蘇紅江

摘 要：由于剪力墻具有很高的穩(wěn)定性和抗震性，目前剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用較為普遍?；诖?，文章主要對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡要分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；剪力墻

1 引言

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的要求是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、建筑安全，而對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性以及布置合理性是整個(gè)建筑工程項(xiàng)目中的最主要基礎(chǔ)。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性能好以及抗側(cè)剛度大的特點(diǎn)使得其在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，但是隨著公眾對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求越來越高，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也出現(xiàn)一些問題。因此，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析是很有必要的。

2 房屋建筑剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于我國高層建筑結(jié)構(gòu)中，它主要是通過混凝土和鋼筋整體澆筑，通過兩者的咬合能力形成整體的鋼筋混凝土抗側(cè)墻，以滿足整個(gè)建筑的承載能力。剪力墻結(jié)構(gòu)作為整體建筑的承重構(gòu)件，要契合建筑的整體布局，滿足建筑的平面要求，還應(yīng)具有抗震、抗風(fēng)、承重的能力。高層建筑的剪力墻既能作為結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件，也能充當(dāng)建筑的分隔墻體，這樣使得建筑物內(nèi)部的活動(dòng)空間變得更整潔，房屋使用者可以最大限度地根據(jù)自己的要求對(duì)內(nèi)部空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足自身需求。

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①擁有很好的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和抗側(cè)力性能，承受水平和垂直荷載的能力強(qiáng)；②抗脆性強(qiáng)，具有延性變形和彎曲變形功能；③以鋼筋混凝土為原料，成本相對(duì)較低；④完美替代傳統(tǒng)承重系統(tǒng)，所需空間小，降低建筑物的空間局限性。需要注意的是，高層建筑在遇到地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生反震力，地震震級(jí)越大，反震力越強(qiáng)，整體安全性隨之降低。另外剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑物靈敏度較低，對(duì)空間間距的限制，不適用于大型跨度的建筑。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)原則

3.1 剪力系數(shù)調(diào)整原則

在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要保證樓層之間的最小剪力系數(shù)。為了建筑物能最大程度地承受力，減輕自身建筑重量增強(qiáng)其抗震性和安全性，要在保證建筑規(guī)范的前提下盡量控制上下層的剪力墻的數(shù)量，避免剛度突變。并且，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用科學(xué)的方法使剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向承載力和剛度更加合理。建筑樓層相互之間的最小剪力系數(shù)能更加合理的調(diào)整，工程本身成本會(huì)大大減小。

3.2 剛度均勻原則

在設(shè)計(jì)建筑物的過程中，要合理布置剪力墻，剪力墻平面布置宜簡單、規(guī)則，宜沿兩個(gè)主軸方向或其他雙向均勻布置，避免兩個(gè)主軸方向的側(cè)向剛度相差較大，否則會(huì)導(dǎo)致樓層之間的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形較大，對(duì)結(jié)構(gòu)整體受力不利，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的層間位移比也很難滿足規(guī)范要求。故而在剪力墻的設(shè)計(jì)中要根據(jù)建結(jié)構(gòu)的位移變形來進(jìn)行相應(yīng)的剛度調(diào)整，以此來滿足整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性。

3.3 連梁超限調(diào)整原則

對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，如若剪力墻的實(shí)際跨高比例<2.5，就有可能會(huì)出現(xiàn)剪力墻的彎矩超過規(guī)定限度的現(xiàn)象。所以在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要遵從這一原則。而且連梁與剪力墻的跨高并不是越大越好。所以在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可采用水平縫形成雙連梁或多連梁來保證結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，還要注意調(diào)整連梁的超限。這樣在保障建筑施工質(zhì)量的同時(shí)縮減了施工成本。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 剪力墻的平面布置要點(diǎn)

在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同墻型之間的不同特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，依據(jù)不同的受力特征、墻體中內(nèi)力分布的不同狀態(tài)以及其破壞形態(tài)，合理的布置設(shè)計(jì)如何搭配鋼筋以及構(gòu)造措施。剪力墻所承擔(dān)的豎直水平上的壓力主要是來自于結(jié)構(gòu)的自重以及整體樓面的荷重，應(yīng)當(dāng)按照剪力墻承受的壓力大小進(jìn)行計(jì)算，來保證實(shí)現(xiàn)剪力墻“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震標(biāo)準(zhǔn)。一是，在剪力墻的承載能力中，無論是水平方向的還是豎向的荷載都是由鋼筋混凝土墻板承受的，所以要沿著建筑物平面主軸的方向進(jìn)行剪力墻的布局，在壓力集中的荷載作用下，剪力墻應(yīng)該在內(nèi)部設(shè)置暗柱，并且標(biāo)注好暗柱與縱向的鋼筋之間的連接方式，沒有暗柱的時(shí)候應(yīng)該對(duì)墻局部的受壓能力進(jìn)行測(cè)算。二是，剪力墻的平面設(shè)計(jì)要講究對(duì)稱性，這樣的目的是為了將剪力墻的剛度中心同自重中心保持在同一個(gè)位置，同時(shí)也可以降低剪力墻的扭矩。三是，在溫度或者收縮力較大的地方，剪力墻內(nèi)分布的鋼筋應(yīng)有構(gòu)造性的進(jìn)行加強(qiáng)，在進(jìn)行以抗震為主要功能的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量豐富平面布置的形式，提高抗震效果。

4.2 優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)配筋

剪力墻配筋控制對(duì)建筑物主體造價(jià)起著關(guān)鍵性的作用。通過以往高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比，一般的剪力墻配筋幾乎都是按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率構(gòu)造配筋，所以控制剪力墻厚度，可以有效地控制剪力墻身鋼筋用量。選擇優(yōu)質(zhì)的材料是進(jìn)場(chǎng)前第一步要做好的工作，鋼筋材料的選擇是至關(guān)重要的，各種合格證明一定要檢查清楚。合格的鋼筋才能進(jìn)入施工場(chǎng)地。剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋時(shí)應(yīng)將水平鋼筋安置在外側(cè)，垂直鋼筋安置在內(nèi)側(cè)。

4.3 優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)

在高層剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁是一項(xiàng)關(guān)鍵的耗能構(gòu)件，連梁常被稱為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的“保險(xiǎn)絲”，它可以起到耗散地震能量的作用。所以一定要優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的設(shè)計(jì)，連梁的強(qiáng)剪弱彎應(yīng)該反復(fù)多次驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)連梁的彎曲破壞比剪切破壞晚。除此之外，在實(shí)際施工過程中也不能隨意加大連梁縱筋和箍筋，前者會(huì)導(dǎo)致無法滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求，后者會(huì)導(dǎo)致剪切破壞提前發(fā)生。例如：當(dāng)連梁的跨高比大于5時(shí)，需要按照框架梁的要求設(shè)計(jì)施工，連梁跨高比小于等于5時(shí)，需要按連梁設(shè)計(jì)施工。

4.4 優(yōu)化剪力墻洞口的布局

對(duì)于較長的剪力墻應(yīng)當(dāng)開設(shè)洞口，分隔成受力均勻的若干個(gè)墻體，在之間使用弱梁進(jìn)行連接，剪力墻洞口的布局位置，會(huì)在很大程度上影響到整個(gè)剪力墻的力學(xué)性能，因而剪力墻洞口的布局基本要滿足三個(gè)方面。一是，有規(guī)則的布置洞口，基本成排成列設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足洞口與洞口之間的間隔均勻。二是，對(duì)于不規(guī)則設(shè)計(jì)洞口的剪力墻，像是疊合錯(cuò)洞墻以及錯(cuò)洞剪力墻等，這種不規(guī)則開洞容易因?yàn)槎纯诜植疾痪沟眉袅Τ霈F(xiàn)薄弱部位，應(yīng)當(dāng)采取措施在洞口處加強(qiáng)加固措施或者使用一些比較輕質(zhì)的材料進(jìn)行填充。

4.5 完善剪力墻邊緣構(gòu)件

剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)對(duì)于剪力墻整體設(shè)計(jì)來說也是要點(diǎn)之一。合理設(shè)置邊緣構(gòu)件可以使整體結(jié)構(gòu)更加有延性，同時(shí)能夠很大程度上減小水平位移問題的產(chǎn)生，提升剪力墻的抗剪能力。對(duì)于剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)，要根據(jù)建筑的實(shí)際情況進(jìn)行合理的調(diào)整和完善，從而使建筑物的安全性更高。

4.6 優(yōu)化對(duì)大墻肢的處理

在建筑工程的施工過程中，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)具體要求是建筑的延伸性要好，良好的延伸性可以強(qiáng)化建筑的整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常會(huì)采用剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照墻肢的長度對(duì)墻肢進(jìn)行不同的處理。例如，當(dāng)墻肢的長度超過 8m 時(shí)，可以采用在墻上預(yù)留洞口或者設(shè)置計(jì)算洞的方法來減短墻肢的長度，使其符合規(guī)范要求。

5 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程項(xiàng)目中，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用已經(jīng)是較為關(guān)鍵的方面之一，它不僅能優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。盡管剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但是剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)仍然存在著許多問題，我們應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周明.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].工程技術(shù)研究，2017（10）.

[2] 王孟國.建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（36）.