夏紅光

【摘要】文章分析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，并以某建筑工程為例，探析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用，旨在為類似建筑工程的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，人們對居住和工作環(huán)境提出了高要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不斷的推陳出現(xiàn)，剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、良好的抗震性能、較小的側(cè)移能力等優(yōu)點(diǎn)，致使其被廣泛的推廣和應(yīng)用在多層以及高程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

剪力墻結(jié)構(gòu)主要由連梁、墻肢兩種結(jié)構(gòu)組成，具有較高的剛度以及良好的抗震性能，其在建筑結(jié)構(gòu)中的作用是抵抗各種荷載，尤其是水平地震作用、荷載以及雪荷載等，是建筑物的主要支撐結(jié)構(gòu)，為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中充分的發(fā)揮作用，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)該尊徐以下幾個原則：

1剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時需要考慮墻體整體結(jié)構(gòu)作用，以及墻體垂直方向和水平方向上的作用，同時還應(yīng)該計(jì)算正截面荷載力，并且需要對斜截面的受力狀況進(jìn)行分析與驗(yàn)算。如果建筑物墻體受到的荷載作用比較大并且集中，需要對該部分的局部受壓荷載力進(jìn)行計(jì)算。

2剪力墻結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)的實(shí)際承載力和剛度相對較大，在平面外的承載力和剛度則相對較小，導(dǎo)致連接平面外梁和剪力墻時很容易出現(xiàn)墻肢外彎的現(xiàn)象，因此在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該盡可能的避免兩者發(fā)生連接，如果工程需要必須進(jìn)行連接，則必須采取一定的保護(hù)措施。

3剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時必須考慮寬度和高度，對于剪力墻結(jié)構(gòu)來說，其寬度和高度相對較大，厚度相對較小，其形態(tài)與柱子結(jié)構(gòu)相似，外形類似板狀，因此應(yīng)該根據(jù)外墻的厚度以及長度的比值進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，當(dāng)比值在3-5之間時，應(yīng)該按照雙向受壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣能夠更好的滿足剪力墻結(jié)構(gòu)具有延伸性、非彈性和彈性等需求；當(dāng)比值小于3時，通常按照柱體結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

1工程概況。文章以某建筑工程為例，該建筑工程為15層住宅樓，該住宅的安全等級為二級，Ⅱ類場地，抗震設(shè)計(jì)分類為丙類，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級，建筑的使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為8度，采用純剪力墻結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05，修正之后的風(fēng)壓為0.42KN/㎡，整體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮了水平地震作用、雪荷載、風(fēng)荷載等。

2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常采用兩種剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，即短肢剪力墻結(jié)構(gòu)方案和傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)方案，需要根據(jù)建筑層數(shù)確定合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如下所示：

2.1.1 20層以上建筑結(jié)構(gòu)。對于建筑層數(shù)超過20層的建筑工程，采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，主要是因?yàn)榻ㄖ母叨认鄬^高，建筑結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移、底部剪力系數(shù)、層間位移等都難以控制，如果采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，很難滿足相關(guān)的限制要求，需要采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2.1.2 20層以下建筑結(jié)構(gòu)。對于建筑層數(shù)籌低于20層的建筑工程，采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，主要是因?yàn)閷τ?0層以下的建筑工程，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具有以下兩個方面的優(yōu)勢：一方面，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的承載能力能夠充分的發(fā)揮，不僅能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，同時還能有效的降低建筑成本，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案節(jié)約工程成本的原因主要表現(xiàn)為：（1）降低了結(jié)構(gòu)剛度，相應(yīng)的降低了由于水平力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)反應(yīng)大小，降低了建筑物基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的費(fèi)用支出；（2）降低建筑結(jié)構(gòu)自重，相應(yīng)的降低了建筑上部結(jié)構(gòu)截面，上部結(jié)構(gòu)鋼筋、混凝土等材料的使用量降低，降低了該部分的費(fèi)用支出；（3）短肢剪力墻面有限度開洞，鋼筋混凝土被造價低的其他材料所代替，有效的降低工程成本；另一方面，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)存在開洞，能夠有效的降低建筑結(jié)構(gòu)自重，在地震作用下剪力墻結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)也相對較小，提高建筑的抗震性能。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括以下幾個方面：

2.2.1剪力墻數(shù)量控制要點(diǎn)。剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的作用是承受地震、風(fēng)荷載以及雪荷載等作用導(dǎo)致的水平荷載，但是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并不是剪力墻的數(shù)量越多越好，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了降低建筑結(jié)構(gòu)的自重，同時增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，應(yīng)該盡可能的控制剪力墻的數(shù)量，通常狀況下，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，應(yīng)該根據(jù)工程需要選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)量，并進(jìn)行均勻和對稱的布置。

2.2.2剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算要點(diǎn)。在進(jìn)行地震作用下樓層最大層間位移的計(jì)算時，應(yīng)該以樓間彎曲變形為主。因此，對于高層建筑來說，應(yīng)該盡可能的降低扭轉(zhuǎn)變形量，同時不能只根據(jù)層間位移不足盲目的增加構(gòu)件的剛度。設(shè)計(jì)師在剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)看到某方向的層間位移不足時，應(yīng)該增加該層的側(cè)向剛度，如果剪重比與規(guī)范值相近則不考慮結(jié)構(gòu)剛度，如果剪重比過大，則不能降低另一側(cè)的結(jié)構(gòu)剛度，如果剪重比減小，則地震作用也相對較小，更能夠滿足建筑需求。

2.2.3剪力墻的平面布置要點(diǎn)。通常狀況下，剪力墻結(jié)構(gòu)的全部水平力和豎向荷載都是由鋼筋混凝土承擔(dān)的，因此剪力墻結(jié)構(gòu)必須沿著平面主要軸線的方向進(jìn)行布置。為了保證剪力墻的剛度中心和質(zhì)量中心的一致性，在剪力墻的平面布置中，剪力墻的平面應(yīng)該盡可能的對稱設(shè)計(jì)，這樣能夠有效的降低剪力墻的扭矩作用。

2.2.4剪力墻薄厚設(shè)計(jì)要點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剪力墻薄厚設(shè)計(jì)應(yīng)該嚴(yán)格的按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：（1）對于抗震等級為一、二級的剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻底部加強(qiáng)的厚度不應(yīng)小于200mm，同時不宜小于層高或無支長度的1/16，其他結(jié)構(gòu)的厚度不應(yīng)小于160mm；（2）對于抗震等級為三、四的剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻加強(qiáng)位置的厚度不應(yīng)小于160mm，同時不宜小于層高的1/20。

2.2.5剪力墻鋼筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，鋼筋設(shè)計(jì)和施工占據(jù)著非常重要的地位，考慮建筑工程的抗震設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行剪力墻鋼筋的構(gòu)造和分布設(shè)計(jì)時，應(yīng)該遵循以下要求：（1）對于四級和非抗震標(biāo)準(zhǔn)，水平和豎向方向分布的鋼筋配筋率不能低于0.20%；（2）對于一、二、三級的抗震標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時，應(yīng)該保證剪力墻水平和豎直方向的鋼筋配筋率不能低于0.25%。

2.2.6剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他要點(diǎn)。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他要點(diǎn)包括以下幾個方面：（1）工程造價要點(diǎn)，為了盡可能的降低建筑工程總造價，應(yīng)該從建筑施工材料、施工工藝等方面進(jìn)行控制，例如在對建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工材料的含鋼量不能超過規(guī)定的范圍，在不影響建筑工程整體性能與使用壽命的基礎(chǔ)上，充分的發(fā)揮施工材料的最大用途，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時還能降低工程造價；（2）安全要點(diǎn)分析，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的主要作用包括承擔(dān)地震作用、風(fēng)荷載作用以及雪荷載作用等，提高建筑的整體抗震性能，進(jìn)而保證建筑工程的安全性，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)該保證剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性，這樣才能夠最大化程度的發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的功能，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)計(jì)目的；（3）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工要點(diǎn)，為了保證建筑質(zhì)量，應(yīng)該保證剪力墻結(jié)構(gòu)能夠順利的施工，這是保證剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)保障。

結(jié)束語

剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗震能力強(qiáng)、安全、可靠、節(jié)約成本等特點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，文章針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和實(shí)踐應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。