gòu)
框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系。其中剪力墻承受絕大部分水平荷載，框架承受豎向荷載，兩者共同受力，合理分工。剪力墻應均勻布置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助，因此，該結(jié)構(gòu)體系適用于 25 層以下的建筑，最高不宜大于 30 層。
3高層建筑各部位設計要點
3.1梁柱受力主筋位置的設計 一是節(jié)點設計原則：框架結(jié)構(gòu)設計的原則是“強剪弱彎、強柱弱梁”，首先保證框架受力主筋的位置。 二是解決方法：（1）框架梁主筋在框架柱內(nèi)側(cè)通過。（2）為保證框架梁的截面尺寸，在框架梁靠近柱側(cè)四角增加4根鋼筋作為架立鋼筋。
3.2墻梁節(jié)點鋼筋設計
一是節(jié)點設計的原則。根據(jù)固定端框架梁的彎距形式，框架梁在支座位置上鐵受拉，下鐵受壓；墻體暗梁或過梁受扭，盡量保證暗梁或連梁箍筋的完整性。
二是解決方法：（1）過梁下鐵設置不超過六根主筋分為兩排布置，框架梁下鐵布置在過梁下鐵第一排和第二排鋼筋之間且框架梁的接頭位置全部位于支座附近，接頭按照50%的比例錯開。（2）框架梁上鐵直接擱置在過梁上鐵上，保證框架梁主筋的錨固長度滿足規(guī)范要求。根據(jù)GB50204-2000規(guī)范中規(guī)定，過梁的箍筋尺寸取負誤差，框架梁箍筋的尺寸取正誤差，從而保證過梁和框架梁保護層厚度。（3）將過梁或暗梁截面降低或減小5cm，框架梁上鐵直接錨固在過梁上，保證框架梁及樓板鋼筋的保護層的厚度。 3.3主梁論文秘籍網(wǎng)
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· 混凝土裂縫成因及預防方法
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· 企業(yè)論文_高層建筑混凝土工程施工技術(shù)探討
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· 高層框架結(jié)構(gòu)施工存在的現(xiàn)實問題及控制措施
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· 在論文秘籍網(wǎng)搜索框架結(jié)構(gòu)
和次梁節(jié)點注意的問題 在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，主梁和次梁的節(jié)點非常重要，主次梁鋼筋的設計位置就成為我們關(guān)注的焦點。根據(jù)常規(guī)做法，次梁上鐵鋼筋在主梁鋼筋之上，板筋在次梁主筋之上，如果主次梁節(jié)點鋼筋設計不合理，就會造成板筋或次梁上鐵鋼筋保護層厚度過小，不利于結(jié)構(gòu)的抗震。 3.4高層建筑結(jié)構(gòu)的防火設計
高層建筑的防火設計，必須遵循“預防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，針對高層建筑發(fā)生火災的特點，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。
4高層建筑結(jié)構(gòu)設計的控制參數(shù)
高層建筑結(jié)構(gòu)設計中各控制參數(shù)的選取直接影響結(jié)構(gòu)的安全性、合理性等。因此。合理的選取各控制參數(shù)，有助于提高結(jié)構(gòu)整體控制的效率，也有助于使結(jié)構(gòu)設計更加安全、經(jīng)濟合理。
4.1 軸壓比
限制結(jié)構(gòu)的軸壓比，以保證結(jié)構(gòu)的延性要求。當不滿足規(guī)范要求時可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度的辦法調(diào)整。
4.2 剪重比
限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結(jié)構(gòu)的安全。當偏小且與規(guī)范限值相差較大時，可通過增強豎向構(gòu)件，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 4.3 剛重比：規(guī)范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應引起的二階效應是否可以忽略不計。當不滿足規(guī)范下限要求時，可以通過調(diào)整增強豎向構(gòu)件，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。
4.4 層間位移角
限制結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的水平位移，確保高層結(jié)構(gòu)應具備的剛度，避免產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。當不滿足規(guī)范要求時，只能通過調(diào)整增強豎向構(gòu)件，加強墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。
4.5 層間位移比
限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應。當不滿足規(guī)范要求時，可以改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距達到規(guī)范要求。
4.6 周期比
限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。當不滿足規(guī)范要求時，只能通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。
4.7 剛度比
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，高層建筑一般上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要；而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網(wǎng)、少墻體，以滿足公共使用要求。這樣的建筑上部樓層部分豎向構(gòu)件（剪力墻、框架柱）不能直接連續(xù)貫通落地時，為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設置轉(zhuǎn)換層，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來說，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設計中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設計中是不現(xiàn)實的，因為高層建筑的使用功能對空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對高層建筑結(jié)構(gòu)的設計就要考慮反常規(guī)設計方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當梁上托柱時，尚不應小于梁寬方向的柱截面寬度。進行抗震設計時，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設計時，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設計規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強結(jié)構(gòu)的可靠性。
2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設計
2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置
高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應大于 1.3。在設計過程中，應把握的原則歸納起來，就是要強化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：
1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時甚至可在底部增設部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強了底部剛度。
2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。
3）底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太大。
4）提高底部柱、墻混凝土強度等級，采用 C50 混凝土。
2.2 結(jié)構(gòu)平面布局
工程底部為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強抗扭效果。查閱計算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求。可見工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。
3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設計與構(gòu)造
由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛猓€需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進行結(jié)構(gòu)平面布置時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。
3.1 轉(zhuǎn)換梁的設計與構(gòu)造要求
轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強措施，箍筋要加密，以增強其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計算時宜將剪力設計值乘放大系數(shù) 1.2。當洞口內(nèi)力較大時，可采用型鋼構(gòu)件來加強。
3.2 框支柱的設計與構(gòu)造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O計時，框支柱的柱頂彎矩應乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設計值進行配筋；剪力調(diào)整――框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于 10 根時，當框支層為 1～2 層時，每層每根柱承受的剪力應至少取基底剪力的 2%；當框支層。為 3 層及 3 層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的 3%；框支柱的數(shù)目多于 10 根時，當框支層為 1～2 層時，每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的 20%；當框支層為 3 層及 3 層以上時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的 30%；框支柱剪力調(diào)整后，應相應調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。
3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設計方法
目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設計工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設計方法。主要有：應力截面設計方法。對轉(zhuǎn)換梁進行有限元分析得到的結(jié)果是應力及其分布規(guī)律，為能直接應用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規(guī)律進行截面的配筋計算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區(qū)混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。
3.4 轉(zhuǎn)換梁截面設計方法的選擇
托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設計。當轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算。當轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時應按偏心受拉構(gòu)件進行截面設計。
4 結(jié)語
通過高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計的工程實踐，體會如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設計的關(guān)鍵點，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級，構(gòu)件設計應注重抗震延性設計的概念，對主要構(gòu)件進行加強是設計的重點。
1 小高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的住宅的基本結(jié)構(gòu)形式
1.1 框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)的特點是開間大、靈活性好、抗震性能較好，造價較低，但由于柱截面大于隔墻厚度而造成柱角外凸，影響家具的布置和美觀，有時由于住宅中房間分隔的不規(guī)則性又造成柱網(wǎng)的難以布置。
1.2 框架一剪力墻結(jié)構(gòu) 在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻就組成了框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。它是小高層住宅中應用比較廣泛的一種主體結(jié)構(gòu)型式。其特點是平面靈活，適用性強，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。
1.3 大開間剪力墻結(jié)構(gòu) 隨著時代的發(fā)展和人們生活水平的提高，原來建造的小開間剪力墻體系住宅在建筑功能上的局限性變得日益明顯。從強度方面看，小開間結(jié)構(gòu)中墻體的作用不能得到充分的發(fā)揮，并且過多的剪力墻布置還會導致較大的地震力，增加工程費用，另外，由于結(jié)構(gòu)自重較大，也增加了基礎的投資，因此，大開間剪力墻應運而生。承重墻的開間達到4.5m~7.5m，進深達到7.5m~1lm，室內(nèi)一般無承重的橫墻和縱墻，可以按照住戶的不同要求靈活分隔，隨著家庭的變化還可重新布置。
1.4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu) 短肢剪力墻（墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻）介乎于異形框架柱和一般剪力墻之間，由于這種結(jié)構(gòu)體系在建筑功能、結(jié)構(gòu)形式、投資效益、節(jié)能指標等多方面效果良好，己成小高層住宅的主要結(jié)構(gòu)形式。
2 小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的要點
2.1 水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的控制因素 在低層住宅中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計;而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生著重要影響，但水平荷載將成為控制因素。對某一特定建筑來說，豎向荷載大體上是定值;而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2.2 軸向變形不容忽視 對于采用框架體系或框架一剪力墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，這就使得中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到很大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座產(chǎn)生沉陷，使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。
2.3 側(cè)移成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的控制指標 與低層住宅不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移己成為小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵因素。隨著房屋高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，結(jié)構(gòu)的頂點側(cè)移一般與房屋高度H的四次方成正比。在設計小高層住宅時，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，而且還要有足夠的抗側(cè)移剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移控制在一定的范圍內(nèi)。這是因為:①過大的側(cè)移會使人不舒服，影響房屋的正常使用。②過大的側(cè)移會使隔墻、圍護墻以及它們的高級飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形而導致不能正常運行。③過大的側(cè)移會因P一效應使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，甚至因側(cè)移與附加內(nèi)力的惡性循環(huán)導致建筑物的倒塌。
2.4 結(jié)構(gòu)延性是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的重要指標 相對于低層住宅而言，小高層住宅更柔一些，地震作用下的變形就更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
3 小高層住宅鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計策略
3.1 優(yōu)化設計的方法 當前，在無成熟的優(yōu)化設計分析軟件的情況下，主要是應用小高層住宅結(jié)構(gòu)分析軟件，采用人工分析進行調(diào)整，運用概念設計的方法對不同的結(jié)構(gòu)選型和布置不斷的進行方案分析比較，以獲得比較理想的結(jié)構(gòu)方案，這是在結(jié)構(gòu)設計中最常用的也是最簡單的優(yōu)選或者說是優(yōu)化方法。用概念設計的方法所得的方案是較合理、經(jīng)濟的，雖其費工費時、對設計人員的素質(zhì)要求較高，但這種依靠設計人員經(jīng)驗進行人工優(yōu)化的方法仍是當前所普遍采用的主要方法。對于同一小高層住宅方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)(包括基礎)布置方案;確定了結(jié)構(gòu)布置的小高層住宅物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是唯一的;小高層住宅物細部的處理更是不盡相同等等，這些問題目前計算機是無法完全解決的，都需要設計人員自己做出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設計的一般規(guī)律指導下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3.2 性能分析
3.2.1 抗震性能分析 對結(jié)構(gòu)體系來說足夠的承載能力和變形能力是兩個同時需要滿足的條件。結(jié)合概念設計的理念，對上述兩種結(jié)構(gòu)體系進行對比分析，電算程序可以采用中國建筑科學研究院編制的結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE。在結(jié)構(gòu)設計中，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，還要求其有適當?shù)膭偠?。高層結(jié)構(gòu)的使用功能和安全與其側(cè)移的大小密切相關(guān)，過大的側(cè)向變形會使隔墻、維護墻及其飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞。結(jié)構(gòu)分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計算出各結(jié)構(gòu)體系層間位移角，剪力墻結(jié)構(gòu)小于框剪結(jié)構(gòu)，但均小于規(guī)范要求，且富裕量較大，說明兩種結(jié)構(gòu)體系滿足剛度要求。
但就使用性能方面，剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體太多，結(jié)構(gòu)自重大，導致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高;同時也增加了基礎工程的投資，而且限制了建筑上的靈活使用。而框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的特點是平面使用靈活，適用性強，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)更為有利的水平變形曲線。由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，容易滿足不同建筑功能的要求;同時剪力墻具有相當大的抗側(cè)移剛度，從而使框一剪結(jié)構(gòu)具有較好的抗震能力，也大大減少了結(jié)構(gòu)的側(cè)移。
3.2.2 經(jīng)濟性比較 我們通過對三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)直接費的計算，發(fā)現(xiàn)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)單位面積直接費相差不是很多，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費最大，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費最小，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費比框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費高出12.5%，比大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費高出7.3%，大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費比框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費高出4.9%。三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)的次要項目造價基本相同。單位面積造價框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的最小，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的次之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的稍微較大，三種結(jié)構(gòu)體系直接費最大相差不到45元/m2元。
4 結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平進一步提高，用戶對住宅的功能提出更高的要求，人們希望建筑物在使用過程中具有更大的靈活性，能夠適應多功能變換的需求。因此，設計單位在拿到開發(fā)單位的設計意圖后，應本著經(jīng)濟美觀，安全適用的原則多為社會設計出更好的產(chǎn)品。
[前言]隨著社會的發(fā)展，城市的擴展空間越來越向高處發(fā)展，高層建筑設計也隨之增多。國內(nèi)高層設計（百米以下）結(jié)構(gòu)類型以框架剪力墻及純剪力墻為主，而以上結(jié)構(gòu)常見以剪力墻受力為主，所以墻肢、連梁設計及配筋顯得極為重要，現(xiàn)對高層建筑設計中剪力墻連梁的設計和配筋做如下探討。
在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中,連接墻肢與墻肢 ,墻肢與框架柱的梁稱為連梁。
連梁一般具有跨度小、截面大,與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。一般在風荷載和地震荷載的作用下 ,連梁的內(nèi)力往往很大。此外 ,高層建筑中 ,由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮 ,會引起連梁兩端的豎向位移差 ,這也將在連梁內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。論文參考，結(jié)構(gòu)。
在設計時 ,即使采取降低連梁內(nèi)力的各種措施。如：增大剪力墻的洞口寬度、在連梁中部開水平縫、在計算內(nèi)力和位移時對連梁剛度進行折減、對局部內(nèi)力過大層的連梁進行調(diào)整等 ,仍難使連梁的設計符合要求。
基于這種情況，本文將提供連梁設計的幾個建議，并且討論連梁設計時的配筋計算。
1 連梁的工作和破壞機理
在風荷載和地震荷載作用下 ,墻肢產(chǎn)生彎曲變形 ,使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角 ,從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形 ,對墻肢起到了一定的約束作用,改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種 ,即脆性破壞 (剪切破壞 )和延性破壞 (彎曲破壞 )。
連梁在發(fā)生脆性破壞時就喪失了承載力 。在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時 ,各墻肢喪失了連梁對它的約束作用 。將成為單片的獨立梁。這會使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低 ,變形加大 ,墻肢彎矩加大 。并且進一步增加P—Δ效應 (豎向荷載由于水平位移而產(chǎn)生的附加彎矩 )。并最終可能導致結(jié)構(gòu)的倒塌。連梁在發(fā)生延性破壞時 ,梁端會出現(xiàn)垂直裂縫。受拉區(qū)會出現(xiàn)微裂縫 ,在地震作用下會出現(xiàn)交叉裂縫 。并形成塑性絞 ,結(jié)構(gòu)剛度降低。變形加大 ,從而吸收大量的地震能量 ,同時通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力 。論文參考，結(jié)構(gòu)。對墻肢起到一定的約束作用 ,使剪力墻保持足夠的剛度和強度。在這一過程中。論文參考，結(jié)構(gòu)。連梁起到了一種耗能的作用 ,對減少墻肢內(nèi)力 。延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復作用下 ,連梁的裂縫會不斷發(fā)展、加寬,直到混凝土受壓破壞。
2 設計的探討
在墻肢和連梁的協(xié)同工作中 ,剪力墻應該具有足夠的剛度和強度。在正常的使用荷載和風荷載作用下 ,結(jié)構(gòu)應該處于彈性工作狀態(tài)。連梁不應該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下。結(jié)構(gòu)允許進入彈塑性狀態(tài) ,連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設計規(guī)范總則的要求 。建筑物在遭受低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震影響時 ,一般不損壞或不需修復仍可使用,當遭受高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震時 ，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。因此 ,剪力墻的設計應該保證不發(fā)生剪切破壞 ,也就是要求墻肢和連梁的設計符合強剪弱彎的原則。同時要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服 ,而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。因此在實際工程中要使連梁設計滿足強剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個方面：
1) 關(guān)于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小 ,與之相連的墻肢剛度大等原因,在水平力作用下的內(nèi)力往往很大。連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫 ,剛度減弱 ,內(nèi)力重分布。論文參考，結(jié)構(gòu)。因此在開始進行結(jié)構(gòu)整體計算時 ,就需對連梁剛度進行折減。論文參考，結(jié)構(gòu)。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》第 4.1.7條規(guī)定 :“在內(nèi)力與位移計算中 ,所有構(gòu)件均可采用彈性剛度 。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中 ,連梁的剛度可予以折減 ,折減系數(shù)不應小于 0.55。”一般在實際設計中我們考慮在 0.55— 1之間取值。以符合截面設計的要求.
2) 加連梁跨度減少高度。在連梁設計中 ,剛度折減后 ,仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況 ,這時可以增加洞口的寬度 ,以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度 ,也就減少了地震作用的影響 ,使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限 ,則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來解決。調(diào)整的幅度不宜大于2 0 %,且連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求。
3) 增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度 ,其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大,地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加 ,另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后 ,地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻,而是小于這個比例 ,因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。
4) 提高混凝土等級?；炷恋燃壧岣吆?,結(jié)構(gòu)的地震作用影響增加的比例遠小于混凝土受剪承載力提高的比例 ,有可能使連梁的受剪承載力不超限。
5) 地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁 ,在進行了上述調(diào)整后 ,仍有部分不符合承載力要求時 ,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求 ,配置相應的縱向鋼筋。論文參考，結(jié)構(gòu)。此時 ,如果不能保證連梁在大震時的延性要求,應重新計算整個結(jié)構(gòu) ,必要時調(diào)整結(jié)構(gòu)布置 ,使連梁的承載力符合要求。上述各種措施中 ,在能滿足整體剛度的情況下 ,可先采用剛度折減 ,如仍超限可采用其余各種措施。
3 連梁的配筋計算
根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設計和施工規(guī)程》 ,在連梁設計方面 ,對于連梁非抗震設計 ,抗震設計時跨高比大于 2.5及小于 2.5兩種情況 ,在截面受剪承載力及配筋方面均有不同規(guī)定。在結(jié)構(gòu)計算時這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限 ,這時可以將受力筋均勻布置 ,同時考慮到連梁以承載水平荷載為主 ,支座彎矩主要由水平荷載引起,在反復的水平荷載作用下支座截面上、下受拉筋面積相近 ,可以采用截面對稱配筋。在連梁配筋中,配置平行筋往往導致斜向受拉破壞或由于箍筋過量而發(fā)生剪切滑移破壞 ,這些破壞將導致連梁的滯回曲線變壞,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ,可以克服這些不足之處。
4 結(jié) 語
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：
1.前言
隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)日漸成熟。但是，隨著建筑高層化的發(fā)展，對剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設實踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點與質(zhì)量提升措施，以通過建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進建筑施工更有效地滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求。
2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置
對于一般剪力墻布置來說，其應當主要沿主軸方向布置，而針對巨型、L 形、T 形等建筑平面，則可采用沿兩個軸線方向布置。同時在布置剪力墻時，應盡量避免出現(xiàn)只有單向有墻的情況，同時對內(nèi)外剪力墻采取拉通對直設置。合理地布置剪力墻數(shù)目是關(guān)鍵， 同時還應當滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心的重合，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。 這就要合理充分掌握剪力墻布置間距來體現(xiàn)。 剪力墻布置間距適中將有助于發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件作用，而且還可以合理地增大結(jié)構(gòu)的利用空間。對于剪力墻上的門窗洞口布置應當上下對齊，明確墻肢和連梁的位置，且剛度相差不大，應避免三個以上的洞口集中于同一個十字交叉墻附近。 另外，由于剪力墻中的連梁剛度較弱，不宜將樓面主梁支承載在連梁上。對于本項目來說，本項目建筑用途為住宅公寓，抗震設防烈度為8 度，設計地震分組為一組，建筑場地類別為二類，設計基本地震加速度為 0.20g，基本風壓（50 年一遇）為 0.65kN/㎡，地面粗糙度為 A 類，結(jié)構(gòu)設計合理使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，主樓地基基礎設計等級為甲級。 該建筑體型對住宅平面布置有利，
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設計要點
剪力墻作為一種具有較大剛度、整體性好、抗側(cè)力好的結(jié)構(gòu)類型。 結(jié)合實踐經(jīng)驗，筆者提出剪力墻結(jié)構(gòu)設計中重要的幾點設計要點如下：（1）對于地震效果較大的情況下，單純地提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這將造成基礎以及剪力墻結(jié)構(gòu)的成本增加。（2）應合理布置剪力墻數(shù)量，過多的剪力墻數(shù)量將增加結(jié)構(gòu)主體重量同時造成工程浪費。 （3）嚴格按照規(guī)范要求來進行剪力墻的構(gòu)造配筋，配筋率的過低將會造成剪力墻結(jié)構(gòu)延性較差。（4）合理設計剪力墻的墻長及其墻厚，避免出現(xiàn)墻肢承載力得不到有效發(fā)揮。綜上所述，對于剪力墻結(jié)構(gòu)設計一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，同時還需兼顧結(jié)構(gòu)成本的優(yōu)化。
2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設計
對于剪力墻結(jié)構(gòu)設計來說， 不僅僅應滿足結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果要求，同時還應滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，構(gòu)造要求對于保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性等具有重要意義。根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，還應在結(jié)構(gòu)設計時采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墻墻體水平鋼筋放在外側(cè) ；墻體鋼筋網(wǎng)之間設直徑 8@600x600 拉筋； 剪力墻墻體水平鋼筋不得代替暗柱箍筋的設置。（2）連梁應沿整個梁高設置側(cè)面縱筋（腰筋）；除特殊標注外，連梁腰筋按墻體水平筋拉通。（3）樓板內(nèi)設備預埋管上方無板上部鋼筋時 ，沿預埋管走向設置板面附加鋼筋網(wǎng)帶，鋼筋網(wǎng)帶取直徑 6@150x200，最外排預埋鋼管中心至鋼絲網(wǎng)帶邊緣水平距離 150。（4）當上部墻柱伸入地面與土體接觸 、或其中一段墻柱臨水時 ，無論其外表面是否設置了建筑防水層，墻柱迎水面、接觸土體面的縱筋保護層應按上部結(jié)構(gòu)的保護層厚度增加 30（墻）、20（柱）。
2.4剪力墻結(jié)構(gòu)計算分析
對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中跨高比較大的與柱墻相接梁以及某些連梁， 該梁的重力作用效應比水平風或水平地震作用效應更加明顯，此時需考慮梁剛度的折減，以控制正常使用時梁裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 另外，高層建筑樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰點層側(cè)向剛度平均值的 80%。 經(jīng)過采取一系列的計算，計算結(jié)果表明，本結(jié)構(gòu)各項結(jié)果均應在正常范圍之內(nèi)，既滿足規(guī)范要求，又符合以下三點規(guī)律：（1）柱、剪力墻的軸力設計值均為壓力；（2）柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋：（3）梁基本無超筋，剪力墻、連梁均滿足界面抗剪扭的要求。
3剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制和預防措施
3.1 施工前的技術(shù)準備工作。 要認真做好各種設計圖紙的會審，運用規(guī)范和標準圖集，并且結(jié)合工程建設經(jīng)驗，認真詳細地核對結(jié)構(gòu)圖與建筑圖、水電施工圖等，要盡可能地把圖紙當中所存在的一些常見問題，比如，軸線尺寸、細部標注尺寸以及標高等是不是有誤，各類設計構(gòu)造的做法能不是能夠在實際施工中加以實現(xiàn)；結(jié)構(gòu)配筋是不是足夠合理，節(jié)點復雜位置的鋼筋能不是能夠順利就位，是不是能夠滿足振搗的要求和必要保護層的厚度，是不是存在漏配鋼筋等現(xiàn)象，配筋詳圖和配筋平面圖之間是否存在矛盾，是否存在配筋顯著偏小的現(xiàn)象，水電埋管的留洞和建筑結(jié)構(gòu)是不是存在沖突，各位置的建筑詳圖設計是不是切實可行，各位置的建筑方法是不是合理，水電埋管是不是太過密集等，為其今后施工的順利開展奠定了良好的基礎。
3.2 梁柱節(jié)點的鋼筋綁扎工作。 對梁柱節(jié)點來說，只要有超過四個方向的梁穿過，就有可能造成一部分梁面筋保護層的厚度要大大超過設計的要求，這對于梁的承載能力會造成非常大的影響。這時，應當及時向相關(guān)人員進行反映，并且重新計算出梁所具有的承載力，并且依據(jù)梁面筋的具置以確定梁箍筋所處的高度。在具體工程實踐之中，一般都會將跨中區(qū)域梁面筋進行強行地抬高，這一辦法對于提升梁的承載力缺乏幫助，反而還會極大地提升施工的費用。在實際工程操作之中，墻柱鋼筋電渣的焊接頭將會大量地存在，比如，存在焊包不均勻等質(zhì)量問題，其發(fā)生原因主要在于鋼筋接頭端部的截面和鋼筋縱向軸線不夠垂直，因而造成臨近焊接完成之時并在向下擠壓過程中出現(xiàn)用力的不均，進而導致焊包的嚴重不均勻，從而有可能降低鋼筋接頭所具有的強度。為此，應當在正式焊接之前先使用氣割把鋼筋接頭端加以削平，從而確保切后和縱向軸線能夠保持垂直，并且要把表面加以清理干凈。
3.3混凝土裂縫的控制工作。在高溫施工環(huán)境下，由于溫度比較高，為了避免混凝土產(chǎn)生裂縫，應當采取以下五條措施：一是改進配合比的設計，通過優(yōu)選原材料和加入高效的減水劑，以控制混凝土水泥單方的用量于250kg/m3左右，并且不摻加任何一種微膨脹劑。二是混凝土入模溫度嚴格地控制于 30℃之下，并且降低混凝土內(nèi)部的實際最高溫度升高的速度。三是科學合理地進行施工，運用混凝土泵送技術(shù)將板于大梁分開進行澆筑，全部采取斜面分層法，墻體與框架柱則運用整體分層法，并且嚴格地控制分層的厚度。四是強化混凝土養(yǎng)護。水平構(gòu)件應當覆蓋塑料布，而豎向構(gòu)件則應外掛麻袋片，并且外包塑料布。澆水的次數(shù)以確保塑料布內(nèi)出現(xiàn)凝結(jié)水為主要標準。
4.結(jié)語
高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的主旨是發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)剛度大、美觀等特點，且又能解決高建筑成本等問題。 隨著建筑不斷的復雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，其被廣泛應用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。隨著建筑高層化的發(fā)展，對剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設實踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點與質(zhì)量提升措施，以通過建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進建筑施工更有效地滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求
參考文獻
