孫啟剛

平頂山平煤設(shè)計(jì)院有限公司 河南 平頂山 467000

1 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的定義

剪力墻結(jié)構(gòu)一般是指承載多種負(fù)荷所造成的橫向力和縱向力過(guò)程中，采用鋼筋混凝土板對(duì)結(jié)構(gòu)的橫向力予以有效控制。該結(jié)構(gòu)目前在高層和超高層建筑中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

剪力墻也被人們稱(chēng)為擋風(fēng)抗震墻和結(jié)構(gòu)墻，所以剪力墻主要是承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的多種負(fù)荷，此外其也是建筑結(jié)構(gòu)中起支撐作用的一個(gè)重要的組成部分。剪力墻能夠承擔(dān)縱向荷載與橫向荷載，與墻體和樓板能夠構(gòu)成一個(gè)相對(duì)較為完整的結(jié)構(gòu)體系。但是這一結(jié)構(gòu)體系無(wú)法拆除，所以靈活性較差。從當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)工作中我們也可以清晰地看到，剪力墻結(jié)構(gòu)需要消耗大量的施工材料，同時(shí)在施工中還增加了成本投入，施工難度相對(duì)也比較大，很多建筑單位在工程建設(shè)和施工的過(guò)程中都不是十分推崇這種結(jié)構(gòu)形式。所以設(shè)計(jì)人員在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須要充分地總結(jié)和歸納剪力墻結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢(shì)和不足，從而更好地找到技術(shù)的突破口。

1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來(lái)越廣，在高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用則更為廣泛。剪力墻主要是承受建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的風(fēng)荷載和水平荷載，所以剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中也是一個(gè)重要的支撐結(jié)構(gòu)。剪力墻在抗風(fēng)和抗荷載方面具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)。比如在地震發(fā)生時(shí)，剪力墻可以吸收地震釋放出來(lái)的能量，同時(shí)還能很好地避免墻體結(jié)構(gòu)由于地震作用的影響而產(chǎn)生非常嚴(yán)重的損壞。而在這一原理的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)工作中一定要科學(xué)控制剪力墻的寬高比。剪力墻自身的高度和寬度均較大，但卻比較薄，墻體有著比較明顯的幾何形態(tài)，所以主要為柱狀結(jié)構(gòu)。但是墻體受力狀態(tài)和柱體的受力狀態(tài)還存在著較為明顯的差別。如果在合理范圍內(nèi)，則可按照柱體的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)完成設(shè)計(jì)工作。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中普遍為平面結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要承擔(dān)較大的水平應(yīng)力和彎矩力時(shí)，通常是沿平面發(fā)揮其作用。此外，結(jié)構(gòu)自身還需要承受縱向應(yīng)力。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中一方面要保證其彈性滿足設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)非彈性和延性也應(yīng)充分滿足設(shè)計(jì)的需要。在剪力墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一定要綜合各項(xiàng)因素進(jìn)行全面分析，對(duì)重力和延展力進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算。在計(jì)算剪力墻承載力以及對(duì)其進(jìn)行綜合分析時(shí)，取值的科學(xué)性十分重要。應(yīng)分析計(jì)算出帶翼墻的寬度和門(mén)窗以及洞口之間的翼緣距離和剪力墻之間寬度的最小數(shù)值，一般而言，該數(shù)值為墻肢的十分之一[1]。

2 剪力墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要涉及很多方面的內(nèi)容，如設(shè)計(jì)的方法、整體的布局以及強(qiáng)度的控制等諸多方面都會(huì)影響到剪力墻結(jié)構(gòu)最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量及設(shè)計(jì)效果。因此我們必須要在設(shè)計(jì)中充分了解并掌握剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容，保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

2.1 合理選擇剪力墻設(shè)計(jì)方法

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，若要更好地確保剪力墻結(jié)構(gòu)自身的安全性與穩(wěn)定性，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與水平，設(shè)計(jì)人員在日常工作中一定要選擇合理的剪力墻設(shè)計(jì)方法，保證施工方案的科學(xué)性以及有效性，確保設(shè)計(jì)人員在技術(shù)強(qiáng)度和穩(wěn)定性上都能得到有效的提升。因?yàn)槭軓潬顟B(tài)下的剪力墻本身延展性較好，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)將剪力墻設(shè)定為寬細(xì)狀，進(jìn)而使建筑工程更為安全和穩(wěn)定。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的具體情況在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算。此外，還要積極參照過(guò)往剪力墻設(shè)計(jì)工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而能夠更好地為日后的剪力墻設(shè)計(jì)工作服務(wù)。在保證建筑工程建設(shè)順利進(jìn)行的同時(shí)，也能更好地保證剪力墻設(shè)計(jì)工作的改進(jìn)與完善。

2.2 提高布局合理性

設(shè)計(jì)者在剪力墻水平結(jié)構(gòu)布置工作中一定要最大限度地選擇對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)方式，進(jìn)而能夠更好地保證剪力墻平面設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效果。這種布置形式一方面可以有效保證剪力墻自身的抗震效果，同時(shí)還可避免剪力墻設(shè)計(jì)中的扭矩問(wèn)題。為了保證剪力墻設(shè)計(jì)以對(duì)稱(chēng)的形式來(lái)布置，設(shè)計(jì)人員需要將剛度中心與重量中心設(shè)計(jì)在同一個(gè)位置。為了更好地保證剪力墻自身的抗震性，設(shè)計(jì)熱暖還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況減少剪力墻的種類(lèi)。而在設(shè)計(jì)工作中必須要注意的一點(diǎn)是，設(shè)計(jì)者需要觀察剪力墻側(cè)向的剛度是否能夠滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體要求，其也成為確保建立墻結(jié)構(gòu)自身抗震性能的一個(gè)關(guān)鍵要素。

2.3 科學(xué)控制剪力墻的延展性

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，其延展性是一個(gè)非常關(guān)鍵的內(nèi)容。在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采取科學(xué)措施對(duì)剪力墻的延展性進(jìn)行處理是必須要做到的一個(gè)工作。一般而言，剪力墻結(jié)構(gòu)本身就具備了良好的延展性，所以在設(shè)計(jì)工作中，必須要確保其本身具有非常強(qiáng)的延展性，只有這樣，才能確保剪力墻自身的整體性與耐久性。設(shè)計(jì)者在調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)延展性的過(guò)程中，為了更為有效地防止剪力墻結(jié)構(gòu)受到不必要的損害，在實(shí)際的工作中一定要確保剪力墻結(jié)構(gòu)的承載作用能夠滿足設(shè)計(jì)和施工的基本需要。在設(shè)計(jì)工作中還可以借助對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)方式和連貫式的設(shè)計(jì)方式，更好地保證剪力墻的承載力，進(jìn)而更好地保證剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果。

2.4 保證剪力墻強(qiáng)度及性能

剪力墻設(shè)計(jì)工作中，必須要對(duì)其強(qiáng)度和性能予以高度重視。建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范中已經(jīng)說(shuō)明，在建筑設(shè)計(jì)和施工時(shí)，要采取有效措施保證剪力墻豎向和水平方向分布筋的配筋率，所有建筑的配筋率至少為0.25%，從而使建筑的抗震性能得以顯著提升。設(shè)計(jì)工作中，有關(guān)人員還應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的基本要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)造邊緣以及邊緣位置的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格控制。這種處理方式一方面可以更好地保證剪力墻的強(qiáng)度，同時(shí)還能優(yōu)化剪力墻的性能。剪力墻的抗震能力在這一過(guò)程中也得到了十分顯著的提升，所以對(duì)提高工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量也起到了非常積極的作用[2]。

3 工程案例分析

3.1 工程案例概述

某高層建筑是民商兩用的建筑，共為23層。其中，地下共1層，地上1～5層為商業(yè)廣場(chǎng)，其他部分為住宅區(qū)，建筑的總建筑面積為32133m2，抗震設(shè)計(jì)防烈度為7級(jí)。建筑的內(nèi)部一共有2個(gè)單元，采用350mm的分隔縫將其分開(kāi)，本文主要以1單元的剪力墻結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行分析和探討。如圖1：

圖1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置示意圖

3.2 剪力墻布置分析

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，必須要確保結(jié)構(gòu)的豎向和水平承載力要求，剪力墻應(yīng)在隔墻的位置上，同時(shí)還要最大程度減少邊緣構(gòu)件的數(shù)量。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定與要求，剪力墻截面的厚度一定要滿足設(shè)計(jì)的規(guī)定，要能夠充分發(fā)揮自身的結(jié)構(gòu)性能。該工程商業(yè)廣場(chǎng)部分的核心筒樓梯處為剪力墻的位置，其厚度為150mm、240mm、300mm，其余的位置為400mm，住宅區(qū)剪力墻的厚度為200mm。

3.3 梁板布置分析

高層建筑中，梁板的跨度相對(duì)比較小（經(jīng)特殊工藝處理之后的樓板除外）。樓板布置中通常是配筋和梁的布置，同時(shí)還要具備十分明確的傳力路徑，進(jìn)而可以更好地保證傳力效果。該工程部分剪力墻所采用的是C50混凝土，而5～10層采用的是C45混凝土，11～18層采用的是C40混凝土，其余的樓層采用的是C35混凝土。梁板在商用的部分采用的是C40混凝土，而民用的部分采用的是C35混凝土。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)得到了較為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)建筑的穩(wěn)定性都有著十分顯著的影響。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，我們必須要對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)加以控制，只有這樣，才能更好地發(fā)揮其積極的作用與價(jià)值，不斷完善剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，也能對(duì)其在更廣的范圍內(nèi)加以應(yīng)用起到非常積極的推動(dòng)作用。