【摘要】本文結(jié)合筆者多年高層建筑剪力墻體系設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述高層建筑剪力墻體系設(shè)計(jì)的內(nèi)容，剖析了剪力墻體系布局標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)剪力墻體系的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理化、科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化奠定良好基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

前言：

剪力墻體系具有整體性?xún)?yōu)、剛度強(qiáng)等特點(diǎn)，因此高層建筑常用剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式充分結(jié)合隔墻與承重墻的合理布局特點(diǎn)，且剪力墻體系與框架結(jié)構(gòu)相比，一般不會(huì)出現(xiàn)梁、柱外露等情況，且外立面造型更加美觀，內(nèi)部功能更加多樣化。隨著剪力墻在高層建筑大規(guī)模的應(yīng)用，社會(huì)大眾對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步提高。盡管《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的類(lèi)型選擇、布置等進(jìn)行初步規(guī)定，但我們?cè)O(shè)計(jì)人員仍需要結(jié)合建筑工程實(shí)際條件，加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

1.剪力墻體系布局標(biāo)準(zhǔn)

1.1剪力墻布置要求

通常剪力墻沿主軸方向進(jìn)行布置，設(shè)計(jì)人員在建筑平面內(nèi)布置的剪力墻應(yīng)當(dāng)保持平均，嚴(yán)禁出現(xiàn)一端多一端少的情況。由于剪力墻在實(shí)際受力中承受較大的水平作用力、豎向軸力，因此在結(jié)構(gòu)計(jì)算中其墻體應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足延性變形與抗剪切的要求，在剪力墻設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量考慮其彎曲延性。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)別

高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要包括整體墻、聯(lián)肢墻等，根據(jù)墻體的差異性特點(diǎn)以及其受力形式，對(duì)剪力墻進(jìn)行配筋。整體墻主要涉及山墻、局部開(kāi)洞墻、結(jié)構(gòu)片墻，而聯(lián)肢墻則是將剪力墻通過(guò)梁進(jìn)行連接。剪力墻在高層建筑中不僅作為承重構(gòu)件，同時(shí)也是抗側(cè)力構(gòu)件，設(shè)計(jì)人員需要充分理解構(gòu)件的受力性質(zhì)。

1.3剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)：高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系承載水平較高，自身側(cè)向剛度較大、變形小，平面布局較為規(guī)整，剪力墻體系往往適用于如高層住宅小區(qū)、大型酒店等。

（2）缺點(diǎn)：高層建筑剪力墻體系往往整體的自重偏大，且建筑平面布置空間存在局限性，為了滿(mǎn)足部分住戶(hù)對(duì)大空間的需求，把剪力墻轉(zhuǎn)化為其它結(jié)構(gòu)形式如框架-剪力墻、框支-剪力墻等。除此之外，剪力墻體系與其它體系相比其整體施工成本較高，施工難度也較大。因此，投資方為了控制施工成本，往往要求設(shè)計(jì)單位盡可能降低含鋼量。由于剪力墻是由混凝土整體澆筑，住戶(hù)在改造空間時(shí)受到約束，無(wú)法滿(mǎn)足個(gè)性化的空間要求。

2.高層建筑對(duì)剪力墻厚度與墻肢的應(yīng)用要求

2.1剪力墻厚度

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定要求，剪力墻厚度除了要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)計(jì)算要求外，還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足基本的構(gòu)造要求。剪力墻的構(gòu)造厚度跟其抗震等級(jí)、是否在底部加強(qiáng)區(qū)、層高或無(wú)支長(zhǎng)度、有無(wú)端柱或翼墻等有關(guān)。比如某高層建筑抗震等級(jí)為一、二級(jí)，其底部加強(qiáng)區(qū)部位的剪力墻，墻厚不應(yīng)小于200mrn且不宜小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/16，無(wú)端柱或翼墻時(shí)不宜小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/12。在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員如遇特殊情況，應(yīng)對(duì)高層建筑展開(kāi)概念設(shè)計(jì)分析，積極控制與調(diào)整墻肢軸壓的數(shù)值，確保高層建筑的連續(xù)性，確保剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.2墻肢長(zhǎng)度

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度有著明確控制，墻肢長(zhǎng)度一般少于8米，因此在剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證剪力墻體系延性，避免剪力墻在受力過(guò)程中出現(xiàn)脆性破壞。根據(jù)高規(guī)要求，剪力墻高寬比宜大于等于3，這樣能夠提高剪力墻的整體延性，在抗震過(guò)程中其發(fā)生彎曲破壞。在以往設(shè)計(jì)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到墻體過(guò)長(zhǎng)的情況，為了確保墻體的高寬比值大于等于3，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口等措施將長(zhǎng)墻分割成具有均勻性肢墻，對(duì)于洞口，筆者認(rèn)為宜選擇彎矩比偏小的連梁。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)中，首先結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范具體要求對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行考量。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員從技術(shù)層面應(yīng)滿(mǎn)足下列原則，以推動(dòng)剪力墻設(shè)計(jì)科學(xué)化、規(guī)范化。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合地理位置、功能需求、施工因素與材料等，最終決定合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.1調(diào)整層間最小剪力系數(shù)

為了避免剪力墻結(jié)構(gòu)受到罕遇地震的破壞，設(shè)計(jì)人員應(yīng)控制剪力墻結(jié)構(gòu)自重，盡量控制剪力數(shù)量，對(duì)于短肢剪力墻對(duì)應(yīng)第一振型傾覆力矩應(yīng)當(dāng)?shù)陀诘卣饍A覆總力矩的40%。設(shè)計(jì)人員可擴(kuò)大剪力墻開(kāi)間，增加剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，保證層間最小剪力系數(shù)滿(mǎn)足規(guī)范要求，從而能夠控制建筑工程成本支出。

3.2調(diào)整層間最大位移

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，設(shè)計(jì)人員在對(duì)剪力墻體系進(jìn)行多地震作用計(jì)算過(guò)程中，其樓層最大層間位移時(shí)以樓間彎曲變形為主，對(duì)于主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形同時(shí)計(jì)入。對(duì)此設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)控制高層建筑產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形，但不能因?yàn)檫^(guò)分控制層間位移而忽視豎向構(gòu)件剛度。因此，設(shè)計(jì)人員在高層工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，有部分設(shè)計(jì)人員因某方向的層間位移不能符合規(guī)范限值要求，而盲目提高側(cè)向剛度。雖然該措施能夠解決層間位移的相關(guān)問(wèn)題，但設(shè)計(jì)人員往往疏忽了該建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的剪重比。假設(shè)剪重比滿(mǎn)足規(guī)范要求，方案可行。如果剪重比超出規(guī)范設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員需要學(xué)會(huì)調(diào)整另一端結(jié)構(gòu)剛度，確保剪重比符合規(guī)范限值要求，且地震作用也能得到控制，從而能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

4.1加強(qiáng)大墻肢的結(jié)構(gòu)處理

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)提高剪力墻結(jié)構(gòu)的延性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視剪力墻結(jié)構(gòu)整體性工作。設(shè)計(jì)人員對(duì)于墻肢較長(zhǎng)的剪力墻設(shè)計(jì)，不僅應(yīng)滿(mǎn)足承載力要求，還需進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，將其分割成為均勻單元。對(duì)于較短墻肢，在受彎條件下出現(xiàn)的裂縫較小，能夠有效發(fā)揮墻體配筋作用。為消除這些不利現(xiàn)象出現(xiàn)，對(duì)于墻肢長(zhǎng)度超過(guò)8米可選擇下列處理措施：第一，開(kāi)設(shè)施工洞，在施工過(guò)程中需對(duì)墻體孔洞預(yù)留，同時(shí)對(duì)預(yù)留孔洞需布置填充墻，這樣能夠?qū)㈤L(zhǎng)墻肢隔成短墻肢。第二，開(kāi)設(shè)計(jì)算洞，設(shè)計(jì)人員主要在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)假設(shè)其有洞，但在實(shí)際施工過(guò)程中仍為混凝土墻，這種計(jì)算洞的開(kāi)設(shè)，能夠發(fā)揮墻肢配筋性能。

4. 2加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)均衡設(shè)計(jì)

在高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)采取恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化措施實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力均衡，這不僅能夠提高剪力墻結(jié)構(gòu)安全度，還能控制工程的投資造價(jià)。設(shè)計(jì)人員根據(jù)剪力墻的平面布置情況，能夠真正實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，制定正確的剪力墻設(shè)計(jì)方案。在施工驗(yàn)收時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極配合相關(guān)部門(mén)，做好本份工作，保證剪力墻的質(zhì)量與安全，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖到實(shí)體的有效建設(shè)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，我國(guó)城市建設(shè)速度不斷加快，規(guī)模不斷擴(kuò)大，剪力墻體系在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。增強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性，是廣大設(shè)計(jì)人員需要考慮的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合建筑工程的實(shí)際條件，制定科學(xué)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，熟練掌握規(guī)范的設(shè)計(jì)要求與標(biāo)準(zhǔn)，確保建筑物整體設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足規(guī)范要求，從而有力促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐利平.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[J].建材與裝飾，2014，（23）：8-9.

[2]孫海山.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014， （13）：145-145.

[3]鄧韻桃.論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展， 2015，（2）：377-377.

[4]付艷強(qiáng).論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2014，（1）：142-143.

[5]寇維佳.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[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014， （20）： 234-234.