張柳英

【摘 要】 框架剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛度大、抗震性強等優(yōu)點，在仿古建筑中有著應(yīng)用廣泛。文章對框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要原則進行了總結(jié)，對仿古建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行了分析，并結(jié)合工程實例，對框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的技術(shù)難點進行了總結(jié)，并提出了相應(yīng)的解決措施，從而更好的提高仿古建筑的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 仿古建筑 框架剪力墻結(jié)構(gòu) 設(shè)計

前言

剪力墻本身因具有整體性強、用鋼量少和結(jié)構(gòu)剛度大等特點，所以在居住性建筑設(shè)計中廣為應(yīng)用。特別是一些仿古建筑中采用現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)，不但能使隔離墻和承重墻合二為一，還能使得小開間中的分隔墻盡量減少，大大提高了經(jīng)濟效益。除此之外，框架剪力墻結(jié)構(gòu)相比較于框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用更為廣泛，主要原因在于它還具有簡潔、不露梁和露柱等優(yōu)勢，使建筑外觀美，而且內(nèi)設(shè)空間更大，提高空間使用率。當(dāng)然，還可以通過合理設(shè)計成延性剪力墻的方式來提升其抗震性能，該種剪力墻在震區(qū)或非震區(qū)均可應(yīng)用。

1 框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要原則

1.1 整體性原則

在設(shè)計剪力墻的時候，必須站在整體的角度考慮剪力墻的位置、高度等。一般來說，剪力墻的縱向高度應(yīng)不低于建筑物的總高度，當(dāng)剪力墻在縱向方向上發(fā)生變化時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整墻體的厚度和混凝土選用的等級、類型，也可適當(dāng)減少墻肢的數(shù)量，進而提升墻體的整體抗側(cè)剛度，以免各不同層數(shù)的剛度發(fā)生變化，導(dǎo)致應(yīng)力過度集中的問題出現(xiàn)。

1.2 最大限度控制剪力墻的平面外彎矩

剪力墻的平面外彎矩對建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性具有極大影響，因此，在實際設(shè)計過程中，必須對剪力墻的平面外彎矩進行嚴(yán)格控制，可采用增設(shè)垂直墻肢或者壁柱的方法，此外，針對截面積較小的樓面梁，可采用鉸接或者半剛接的方法，從而有效降低墻肢的平面外彎矩。

1.3 為了保證墻體的抗震能力，必須確保墻體的拉通対直

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，一般要求門、窗等各部位的上下各層必須位于同一垂直線上，以確保墻肢和連接梁的受力明確，這樣才能簡化計算，對建筑抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，必須杜絕錯洞剪力墻和疊合錯洞剪力墻的出現(xiàn)，因為一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，剪力墻肢就會出現(xiàn)不符合規(guī)范的問題，同時，墻上的洞口部位的抗震性會大大降低，一旦發(fā)生地震便很容易影響到整個建筑物的安全。

1.4 避免全部采用短肢框架剪力墻結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不能全部采用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，因為該類結(jié)構(gòu)在抵抗水平力方面的性能較弱，若采用的短肢框架剪力墻結(jié)構(gòu)較多，必須適當(dāng)布置一些筒體，從而使框架剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度增強。

2 框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 科學(xué)展開平面布置

科學(xué)設(shè)計平面布置，對于剪刀墻在仿古建筑設(shè)計中的應(yīng)用有著重要的作用。在進行剪刀墻的設(shè)計中，科學(xué)合理的平面布置可以提高剪刀墻的利用效率，提高仿古建筑的承載力。所以，在進行剪刀墻的平面布置設(shè)計中，首先要注意在進行布置剪刀墻時，要沿著平面重要軸線的方式進行設(shè)計，進而使得剪刀墻的平面布置更加科學(xué)合理。此外，在進行剪刀墻的布置中，要減少單向平面布置的手段，進而提高剪刀墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時，在進行剪刀墻的平面布置時，要進行對稱布置，進而使得剪刀墻的剛度中心和質(zhì)量中心協(xié)調(diào)一致，減少剪刀墻的扭矩作用，提高剪刀墻的承載力和抗震性能。所以，科學(xué)設(shè)計剪刀墻的平面布置，對于剪刀墻在仿古建筑設(shè)計中的應(yīng)用十分重要。

2.2 剪刀墻結(jié)構(gòu)的長度、厚度和延性的設(shè)計

在進行仿古建筑剪刀墻的設(shè)計中，對剪刀墻的長度、厚度以及延性設(shè)計需要格外注意。在進行剪刀墻的設(shè)計時，遵守其設(shè)計原則，剪刀墻的厚度和長度的設(shè)計有一定的規(guī)范和要求。根據(jù)建筑的抗震情況，剪刀墻的厚度和長度是要根據(jù)建筑的抗震系數(shù)進行設(shè)計和確定，不一樣的抗震等級系數(shù)，在剪刀墻的長度和厚度的設(shè)計上也就不一樣。所以，在進行剪刀墻的設(shè)計中，為了保障建筑物的穩(wěn)定、安全和抗震效果，剪刀墻結(jié)構(gòu)的厚度最小是二百毫米，高厚比例要小于六分之一。在建筑物的剪刀墻結(jié)構(gòu)厚度和長度比值不均時，要采取L、T性截面剪刀墻進行代替，同時也要增加其翼緣長度。在剪刀墻的延性上，一般的設(shè)計經(jīng)驗是，如果剪刀墻的寬高比小于二，剪刀墻的延性最好，進而減少剪刀墻的破壞。如果比例大于二，就要對剪刀墻進行開洞。因此，在進行剪刀墻的設(shè)計中，要注意剪刀墻結(jié)構(gòu)的長度、厚度以及延性的設(shè)計，進而保障建筑物的承載力。在進行墻身鋼筋設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要保障剪力墻水平和豎直方向的配筋率不小于0.2%。對于三級地震，設(shè)計人員應(yīng)提升剪力墻的配筋率，這樣才可以保證墻體的穩(wěn)定性和抗震性。

2.3 確定墻肢截面厚度

墻肢截面厚度對框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量有著十分重要的影響，因此，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的專業(yè)人員，想最大程度的發(fā)揮出框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑機構(gòu)中的效果，在對墻肢截面厚度進行確定的時候一定要對剪力墻的厚度進行充分的考慮，根據(jù)剪力墻厚度的具體情況對墻肢截面厚度的范圍進行嚴(yán)格的控制。通常情況下，應(yīng)將其厚度劃定為最小值，這樣以便于日后施工的調(diào)整。為了有效的提升剪力墻的穩(wěn)定性，對于一些較短的墻肢，可以適當(dāng)?shù)膶ζ涞撞窟M行加厚處理，同時，這樣還能在一定程度上增強剪力墻的剛度，提升仿古建筑墻體的安全性。

2.4 規(guī)范進行剪力墻連梁鋼筋配置

設(shè)計人員在對剪力墻的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，必須結(jié)合仿古建筑的實際特點，對設(shè)計方案進行優(yōu)化。根據(jù)實地調(diào)查可知，仿古建筑的關(guān)鍵部位是連梁，連梁不僅承擔(dān)著仿古建筑的承重責(zé)任，對建筑墻體的剛度也具有一定的積極意義。因此，在對仿古建筑的框架剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，設(shè)計人員必須充分考慮到連梁的作用，保障其具備一定的抗剪性，從而避免連梁彎曲損壞的現(xiàn)象發(fā)生。與此同時，為了提高強剪力墻墻體的穩(wěn)定性，設(shè)計人員需要規(guī)范的進行連梁鋼筋的配置，在配置鋼筋的過程中，設(shè)計人員需要遵循相關(guān)的吧標(biāo)準(zhǔn)，不可以隨意的進行鋼筋配置，否則，會導(dǎo)致仿古建筑產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。

2.6 做好框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁設(shè)計

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻、剪力墻與剪力墻的連接方式有鉸結(jié)與剛結(jié)兩種。鉸結(jié)為通過樓板連接來保證剪力墻與框架協(xié)同工作，剛結(jié)為通過連梁連接來保證剪力墻與框架協(xié)同工作。在鉸結(jié)體系中，由于沒有考慮連梁的約束作用，使得樓板作用顯著，要保證剪力墻與框架協(xié)同變形和工作，樓板必須絕對剛性。在剛結(jié)體系中，連梁對墻和柱都會產(chǎn)生約束，連梁將承擔(dān)著較大的剪力和彎矩，約束作用明顯，并可以與樓板一同作為連接構(gòu)件，傳遞彎矩、剪力、軸力。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受小于其設(shè)防烈度的多遇地震時，整個結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段。當(dāng)遭受高于其設(shè)防烈度的罕遇地震時，連梁形成塑性鉸消耗地震能量，結(jié)構(gòu)剛度降低，自振周期加大，地震力降低，減輕結(jié)構(gòu)破壞。但由于連梁跨高比小，兩端連接的墻或柱剛度差異較大，連梁變形產(chǎn)生較大的內(nèi)力而破壞。連梁破壞有脆性的剪切破壞和延性的彎曲破壞，設(shè)計時應(yīng)盡量避免連梁發(fā)生剪切破壞，讓連梁先屈服，形成塑性鉸。

3 實例分析

3.1 工程概況

潮安區(qū)東山湖特色產(chǎn)業(yè)基地CA2013-T12地塊（二期），本工程位于廣東省潮州市潮安區(qū)，為仿古建筑，包括一棟11層辦及1層地下室。該建筑采用混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中框架部分抗震等級為一級，剪力墻部分抗震等級為一級，基礎(chǔ)采用筏板樁基。本工程設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，建筑場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.55s，設(shè)計地震分組為二組。

3.2 技術(shù)難點

該項目主要技術(shù)難點如下：1、該結(jié)構(gòu)位于八度區(qū)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)連梁抗剪超限及柱節(jié)點域抗剪超限。2、結(jié)構(gòu)位于8度區(qū)，剪力墻分層澆筑，交界處施工縫驗算不滿足。3、因場地土層多加沙層，且持力層起伏，沉樁困難。4、由于該建筑為仿古建筑，存在較多挑檐、檐口、屋脊等特殊古建節(jié)點做法，傳統(tǒng)平面圖無法表示清楚，施工單位無法充分理解設(shè)計意圖。

3.3 解決措施

對于以上難點，在項目中主要采取了以下解決措施：1、提高墻柱混凝土等級，對抗剪不足連梁，設(shè)置交叉斜筋或?qū)前祿?，提高連梁抗剪承載力。2、剪力墻施工縫驗算不滿足處，增設(shè)附加豎向短鋼筋以抵抗水平地震剪力。3、由于持力層起伏，沉樁困難，因此對該建筑樁基進行分區(qū)域確定樁長，減小持力層較高處樁長，并復(fù)核其單樁承載力，在滿足設(shè)計要求的前提下，實現(xiàn)了樁基的順利施工。4、對于較多的特殊古建節(jié)點做法，在平面圖進行索引，然后繪制單獨的節(jié)點詳圖，包括節(jié)點平面圖、節(jié)點立面圖、節(jié)點斷面圖，對于特別特殊的節(jié)點還提供三維效果圖，充分表達設(shè)計意圖，便于施工單位理解。

4 總結(jié)

綜上所述，框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是仿古建筑實施中的重點內(nèi)容，專業(yè)性很強，包含諸多設(shè)計要素及內(nèi)容。設(shè)計人員要依據(jù)實際工程背景，對框架剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵及分類具備明確認(rèn)知，依據(jù)框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計計算原則，合理選擇剪力墻厚度及長度，并對其進行平面布置，處理約束邊緣構(gòu)件，達到最佳工程效果。

【參考文獻】

[1] 陳耀.仿古建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析探討[J].福建建材，2011（04：40-41+43.

[2] 王寧.異形連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的實用簡化設(shè)計方法[J].科技創(chuàng)業(yè)家.2012（24）：31-32.

[3] 譚武.框架剪力墻結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用[J].四川水泥，2015（12）：137.

[4] 鄭鵬.框架剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用論述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（03）：248.

[5] 周浪.高層住宅框架剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[D].武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[6] 陳耀.仿古建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析探討[J].福建建材，2011（04：40-41+43.