趙林

【摘要】本文以建筑工程作為研究主題，選取與建筑結(jié)構(gòu)設計密切相關的剪力墻結(jié)構(gòu)作為研究對象，重點探討建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)的應用問題。具體論述中結(jié)合日常工作經(jīng)驗對剪力墻結(jié)構(gòu)的主要特征與比較優(yōu)勢進行了簡要介紹;然后從應用的角度，對剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的有效應用進行了具體分析。

【關鍵詞】建筑;結(jié)構(gòu)設計;剪力墻結(jié)構(gòu);應用

中國的傳統(tǒng)建筑以木石結(jié)構(gòu)為主體，改革開放后，隨著向現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)型發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)主體轉(zhuǎn)向了鋼筋混凝土。當前，我國建筑行業(yè)的發(fā)展已進入到了穩(wěn)定期，無論從建設規(guī)模與資源投入方面觀察，建筑行業(yè)的整體發(fā)展正在向品質(zhì)化與綠色化的新階段轉(zhuǎn)型。下面以此為背景結(jié)合當前的剪力墻結(jié)構(gòu)應用實踐對主題展開討論。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)的主要特征及比較優(yōu)勢概述

建筑物中的剪力墻可承擔豎向荷載、抵抗水平荷載，隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的快速發(fā)展，新材料與新技術及新設備的普遍化推廣，對于這種剪力墻結(jié)構(gòu)的要求越來越高。從其主要特征方面觀察，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)突出了它在物理屬性層面的比較優(yōu)勢，具體如下：首先，剪力墻以其傳導豎向荷載的比較優(yōu)勢，凸顯了在自然災害引發(fā)的荷載傳導方向的基本特征，如針對水力、風力、地震力，就可以較好的起到阻抗作用。其次，剪力墻結(jié)構(gòu)以其特有的布置方式可以實現(xiàn)延性墻體的科學布置，并沿主軸實現(xiàn)抗震第二道防線，從而達到抗彎長度與抗脆性能。第三，剪力墻結(jié)構(gòu)固有的特點滿足了預埋階段的水電暗裝需求，有利于土建部分施工的裝配式施工，并在不同的建筑結(jié)構(gòu)設計及施工部分，實現(xiàn)前期整體施工與后期分解施工。比如，現(xiàn)階段的建筑框架施工主要采用整體施工方式，而在內(nèi)部的陽臺外接與內(nèi)部梁體施工等方面，均可以采用分解式施工方式。大大地提升了建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化，增強了建筑施工環(huán)節(jié)的靈活機動性。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用分析

下面結(jié)合工作經(jīng)驗，主要從剪力墻墻肢、邊緣構(gòu)件、其它應用三個方面進行應用分析。

2.1剪力墻墻肢方面的應用分析

在建筑結(jié)構(gòu)設計中，要實現(xiàn)科學合理的應用剪力墻結(jié)構(gòu)，并使其發(fā)揮充足的性能，就需要在結(jié)構(gòu)設計中，根據(jù)建筑工程的實際情況，在平面上均勻的、兩個方向合理布置剪力墻的位置。經(jīng)驗表明，墻肢過長或過短均會對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負面影響，通常條件下，墻肢長度滿足高厚比大于4，且最長不超過8m。墻肢的厚度根據(jù)建筑高度盡量控制和建筑砌體厚度相同，這樣能滿足其美觀。盡量避免短肢剪力墻，現(xiàn)在建筑墻體普遍使用200mm砌體，墻體長度最優(yōu)選擇在1600mm（高厚比8）。并且盡可能設置翼墻端柱，避免一字墻，以增加剪力墻雙向剛度。剪力墻墻體一般布置在樓梯間、電梯間形成筒體，其他部位均勻布置，盡可能在建筑四角布置兩個方向的剪力墻，可適當加厚，滿足整體指標的控制。

2.2剪力墻邊緣構(gòu)件方面的應用分析

建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)的應用，需要通過設計環(huán)節(jié)的整體把握提高應用效果。在剪力墻肢結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的基礎上，可以通過對剪力墻邊緣構(gòu)件的合理設計提高經(jīng)濟有效性。首先確定底部加強區(qū)范圍：從地下室頂板算起，取1/10房屋總高度和底部兩層的大值。一、二、三級剪力墻一般情況均要在底部加強區(qū)及其上一層設置約束邊緣構(gòu)件，四級剪力墻和一、二、三級剪力墻的其他部位設置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。邊緣構(gòu)件有暗柱，端柱，翼墻三種方式;盡可能使用端柱，翼墻，避免暗柱形式的邊緣構(gòu)件，從而增強結(jié)構(gòu)雙方向的剛度平衡。在實際應用中，計算配筋率時，可考慮剪力墻普通墻體水平鋼筋伸入邊緣構(gòu)件，滿足配筋率，節(jié)省鋼筋用量，優(yōu)化設計。合并接近的墻肢，滿足最小配筋率的前提下，減少鋼筋浪費。剪力墻墻身中間部位應力小，無設置邊緣構(gòu)件的必要，可設置扶壁以滿足梁的搭接。由于短肢墻的抗震性能較差，規(guī)范規(guī)定短肢剪力墻承擔的傾覆力矩大于30%時，稱為具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)，房屋最大適用高度降低。所以在設計中，應盡量避免短肢墻。

2.3其它方面的應用分析

在其它應用方面可以采用連梁設計、模型設計等方法。以連梁設計為例，它起著連接墻肢的作用，具有抗彎變形的能力，在實際設計時，需要對剪力墻結(jié)構(gòu)進行參數(shù)分析與計算，進而確定其截面的最佳尺寸;同時，以此方法對跨高進行具體數(shù)據(jù)計算。其中的關鍵在于對連梁剛度的有效控制，通常設計經(jīng)驗也表明剛度的控制往往會因設計時的綜合因素考慮而偏大，所以建議在實際的設計方案中，應該根據(jù)實際施工中對剛度的折減經(jīng)驗分析，提示相應的經(jīng)驗值，從而減少因設計可能造成的施工操作難度。目前也可以采用內(nèi)力向墻體的轉(zhuǎn)換方式達到解決該問題的目標。需要注意的是，折減指數(shù)與防裂指數(shù)之間的正比例關系，折減指數(shù)控制在0.5以上，進而為剪力墻連梁設計的有效性提供保障。

另外，在當前的建筑結(jié)構(gòu)設計中對剪力墻結(jié)構(gòu)的應用，已經(jīng)引入了3ds MAX建筑與BIM設計建模技術，可以根據(jù)二維平面設計圖轉(zhuǎn)換出3ds MAX模型并進行具體的應用分析;也可以直接根據(jù)設計參數(shù)，將各類要素的數(shù)據(jù)帶入BIM設計模型之中，運用相關軟件完成應用分析。

結(jié)語：

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計，不僅關系到建筑的安全性與實用性，它更多地呈現(xiàn)著現(xiàn)代建筑的功能特征。結(jié)合以上初步介紹與簡要分析可以認識到，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中的剪力墻結(jié)構(gòu)因其功能特性的顯著性，囊括了諸多配置要素，包括對整體建筑的承重功能、對不同工種安裝施工需要滿足的隱蔽功能、對自然災害的防御功能、對建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化功能等。因此，為了提升應用的有效性，在后續(xù)的研究中應該增強針對不同功能的專題研究，進而為其未來的功能優(yōu)化提供經(jīng)驗積累與理論支持。

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