陳權(quán)明

摘要：剪力墻體系結(jié)構(gòu)是建筑施工的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的好壞，很大程度上影響著整個(gè)建筑施工的質(zhì)量，決定著建筑施工投資成功與否。當(dāng)前，人們不斷追求新穎與潮流，為林立的建筑物帶來了嶄新的面貌，但對于設(shè)計(jì)人員來說，提出了更高的要求。主要對高層建筑的剪力墻體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)探討

房屋建筑是人們生活中必不可少的，其施工質(zhì)量的好壞直接影響著人們的生命健康與財(cái)產(chǎn)安全。剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)，在高層房屋中被大量運(yùn)用。主要作用是承受豎直和水平方向的各種荷載引起的內(nèi)力，對于其他結(jié)構(gòu)的水平力也可以很好地控制。目前，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于高層建筑中，剪力墻為高層建筑物提供的抗剪強(qiáng)度與剛度都很大，可以有效的保證建筑施工的質(zhì)量。

一、高層建筑物的受力特點(diǎn)與支撐件

對于高層建筑而言，越高所承受的豎直壓力就越大，水平風(fēng)荷影響也越大，所承受的外力主要就是水平和垂直方向。對于比較低的建筑來說，高度較低，地基面積較大，相對而言所受的風(fēng)荷及地震影響就很小，在高層建筑上，水平荷載產(chǎn)生的傾覆力會很大，設(shè)計(jì)人員主要考慮的問題是水平荷載，軸向變形及結(jié)構(gòu)延性等方面。

（一）水平載荷

建筑物的高度達(dá)到一定數(shù)值后，它們在豎直方向上承載的荷載變化量并不大，所承受的風(fēng)荷載以及地震作用的水平荷載會呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，建筑物的結(jié)構(gòu)特性不同，風(fēng)荷載及地震水平荷載則會隨之發(fā)生較大變化。

（二）軸向變形

建筑物越高，豎向荷載越大，豎向荷載越大，連接柱中的軸向變形就會越大，相應(yīng)的，連續(xù)梁的彎矩所受影響就會越大，預(yù)制構(gòu)件的下料長度也會受影響而有所改變，由此可見，在施工時(shí)必須計(jì)算出軸向變形值，并及時(shí)調(diào)整下料長度。

（三）結(jié)構(gòu)側(cè)移

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵之一是結(jié)構(gòu)側(cè)移的控制，樓房越高，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移就會越大，對于樓房的穩(wěn)定性威脅也就越大，因此，高層建筑物的結(jié)構(gòu)側(cè)移一定要嚴(yán)格控制，以確保樓房的穩(wěn)定性。

（四）結(jié)構(gòu)延性

相對于低層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)柔和性較好，在地震侵襲發(fā)生較大震動時(shí)，會產(chǎn)生較大的變形。建筑物在塑性變形階段中對變形能力的要求相對較高，要想保證結(jié)構(gòu)延性，必須在建筑設(shè)計(jì)中采取一定的措施。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中主要承擔(dān)豎直方向重力與水平方向荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既要安全合理，又要考慮經(jīng)濟(jì)問題，設(shè)計(jì)過程中，各種位移限制值都要滿足，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中抗側(cè)力構(gòu)件的作用也要充分考慮到。設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的數(shù)量也要滿足位移限制值相關(guān)規(guī)范的要求，數(shù)量應(yīng)該盡量少，但又不能影響基本振型的要求。建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)所承受的傾覆力矩應(yīng)不小于總數(shù)的一半。

（一）調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)方面的原則

設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的布置要盡量減小，大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)布置是最好的設(shè)計(jì)方案，側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較為理想的狀態(tài)。樓層間的剪力系數(shù)盡量小，但不能超出規(guī)范的極限范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于1：4，這樣既可以減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)降低了地震帶來的危害又可以節(jié)約用費(fèi)。

（二）調(diào)整樓層間最大位移與層高之比方面的原則

規(guī)范規(guī)定的最大的樓層間的位移在計(jì)算的時(shí)候，如果樓層地區(qū)地震比較頻繁，所用的標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算可以保留在結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，應(yīng)該計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。高層建筑重點(diǎn)考慮的方面就是樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪力變形。結(jié)構(gòu)的剪切變形由豎向構(gòu)建的數(shù)量決定著，在建設(shè)施工中，有足夠多數(shù)量的構(gòu)件還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更要考慮構(gòu)建的布局是否合理，如果不合理，就會產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，樓層間的位移就達(dá)不到要求。因此，對于高層建筑而言，不能只是以樓層間的位移來確定豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)該盡量減小扭轉(zhuǎn)變形。

（三）調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)超限方面的原則

剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高比太小會導(dǎo)致彎矩出現(xiàn)及剪力過大，超過規(guī)范限度，跨高比一般大于或等于2.5。規(guī)范規(guī)定，在跨高比小于5 的時(shí)候，連續(xù)梁不能夠拆減?？绺弑鹊恼_選擇，可以很好地避免彎矩及剪力過量，可保持在規(guī)定范圍內(nèi)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果可以有效合理的用上這些，可以大大降低工程成本。剪力墻結(jié)構(gòu)不只應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多方面的因素，建筑物的平面、立面應(yīng)盡量均勻，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離房屋中心，以保證房屋整體的抗扭。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑應(yīng)有較好的空間工作性能，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)。在抗震結(jié)構(gòu)中，應(yīng)避免單向布置剪力墻，并宜使兩個(gè)方向抗側(cè)剛度接近，即兩個(gè)方向的自振周期宜相近。另一方面，剪力墻的抗側(cè)剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，墻不宜布置太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。剪力墻的剛度較大，整體性較好，容易達(dá)到承受的荷載要求。設(shè)計(jì)師主要考慮以下幾個(gè)方面：

（一）剪力墻界面的厚度要求

剪力墻厚度盡量小的優(yōu)點(diǎn)主要是保證剪力墻平面的剛度及其穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻相較于墻體平面外面時(shí)，相交處可以作為剪力墻的支撐，對于平面外的剛度與未穩(wěn)定性有很好的保證。剪力墻最小厚度確認(rèn)時(shí)，計(jì)算依據(jù)主要是建筑物層高及無支長度中的較小值。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)根據(jù)地震的具體大小情況來設(shè)計(jì)，地震越大，底部加強(qiáng)區(qū)所占層高或者無支長度總面積比較越大，且面積一般不小于160mm。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)一般不會大于層高或無支長度的百分之25%。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級要求相對較高，等級最少要為C25，如果剪力墻結(jié)構(gòu)中帶有筒體與短肢，那么其中的混凝土強(qiáng)度最少要為C30。

（三）剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造邊緣的構(gòu)件在剪力墻墻肢中是必不可少的。在非抗震設(shè)計(jì)中，其墻端部位的構(gòu)件配置及鋼筋配置都要符合相關(guān)的規(guī)定要求。

（四）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮豎向分布時(shí)鋼筋配筋率的最小值，主要作用就是保證混凝土墻體在受到彎力較大時(shí)出現(xiàn)裂縫時(shí)不至于立刻達(dá)到抗彎承載力的極限，還可以防止斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪拉破壞。

（五）剪力墻結(jié)構(gòu)開洞構(gòu)造設(shè)計(jì)。若是剪力墻結(jié)構(gòu)中開洞較小，其影響較小在計(jì)算時(shí)可不必考慮在內(nèi)。為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)截面的承載力，要在鋼筋切斷集中處將洞口補(bǔ)足，并且鋼筋直徑最小要達(dá)到12mm。具體施工要根據(jù)實(shí)際情況，邊緣構(gòu)件的設(shè)置根據(jù)實(shí)際情況。

（六）高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系受到的豎直方向荷載比較大，豎直荷載包括建筑整體的自身重量及樓面荷載產(chǎn)生的影響，由于荷載的存在，豎直方向會產(chǎn)生軸力，是連續(xù)梁內(nèi)出現(xiàn)彎矩，計(jì)算時(shí)依據(jù)的是其受力面積，若是水平荷載，其計(jì)算就要按平面考慮了，剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算工作比較復(fù)雜且工作量較大，在建筑施工時(shí)，要針對不同的剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種抗剪性能較好的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑施工的具體情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免豎向剛度突變，確保其剛度。

四、結(jié)語：

綜上，剪力墻結(jié)構(gòu)既可以保證結(jié)構(gòu)安全可靠性，又可以使室內(nèi)空間合理、墻面平整，目前我國設(shè)計(jì)人員正在朝著剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)深度方向努力。但是相對與國外設(shè)計(jì)技術(shù)來說，我們還存在著很多方面的不足之處，還有很多需要改進(jìn)的地方，上升空間也比較大。因此，我們需要投入更多的精力與時(shí)間做好剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏興強(qiáng).淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[J].沿海企業(yè)與科技，2016（5）.

[2]黃曉亮.小高層住宅剪力墻設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（7）