高层建筑结构抗侧力与竖向承重体系优化设计研究

梁云翔

（大连胜利路拓宽改造工程建设有限公司 辽宁大连 116011）

1　前言

城市现代化建设进程逐渐加快，高层建筑建设数量在不断提升当中，现阶段高程建筑的主要结构类型包含了筒体结构、剪力墙结构、框架结构以及框架——剪力墙结构等方面，这些建筑结构有效保证建筑施工质量，对于顺利开展高层建筑施工工作具有积极意义。但是随着高层建筑本身层数的逐渐增多，内部空间设计的要求不断增加，现有结构体系在满足抗侧移要求的同时需要耗费大量的工程材料，需要较高的造价，如何针对高层建筑结构抗侧力和竖向承重体系进行全面有效的优化，增强施工质量，控制施工成本，是现阶段众多建筑施工企业重点考量的内容之一。

2　高层建筑结构抗侧力与竖向承重体系优化的工程实例分析

大连市某高层住宅楼，地下建筑为2层，地上26层，建筑结构高度达到92.5m，相应的建筑面积约为28556.94m2。该住宅楼采用的剪力墙结构。针对住宅楼的地震作用和各项结构分析参数进行全面研究，能够发现，其地面粗糙度属于C类，抗震设防烈度保持在Ⅶ度（0.10g），多遇地震影响系数最大值为0.08，罕遇地震影响系数最大值为0.50，场地特征周期为0.45s，而周期折减系数为0.90，阻尼比为0.05，50年一遇基本风压保持在0.40kN/m2。按照设计地震分组，该住宅楼为第二组；按照场地类别进行划分，属于Ⅲ类；而按照剪力墙抗震等级进行划分的化，该住宅楼属于二级。本文主要是从住宅楼的结构抗侧力和竖向承重体系优化方面的相关工作进行全面分析和研究，为全面提升空间设计科学性，强化施工质量，降低施工成本提供良好的借鉴意义。

3　高层建筑剪力墙结构体系抗侧力优化

3.1　调整剪力墙边缘构件范围

高层住宅楼在原来的设计之中，边缘构件的范围较大，在设计剪力墙的过程中，需要满足相应的规范和施工要求，并尽可能的减少边缘构件的范围，优化高层住宅楼空间结构，从而更好发挥剪力墙的承重作用。

3.2　优化剪力墙的实际布置结构情况

剪力墙，在高层建筑结构中发挥着十分重要的作用，其自身的承重效果，将会直接影到后续的施工质量和实际应用效果。对此，针对剪力墙进行合理布置，全面调整结构的刚度，具体来说，需要从楼梯、电梯所形成的核心筒和结构平面四角部的剪力墙出发，积极开展相应的调整工作，将X和Y方向的抗侧刚度进行有效调整，使其能够更好符合住宅楼的建设需求。将住宅楼内部的一些“一字型”剪力墙进行良好的转换，使其形成“T型”或者“L型”剪力墙，而对于一些较长的剪力墙肢，需要通过一些带翼缘的剪力墙发挥替代作用[1]。

通过一系列的调整工作，将能减少剪力墙的数量，缩小结构的刚度，促进最大楼层之间的位移变大；而对于层间位移角来说，优化过后的结构中，最大层间位移角，更能够有效满足相应的施工要求和规范，适当了降低了全住宅楼的抗侧刚度，在允许的范围内增加了建筑施工项目的经济性。从楼层剪力情况来说，X向地震和Y向地震作用下的楼层剪力有明显的减小，并且随着剪力墙的刚度降低，相应的周期变长，提升了住宅楼结构的整体延性和耗能能力，能够更好的抵抗地震作用[2]。

4　高层建筑竖向承重体系结构施工体系的优化工作分析

高层建筑在开展竖向承重体系结构施工工作的过程中，经常采用的施工材料是钢材，这种材料具有较强的抗压度，良好的塑性特点，实际应用的过程中，具有良好的抗震性能，自重较强，有效空间很大，施工作业环节较为简便，并且采用的基础费用较少，综合性能要高于同类高层钢筋混凝土结构[3]。

4.1　钢——混凝土组合结构

在开展高层建筑竖向承重结构施工作业时，常常使用到了高层钢——混凝土组合竖向承重结构，这种结构同时包含了钢竖向承重结构和钢筋混凝土竖向承重结构两种类型，能够充分发挥这两种材料的优势特性，具有较大的结构抗侧刚度，能够为开展结构平面布置工作，提供良好的前提条件，同时这种施工结构方式有效节约了施工成本，在具体作业的环节操作较为简便，因而在现阶段高层建筑的施工建设过程中具有很高的应用程度。钢——混凝土组合竖向承重结构，能够有效用于剪力墙、筒体以及框架等结构，同时还能够作为柱、梁等构件发挥作用[4]。

4.2　高层钢框架——钢筋混凝土结构

通过钢框架，形成较大的空间和钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土筒体，从而有效抵抗水平荷载的抵抗，这种结构就是高层钢框架——钢筋混凝土剪力墙结构或者筒体结构，其在布置平面结构的时候，可以将钢筋混凝土的筒体、剪力墙结构设置为核心位置，充分发挥承重效果。这种竖向承重结构的应用，充分发挥了钢框架和钢筋混凝土结构的优势，能够有效开展结构受力工作，具有较好的防火、防锈效果[5]。

5　结束语

高层建筑结构抗侧力与竖向承重体系优化设计工作，对于保证工程建设质量具有积极意义和作用，针对其进行全面有效优化，需要调整剪力墙边缘构件范围，优化剪力墙的实际布置结构，并重点采用钢——混凝土组合结构和高层钢框架——钢筋混凝土结构，这样将能够起到良好的效果。

[1]徐芳，罗兆奇，赵昕.高层建筑结构抗侧力与竖向承重体系优化设计[J].建筑结构，2013（s1）：249～252.

[2]杜文学.外型钢混凝土框架-内置型钢框架钢筋混凝土核心筒混合结构抗震性能试验研究与分析[J].国际地震动态，2016（3）：47～48.

[3]程元虎，王蕾.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].住宅与房地产，2016（33）：00126～00127.

[4]李 霆，许 敏，熊森，等.厦门北站巨型混合框架结构设计与分析[J].建筑结构，2011（7）：1～6.

[5]高萍.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].城市建设理论研究：电子版，2013（16）：00111～00113.