張秀亮　張緒志

【摘 要】在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，剪力墻的應(yīng)用極為廣泛，特別是在高層建筑結(jié)構(gòu)中，已成為整個(gè)建筑領(lǐng)域關(guān)注的重要環(huán)節(jié)。也是建筑領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的主要目標(biāo)。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為高層建筑結(jié)構(gòu)中的主要環(huán)節(jié)，做好其合理、科學(xué)布置與設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻布置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則

在高層建筑的不斷發(fā)展中， 我們?cè)诒ＷC其建筑物結(jié)構(gòu)安全的重要前提下，還需要在建筑物的設(shè)計(jì)層面不斷地追求更高的建筑設(shè)計(jì)理念與技術(shù)，引進(jìn)新高規(guī)和新抗震規(guī)范的材料設(shè)備，緊密結(jié)合我國(guó)當(dāng)前的實(shí)際情況，不斷提高建筑工程設(shè)計(jì)水平，盡可能地發(fā)揮工程效益。

1.剪力墻布置

1.1雙向布置剪力墻及抗側(cè)剛度

高層建筑應(yīng)有較好的空間工作性能，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)。在抗震結(jié)構(gòu)中，應(yīng)避免單向布置剪力墻.并宜使兩個(gè)方向抗側(cè)剛度接近，即兩個(gè)方向的自振周期宜相近。剪力墻的抗側(cè)剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)重量，墻不宜布置太密，應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。

1.2豎向剛度均勻

剪力墻布置對(duì)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度有很大影響，剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變，所以應(yīng)要求剪力墻自上到下連續(xù)布置。允許沿高度改變墻厚和混凝土等級(jí)，或減少部分墻肢，使抗側(cè)剛度沿高度逐漸減小。

1.3墻肢高寬比

細(xì)高的剪力墻容易設(shè)計(jì)成受彎曲破壞的延性剪力墻.從而可避免脆性的剪切破壞。在抗震結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的延性，設(shè)計(jì)中墻的高寬應(yīng)比不應(yīng)小于2。當(dāng)墻的長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，為了滿足每個(gè)墻段高寬比大于2的要求，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成長(zhǎng)度較小、較均勻的獨(dú)立墻段，每個(gè)獨(dú)立墻段可以是整體墻，也可以是聯(lián)肢墻。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)原則

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮各抗側(cè)力構(gòu)件的作用，在確保安全的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，滿足規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，下面就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)調(diào)整原則簡(jiǎn)述如下。

（1）樓層最小剪力系數(shù)（剪重比）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(guò)40%的前提下盡可能少布置剪力墻，以大開(kāi)間剪力墻布置方案為目標(biāo)，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（不小于限值）。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(shí)降低工程造價(jià)。

（2）樓層層間最大位移與層高之比（位移）的調(diào)整原則規(guī)范規(guī)定多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層最大的彈性層間位移在計(jì)算時(shí)，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形。由此可見(jiàn)，對(duì)于一般的高層建筑，重點(diǎn)是樓層間的剪切變形及扭轉(zhuǎn)變形。剪切變形的控制是以豎向構(gòu)件的多少來(lái)決定的，但豎向構(gòu)件足夠多（剪重比偏大）而布置不合理，則會(huì)造成扭轉(zhuǎn)變形過(guò)大，同樣不能滿足層間位移的要求。因此，對(duì)于高層建筑應(yīng)盡可能使扭轉(zhuǎn)變形最小，而不能僅根據(jù)層間位移不夠不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度。

（3）結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比（周期比）的調(diào)整原則第一自振周期Tt之比（周期比）的調(diào)整原則《新高規(guī)》A、B級(jí)區(qū)分規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高層建筑不應(yīng)大于0.90，B級(jí)高層建筑不應(yīng)大于0.85。限定周期比是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至于出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)將結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件盡可能沿建筑周邊布置，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，這樣既可以提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，同時(shí)又能較大幅度的提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的原則

（1）剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置：抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過(guò)大。剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處以及樓梯處。在平面布置上盡可能均勻、對(duì)稱，以減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)。

（2）高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)：短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻）.形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)看成剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。剪力墻的間距為了保證樓（屋）蓋的側(cè)向剛度，避免水平荷載作用下樓蓋平面內(nèi)彎曲變形，應(yīng)控制剪力墻的最大間距。

從抗震性考慮，在一定范圍內(nèi)數(shù)量越多越好；從經(jīng)濟(jì)性考慮，數(shù)量太多會(huì)使結(jié)構(gòu)剛度和自重很大，地震力和材料用量增大，造價(jià)提高，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)困難。因此，剪力墻的數(shù)量應(yīng)適宜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)成片的剪力墻最好對(duì)稱布置，遵循“均勻、對(duì)稱、周邊、分散”的原則，以取得比較理想的設(shè)計(jì)效果。

4.剪力墻連梁設(shè)計(jì)

4.1連梁的作用

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，連接墻肢與墻肢的梁稱為連梁。在水平荷載作用下，墻肢發(fā)生彎曲變形，使連梁端部產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力，同時(shí)連梁端部的內(nèi)力又反過(guò)來(lái)減小與之相連的墻肢的內(nèi)力和變形，對(duì)墻肢起到一定的約束作用，改善墻肢的受力狀態(tài)。因此，連梁對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)尤為重要，在起到連接墻肢作用的同時(shí)，還對(duì)所連接的墻肢起到一定的約束作用。

4.2連梁設(shè)計(jì)的處理方法

在帶連梁的剪力墻設(shè)計(jì)中，連梁的跨高比和截面尺寸受到許多因素的影響，設(shè)計(jì)不當(dāng)經(jīng)常出現(xiàn)連梁承載力超限或連梁截面不符合設(shè)計(jì)要求的情況，設(shè)計(jì)時(shí)可從以下方面考慮。

4.2.1對(duì)連梁的剛度進(jìn)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(shí)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(kāi)始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，就需對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。高規(guī)中解釋說(shuō)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(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度相對(duì)墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設(shè)計(jì)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(dāng)開(kāi)裂（剛度降低）而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上。

4.2.2增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度

增加剪力墻洞口的寬度，即增加連梁跨度，減小連梁高度，其目的是減小連梁剛度，同時(shí)由于減小了結(jié)構(gòu)的整體剛度，也就減小了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限。

4.2.3增加剪力墻的厚度

增加剪力墻的厚度，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，另一方面連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。由于剪力墻的厚度增加后，地震作用所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給剪力墻，而是小于這個(gè)比例，因此有可能使連梁抗剪承載力不超限。

4.2.4提高混凝土等級(jí)

提高剪力墻的混凝土等級(jí)，其彈性模量增加的比例遠(yuǎn)小于混凝土抗剪承載力提高的比例，因此也有可能使連梁的抗剪承載力不超限。

5.結(jié)束語(yǔ)

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，怎樣既能讓這種體系剛度大，外觀簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)不斷總結(jié)，并選擇合理的布置形式，正確掌握計(jì)算分析方法，以及更好地掌握這種結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方法。將其在多、高層的建筑中有著廣闊的發(fā)展前景。 [科]