劉少紅（濟(jì)南德潤(rùn)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，山東　濟(jì)南　250101）

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

劉少紅
（濟(jì)南德潤(rùn)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，山東濟(jì)南250101）

本文對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探究，并根據(jù)設(shè)計(jì)的特性提出針對(duì)性和可行性較高的建議和意見。

高層；建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

在眾多的建筑墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式中，剪力墻結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑工程中常采用的一個(gè)設(shè)計(jì)方式，它能夠通過具有較高牢固性和凝固性的混凝土和鋼筋對(duì)建筑底層進(jìn)行設(shè)計(jì)并且對(duì)建筑上層完成一個(gè)多層砌體結(jié)構(gòu)。在整個(gè)建立強(qiáng)結(jié)構(gòu)中，對(duì)上層的多層砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工時(shí)期關(guān)鍵設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)，也是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)所在。

一、高層建筑剪力墻的特點(diǎn)以及分類

剪力墻根據(jù)是不是開洞以及開洞的大小可以分為以下幾個(gè)類型。

1實(shí)體墻。所謂實(shí)體墻就是指沒有開洞或者開洞的面積小于整個(gè)墻體面積的15%。其受力的特點(diǎn)是就像一個(gè)懸臂墻。它的彎矩圖既沒有突變，也沒有反彎點(diǎn)，整個(gè)墻體的變形是以彎曲型為主。

2整體的小開口剪力墻。這主要是指開孔的面積雖然大于整個(gè)墻體面積的15%，但是仍然屬于小面積開孔的墻體，其受力的特點(diǎn)就是彎矩圖在連接梁的地方發(fā)生突變，在高度上沒有反彎點(diǎn)，或者是僅僅在個(gè)別的樓層才有反彎點(diǎn)。

3雙脂肢或者多肢剪力墻。所謂的雙肢或者多肢剪力墻主要是說開洞比較大的或者洞口成列布置的墻體。它的受力特點(diǎn)是和整體的小開口的剪力墻相類似的。

4壁式框架。壁式框架是指洞口的尺寸相對(duì)比較大，而連接梁線的剛度和墻肢線的剛度比較接近的墻體。其受力特點(diǎn)是彎矩圖在樓層的地方放生突變，而且在大多數(shù)的樓層中都會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

1構(gòu)件設(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵守肢長(zhǎng)和厚度的比值。由于剪力墻的高度和寬度尺寸都有著很大的不同，因此，要據(jù)幾何特征和受力形態(tài)來計(jì)算肢長(zhǎng)和厚度的比值，據(jù)結(jié)果實(shí)施按柱設(shè)計(jì)或者是按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。

2既要滿足剛度要求又要具有很強(qiáng)的變形性能和延性。此結(jié)構(gòu)的墻體會(huì)承擔(dān)來自建筑多方向的壓力，剪力墻結(jié)構(gòu)若想有效而綜合處理這些個(gè)方向壓力就必須采用延性彎曲型剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣能夠有效綜合各方壓力，從而提高墻體的剛性和抗震性能。

3剪力墻在設(shè)計(jì)時(shí)候要盡量避免平面外搭接，實(shí)在避免不了時(shí)應(yīng)按規(guī)范采取相應(yīng)措施，以保證剪力墻平面外安全。

4墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對(duì)局部受壓承載力驗(yàn)算。

三、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1剪力墻的具體結(jié)構(gòu)的設(shè)置。高層建筑在應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮建筑的空間能力，要雙向設(shè)計(jì)剪力墻，利用墻體的鏈接來完善高層建筑的空間結(jié)構(gòu)，特別是地震高發(fā)區(qū)，更要注重剪力墻結(jié)構(gòu)的雙向設(shè)計(jì)，而且要注意控制兩個(gè)方向剪力墻的剛度中心位置和墻體的具體數(shù)值保持一致，這樣能夠保證雙向墻體之間的受力均衡，這樣能夠降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)帶來的影響。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要注意降低墻體的抗側(cè)剛度，從而提高墻體的自振周期，具體設(shè)計(jì)時(shí)可通過降低墻體縱橫方向的厚度大小來實(shí)現(xiàn)抗側(cè)剛度的降低，或者可以通過降低墻面數(shù)量，增寬墻體間距來實(shí)現(xiàn)減輕墻體自重，降低墻體抗側(cè)剛度的目的。另外，為了提高剪力墻的結(jié)構(gòu)安全性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)樓層面積的大小來采取鉸接或半剛接式的結(jié)構(gòu)，這種墻面結(jié)構(gòu)能夠增阿吉墻體的安全性能。

2剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度。對(duì)于剪力墻的厚度，相關(guān)抗震建筑規(guī)定有著較為明確的數(shù)據(jù)規(guī)定，因此，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格按照這些數(shù)據(jù)規(guī)定進(jìn)行。例如5～15層的剪力墻結(jié)構(gòu)，一般墻肢在重力荷載代表值作用下軸壓比都＜0.2，電算結(jié)果墻體往往只需要構(gòu)造配筋，但只因底部功能要求3.9m層高，墻厚就得240mm，若業(yè)主要求室內(nèi)視野開闊，不設(shè)外縱墻，橫墻朝外端頭不允許帶翼墻或端柱時(shí)，當(dāng)層高3＞5～4.2m時(shí)，則墻厚需要320mm～350mm，顯然不合理。故像這樣的特殊情況的高層建筑應(yīng)該通過采用概念設(shè)計(jì)分析，控制墻肢軸壓比，進(jìn)行墻體截面條件、強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算并在構(gòu)造上適當(dāng)加強(qiáng)暗柱或配筋，確保整體的連結(jié)從而減小墻的厚度。

3墻體配筋率的設(shè)計(jì)。建筑墻體結(jié)構(gòu)的配筋率是關(guān)乎墻體質(zhì)量以及整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵所在，在進(jìn)行墻體設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須明確配筋率取值范圍。建筑的抗震要求決定了其結(jié)構(gòu)必須具備一定的延性，而這也要求了建筑墻體配筋率要達(dá)到最低要求標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行建筑剪力墻結(jié)構(gòu)配筋率設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定以及工程結(jié)構(gòu)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且要保證配筋率的設(shè)計(jì)滿足建筑結(jié)構(gòu)其他部分的設(shè)計(jì)需求。

4剪力墻設(shè)計(jì)的管理。首先，必須對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)行嚴(yán)格的勘察和仔細(xì)的監(jiān)督檢測(cè)，只有在在確定設(shè)計(jì)質(zhì)量后，才能決定是否將其投入墻體施工中。而若想做好對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)的監(jiān)督和檢測(cè)工作，就必須完善相應(yīng)的管理制度，例如對(duì)建筑設(shè)計(jì)的監(jiān)督制度、檢測(cè)制度以及對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的獎(jiǎng)懲制度等，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考察。其次，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平將直接決定整個(gè)墻體設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性以及其可行性。所以，在雇傭設(shè)計(jì)人員之前必須對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平進(jìn)行嚴(yán)格的考察和檢測(cè)，要提高雇傭建筑設(shè)計(jì)人員的門檻，加強(qiáng)對(duì)專業(yè)素質(zhì)和思想道德的考察。另外，對(duì)于已經(jīng)雇傭和正在工作中的建筑設(shè)計(jì)人員，也要對(duì)其專業(yè)素質(zhì)進(jìn)行積極的培訓(xùn)。而且，還要加強(qiáng)對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)工作，提高他們的專業(yè)素質(zhì)，除了相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)外，還需要對(duì)其進(jìn)行思想道德素質(zhì)的培訓(xùn)，在他們心中樹立質(zhì)量意識(shí)和危機(jī)意識(shí)，提高他們對(duì)現(xiàn)在崗位職責(zé)的重視度。最后，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵守國(guó)家法律的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足專業(yè)的技術(shù)規(guī)范要求，積極吸取外國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)。另外，還需要從管理制度、人員規(guī)范方面對(duì)其進(jìn)行治理，要保證管理制度切實(shí)可行，保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范制度化，避免缺乏專業(yè)素質(zhì)的設(shè)計(jì)人員參與設(shè)計(jì)。最后，要注重對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的檢查，對(duì)安全性不滿足要求的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要及時(shí)上報(bào)并進(jìn)行更改。

結(jié)語

綜上所述，建筑企業(yè)若想在未來的建筑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中獲取更多的主動(dòng)權(quán)，就必須加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)高層建筑項(xiàng)目的施工質(zhì)量保證具有關(guān)鍵性作用，必須重視對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究和不斷探索。

[1]苗強(qiáng).高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的特性分析[J].科技傳播，2010（19）.

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