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摘 要：在建筑结构的设计中,模型计算对项目的成本、项目的合理性都至关重要,在设计过程中起关键作用,本文就剪力墙结构计算中,周期、位移、层刚比等的问题进行描述,并详细阐述对相应解决方法.
关 键 词：周期、位移、层刚比、构造方面的问题
我们结构设计师在结构设计中,常常遇到很多问题,在高层剪力墙结构,结构布置后,无法计算通过,是常有的问题.有些结构师总是无从下手,盲目的添加剪力墙,更改剪力墙布置、加厚剪力墙,最后项目进入了死胡同,无法计算通过,就是计算通过了,其结构的剪力墙数量、项目的含钢量、混凝土含量远远超过合理的设计要求,使项目的单位质量远大于正常需求,造成项目的极大浪费；合理的结构布置,不仅仅能为结构设计师节约时间,使设计师能在规定的时间内完成设计任务,同时还能节约项目的工程造价和时间,使项目能够更快的完成,交付使用,达到很好社会经济效果.
结构计算要满足周期、位移、层间刚度、位移比等等很多方面的要求,在结构布置中我们要针对这几方面,布置合理的剪力墙,使每一片墙体,在建筑中都有其缺其不可的,不能代替的作用.在结构设计中如何才能较为合理的进行结构布置呢,我将从以下几方面进行阐述：
周期,解决周期问题,从以下几方面来解决：1、解决建筑平面均匀平衡的问题,一个建筑,当建筑平面不规则时,其建筑平面的质量并不均匀平衡,当结构布置中不能很好的根据建筑平面,来解决其不平衡问题的时候,将造成整个建筑的严重扭转,使结构计算在这一项无法满足规范要求.当建筑平面严重偏离一侧时,我们的结构布置可以考虑一侧的剪力墙布置只要满足基本的竖向压力和梁、板布置即可,在另一侧布置剪力墙的时候,采取加重布置,使结构的刚度中心和质量中心尽量靠近；这样就避免结构的不必要的扭转,使结构基本处于平动状态.2、当建筑平面布置使结构无法解决质量中心和刚度中心基本在一个位置的时候,我们要另外采取办法,我们可以根据建筑的平面和质量中心的位置,简单的定出建筑的中心,我们可以考虑以其为圆心,在其尽量远的建筑外围,尽量垂直于半径,布置长墙,来抵抗由于建筑质量分布的不平衡造成的结构扭转,该抗扭转的剪力墙尽量对称平衡布置,这样以比较少的墙体来满足整栋建筑的平动和扭转.3、剪力墙不宜布置得太密、太多,使结构具有适宜的侧向刚度和质量；若侧向刚度过大,不仅加大自重,还会使地震力增大,对结构受力不利.4、在有条件的时候,结构应在方案阶段,适当介入建筑方案设计,避免建筑师的天马行空、不切实际的设计思路,在满足各方面要求的情况下,使建筑提前考虑到结构问题,从而能够在造价上节约社会财富.
位移,解决位移问题,结构位移一般分X方向和Y方向,我们要在地震和风荷载作用下满足规范要求,建筑的平面布置,当结构在方案阶段没有很好的干预的情况下,其平面往往在X和Y像并不一致,我们的结构布置要考虑到建筑的平面特点,十字和圆形建筑就比较容易解决,一字形建筑或者不规则的建筑,其位移往往比较难以计算通过.从以下几方面来解决：1、当建筑为圆形或者十字形的时候,我们可以考虑在建筑中心的位置（楼梯和电梯位置）布置一个筒体结构,然后沿中心在两个方向尽量沿半径方向各布置适当的剪力墙,同时该位置上,剪力墙尽量连片布置或者一条线上布置几片剪力墙,用连梁连接.该剪力墙其作用为竖向布置不可缺少,同时其主要作用是在两个方向抵抗位移.从而使建筑在位移方面有专门的墙体.使建筑位移能够清晰明确的来满足规范要求,而不盲目的添加很多剪力墙或者不合理的布置使建筑的位移很小,造成建筑不必要的浪费.2、对一字形建筑或者不规则建筑,我们根据建筑的平面特点,尽量找出能够使剪力墙在弱轴方向有整片的墙体或者连片的墙体,使其能在不利方向很好的、明确的抵抗侧向位移.在布置抗侧向位移的墙体的时候,尽量考虑用少的抗侧里剪力墙,比如,一个一字形建筑,我们应优先考虑在建筑中间位置,考虑用一榀剪力墙来抵抗侧向位移,当不能满足的时候才考虑放弃中间,在两侧来布置两榀剪力墙,来抵抗侧向风荷载和地震荷载.
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层刚比,相比较周期和位移来说,层高比相对就容易解决,他是一个能够量化计算的比值,当这个数值不能满足规范要求的时候,当层高无法更改的情况下,可以考虑剪力墙加厚或者减薄来解决这个为题,一般手算之后更改模型,一次就能解决问题.
其他,在剪力墙布置中其他一些构造方面的问题,在规范和很多参考书籍中都有详尽的论述,一般结构师都能很好的解决,比如在以下几方面要注意的问题：1、纵、横向剪力墙宜组成L形、T形和匚形等形式,以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘,从而提高其刚度、承载力和抗扭能力；楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置,以增强其空间刚度和整体性.2、.剪力墙宜自下到上连续布置,避免刚度突变；允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级,或减少部分墙肢,使侧向刚度沿高度逐渐减小.剪力墙沿高度不连续,将造成结构沿高度刚度突变,对结构抗震不利.3、细高的剪力墙（高宽比大于二）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免发生脆性的剪切破坏.因此,当剪力墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于二的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的若干独立墙段,每个独立墙段可以是整截面墙,也可以是联肢墙,墙段之间宜采用弱连梁连接（如楼板或跨高比大于六的连梁）,因弱连梁对墙肢内力的影响可以忽略,则可近似认为分成了若干独立墙段.此外,当墙段长度较小时,受弯产生的裂缝宽度较小,而且墙体的配筋又能充分地发挥作用,因此墙段的长度不宜大于八米.4、剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能.为此规定剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,能形成明确的墙肢和连梁,应力分布比较规则,又与当前普遍应用的计算简图较为符合,
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以上是在结构设计中常规遇到的问题,当然每个项目都有自己的特点,只要以以上几点作为布置的原则和方法,提前以此为原则,布置好结构,在此模板图的基础上,来干预模型,而不是用模型来更改模板图,就不会盲目无从下手,如果能在建筑方案阶段能够很好的介入,会使建筑的造价、工期等方面得到很好的效果.
结语结构设计时,最初的结构布置,以以上论述为原则,秉承以上原则,进行结构布置,将结构模板图在模型前画好,以模板图为基础,严格按以上原则进行调整,不能在模型中迷失自己,随意的更改、添加、加厚墙体.在各项计算中耐心、细致,使剪力墙的轴压比、梁、板的配筋率等方面都尽量合理；我们的每一项计算,都关系的社会财富的得失.认真对待每个项目,严格恪守职业操守,使自己成为一个合格的结构设计师.
参考文献：[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010[S].
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