【摘要】我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展使得人們的居住環(huán)境都有所提升。但是隨著土地資源的緊缺，高層建筑已經(jīng)成為當(dāng)下的趨勢(shì)。對(duì)于某些高層建筑來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)是非常重要的一種結(jié)構(gòu)形式。本文將簡(jiǎn)單介紹高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)優(yōu)化的探究。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高層建筑也越來(lái)越多，成為發(fā)達(dá)城市現(xiàn)代化的象征。而高層建筑的剪力墻具有剛度大、整體性強(qiáng)、用鋼量小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于高層建筑的建設(shè)有著重大的影響。因此，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的。那么，究竟如何優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呢？

1.我國(guó)高層建筑剪力墻的簡(jiǎn)單介紹

1.1剪力墻的概念與特點(diǎn)

剪力墻又稱為抗風(fēng)墻、抗震墻還有結(jié)構(gòu)墻。房屋活構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載和豎向荷載（重力）的墻體，防止結(jié)構(gòu)剪切被破壞。因?yàn)槭卿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)墻，屬于下端固定在基礎(chǔ)頂面上的豎向懸臂板。豎向荷載在墻體內(nèi)主要產(chǎn)生向下的壓力，側(cè)向力在墻體中產(chǎn)生水平監(jiān)利和彎矩，因?yàn)檫@類墻體具有加大的承受水平力（水平剪力）的能力，故稱為剪力墻。剪力墻不僅有著非常出色的外觀，還有著自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因?yàn)榧袅﹁T造的材料主要是鋼筋混凝土，因此，它的穩(wěn)定性極好，表面強(qiáng)度也非常大，平面內(nèi)的剛度及承重力大，但是剪力墻外表面的剛度以及承載力都相對(duì)較小。隨著建筑的逐漸增高，剪力墻的主要作用就是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的建筑物梁和柱子承重，因?yàn)樗休^大的承重能力。除此之外，剪力墻結(jié)構(gòu)的鋼筋比例較低，為鋼筋的價(jià)格相對(duì)昂貴，因此大大降低了建筑企業(yè)的成本問(wèn)題，為企業(yè)帶來(lái)更大的效益?？傊袅Φ奶攸c(diǎn)就是外觀優(yōu)美，穩(wěn)定性好，表面強(qiáng)度大，承重能力強(qiáng)，價(jià)格實(shí)惠。

1.2當(dāng)前我國(guó)高層建筑剪力墻出現(xiàn)的問(wèn)題

雖然我國(guó)的高層建筑發(fā)展迅速，但是在高層建筑的剪力墻的設(shè)計(jì)方面仍然存在著一些問(wèn)題。首先就是軟件運(yùn)用的問(wèn)題。目前我國(guó)在高層建筑剪力墻設(shè)計(jì)計(jì)算的方面的軟件還不是非常新。計(jì)算機(jī)畢竟不是人的大腦，不能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改，緊急情況。不能根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)行實(shí)際情況做出設(shè)計(jì)，同時(shí)也不能處理相應(yīng)的緊急狀況。因此，在利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)存在一定的誤差。其次，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)問(wèn)題的時(shí)候，沒(méi)有考慮到高層建筑的實(shí)際情況帶來(lái)的隱患，從而在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不能很好地與高層建筑相適應(yīng)。除此之外，有的設(shè)計(jì)者對(duì)于剪力墻中的鋼筋量沒(méi)有做嚴(yán)格的要求。他們?yōu)榱耸沟眉袅Φ氖芰δ芰Ω鼜?qiáng)，表面強(qiáng)度更高，盡可能使鋼筋含量更多，卻忽略了鋼筋含量過(guò)多造成的危害，而且這樣還大大增加了企業(yè)的成本問(wèn)題。

2.對(duì)優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

2.1加強(qiáng)高層建筑剪力墻的軟件以及員工的更新

隨著我國(guó)高科技的發(fā)展，幾乎所有的技術(shù)都運(yùn)用到了計(jì)算機(jī)。而對(duì)于高層建筑中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算上，要用到計(jì)算機(jī)以及一些軟件。因此，建筑部門也要注重建筑所使用的軟件的更新。研究人員應(yīng)該設(shè)計(jì)出與優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算相匹配的軟件，從而更好地優(yōu)化高層建筑中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。除此之外，相關(guān)企業(yè)要加強(qiáng)高技術(shù)員工的更新問(wèn)題。多聘請(qǐng)對(duì)于高層建筑中剪力墻的設(shè)計(jì)計(jì)算能力的軟件應(yīng)用較強(qiáng)的工作人員，使其更好的運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)從而優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化

剪力墻結(jié)構(gòu)是以鋼筋混凝土墻為主要的承受豎向和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系，在高層建筑中，剪力墻的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有其一定的原則。首先就是剪力墻結(jié)構(gòu)體系布置原則。剪力墻的結(jié)構(gòu)體系包括平面布局，豎向布置，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)······首先從平面布局來(lái)說(shuō)，剪力墻在拐角墻以及結(jié)構(gòu)的兩端處的受力比較復(fù)雜，因此，受外界的影響相對(duì)大些。因此，在建設(shè)剪力墻的時(shí)候要盡量避免在這些受力復(fù)雜的地方設(shè)置樓梯，確保建筑的安全。首先，要做到平面布置規(guī)整、簡(jiǎn)單、對(duì)稱而且要均勻。要盡量使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度增加，是使得剪力墻的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度、承受力分布，使得結(jié)構(gòu)的鋼芯與質(zhì)心重合或者接近，從而加強(qiáng)高層剪力墻的抗震能力。從剪力墻的縱向布置方面來(lái)講，對(duì)于剪力墻的縱向布置的原則是側(cè)向的剛度要從上到下逐漸減小，不應(yīng)該有剛度的沖突，剛度比應(yīng)該大于等于1.1，如果建筑的相鄰地層是結(jié)構(gòu)嵌固端的話，那么剛度比就應(yīng)該大于1.5 。接下來(lái)時(shí)剪力墻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)建的設(shè)計(jì)原則。首先就是墻肢的設(shè)計(jì)。墻肢是剪力墻的重要受力部件，決定了側(cè)向剛度以及扭轉(zhuǎn)剛度。在設(shè)計(jì)墻肢的時(shí)候，首先要根據(jù)實(shí)際的受力情況要進(jìn)行間距、數(shù)量分配等方面的設(shè)計(jì)，從而使得墻肢分配到可承受的內(nèi)力。其次就是連梁的設(shè)計(jì)。連梁是連接墻肢之間的連系梁。連梁的跨度小但是高度大，因此，連梁的內(nèi)力就約束了墻肢的變形，從而使得剪力墻的整體更加穩(wěn)固。為了使得達(dá)到足夠的抗震能力，使剪力墻的受力更好，就應(yīng)該在連梁和框架梁的縱向鋼筋在錨固時(shí)無(wú)論是梁底鋼筋還是梁頂鋼筋深入支座的錨固長(zhǎng)度都必須滿足抗震設(shè)計(jì)的最小錨固長(zhǎng)度，箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度及箍筋的直徑、間距及鋼筋等級(jí)、混凝土等級(jí)都要滿足抗震構(gòu)造要求。還有就是樓板的設(shè)計(jì)。為了使剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化，對(duì)于樓板的設(shè)計(jì)就應(yīng)該注意。板中一般有鋼筋，雖然鋼筋的剛性很強(qiáng)，但是也要進(jìn)行剪力墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)建鋼量的控制。在高層建筑的剪力墻的樓板結(jié)構(gòu)中，要在確保安全的前提下將含鋼量控制在最低范圍內(nèi)，這樣，既使得樓板的結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，又大大減少了公司的成本。其次就是轉(zhuǎn)角洞口的設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題。可以在轉(zhuǎn)角窗的上下樓層以及轉(zhuǎn)交陽(yáng)臺(tái)處設(shè)置梁與暗梁，在轉(zhuǎn)角洞口距離較近的地方要采用整墻肢，不要用短墻肢。除此之外，轉(zhuǎn)交洞口所在的樓層的樓板要特別加厚，從而加強(qiáng)洞口兩側(cè)墻肢的整體性。只有遵從剪力墻各個(gè)部分的設(shè)計(jì)原理，不應(yīng)該隨著設(shè)計(jì)者的主觀意識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在實(shí)際剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題上，將理論與實(shí)際情況相結(jié)合，才能更好地優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在剪力墻的配筋問(wèn)題上，需要特別注意，從而優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般梁的受力縱向鋼筋量范圍是0.35 – 1.5，非受力縱向鋼筋量大約是0.3；剪力墻的柱的受力總行鋼筋量范圍是0.5 – 1.5；墻體的含鋼量在0.35 – 0.5 之間，非受力縱向鋼筋量在0.35 – 0.5范圍內(nèi)；而樓板的縱向鋼筋量在0.35 – 0.6范圍內(nèi)。

2.3剪力墻在設(shè)計(jì)計(jì)算方面的優(yōu)化

對(duì)于剪力墻在設(shè)計(jì)計(jì)算方面的優(yōu)化更要注意。首先就是樓層最小建立系數(shù)的調(diào)整。在滿足短肢剪力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 ，盡可能減少剪力墻的布置，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)不小于規(guī)范限值。其次就是樓層的最大層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。而且，剪力墻的布置宜多均勻長(zhǎng)墻少短肢剪力墻，這樣就可以使剪力墻設(shè)計(jì)更合理、更經(jīng)濟(jì)。圍內(nèi)的樓層的最大層間最大位移與層高之比的話，就會(huì)導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，抗震的能力大大下降。而剪力墻的長(zhǎng)度更是不能大于八米，跨高比要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行調(diào)整，將連梁進(jìn)行塑性調(diào)幅，從而減低剪力墻的設(shè)計(jì)值。因此，樓層的最大層間最大位移與層高之比要處于規(guī)定正常的范圍之內(nèi)。

3.結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)發(fā)達(dá)城市的高層建筑越來(lái)越多，對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就有更高的要求。雖然目前我國(guó)的高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還不是非常完善，但是相信隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，在建設(shè)工程的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化問(wèn)題上一定會(huì)得到改善。

參考文獻(xiàn)

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[2]郭兆偉，高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)防震設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)分析[J]。建材技術(shù)與應(yīng)用，2013（01）

作者簡(jiǎn)介：黎燦坤（1985年12月-），男，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，工作單位：廣東省大成注建工程設(shè)計(jì)有限公司，510095