陳福欣
(廣東凱譽設計事務有限公司 廣東 廣州 511400)
剪力墻結(jié)構(gòu)是一個承重體系,由鋼筋混凝土墻體構(gòu)成。剪力墻既是建筑物的分隔墻,也是建筑物的圍護墻,具備很好的承載能力。隨著人們居住條件的不斷改善,高層建筑物的不斷增加,剪力墻結(jié)構(gòu)可以適應建筑物的發(fā)展,縮短施工時間,延長建筑物的使用年限,因此,剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)的相關設計中,應用日益廣泛,然而從整體情況來看,當前中國并沒有統(tǒng)一的規(guī)范和規(guī)定,對于剪力墻的相關結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容標準不一致,設計還沒有統(tǒng)一規(guī)范,因此,在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時,必須對剪力墻的結(jié)構(gòu)特點、種類等進行充分了解,結(jié)合具體的建筑設計要求,才能很好地完成剪力墻結(jié)構(gòu)設計,最大限度地發(fā)揮剪力墻至關重要的作用和價值,以此使建筑結(jié)構(gòu)的整體要求得到充分的滿足,進一步適應整體工程的客觀需要。
剪力墻結(jié)構(gòu)指的是豎向的鋼筋混凝土墻板,在水平面上是鋼筋混凝土的大樓板搭載墻上,在這樣的情況下就會形成一個相對來說比較系統(tǒng)完整的體系,而這樣的體系就是剪力墻結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)實生活中,剪力墻結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出的作用是把梁柱的受力進行有效代替。在設計建筑結(jié)構(gòu)的過程中,能夠看出,剪力墻結(jié)構(gòu)體系有很好的承載能力,它可以抵抗來自多方的荷載,如風荷載、地震力造成的荷載、使用荷載以及自重等。設計合理的剪力墻,可以起到分割空間的作用,同時又可以形成一種結(jié)構(gòu)體系來有效抵抗水平作用。
剪力墻結(jié)構(gòu)因樓蓋結(jié)構(gòu)多采用平板,可以不設梁,因此可以充分地進行空間利用。
承擔重力,抵抗水平荷載。
短肢剪力墻結(jié)構(gòu),其墻肢的長度是厚度的5~8 倍,其特點是靈活,可以根據(jù)抗側(cè)力的需要調(diào)整尺寸和位置,以適應剛度中心的位置。常用的有“T”形、“L”形、“一”形、“+”形、“Z”形等。
異形柱結(jié)構(gòu),其柱肢的截面高度與柱肢寬度相比,比值為2~4,這種結(jié)構(gòu)的特點是墻肢平面內(nèi)外兩個方向剛度對比相差較大,使得各向承載能力差異較大。異形柱結(jié)構(gòu)常用的有“L”型、“T”型、“+”型。
純剪力墻因結(jié)構(gòu)造價高,施工困難,在結(jié)構(gòu)抗震設計上往往會降低標準以減少成本,因此在我國目前仍較謹慎使用。
整體墻沒有門窗洞口,或門窗洞口的面積小于等于剪力墻側(cè)面積的15%,整體墻具有很好的穩(wěn)定性。
聯(lián)肢墻是指在整體墻上開有多個門窗洞口,而且相對來講,洞口的尺寸是比較大的,對其可以進行有效簡化,使其成為多個單肢剪力墻或墻肢,然后和相對應的連梁進行充分的連接,通過這種方法進一步組合成為聯(lián)肢墻。它的受力特點主要體現(xiàn)在,連梁在很大程度上約束墻肢,墻肢局部彎矩較大。
壁式框架剪力墻由于其窗口洞口開得大,受力已基本接近于框架結(jié)構(gòu),其剪力墻的厚度比框架結(jié)構(gòu)梁柱的寬度還要小,因此補稱作壁式框架剪力墻。
小開口整體剪力墻,其剪力墻截面上的正應力在水平荷載作用下,分布略偏離直線,并疊加墻肢局部彎曲應力,如果墻肢中的局部彎矩在墻體整體彎矩的15%范圍之內(nèi),它的截面變形情況與整體截面剪力墻從大體情況上來看是保持一致的,針對這樣的情況,此類剪力墻補稱作小開口整體剪力墻。針對該結(jié)構(gòu)進行分類,如圖1,結(jié)構(gòu)分類圖1所示,其中,(1)為整體墻;(2)為聯(lián)肢墻;(3)為壁式框架剪力墻;(4)為小開口整體剪力墻。
圖1 剪力墻結(jié)構(gòu)分類
在所列舉的工程,它的框架結(jié)構(gòu)是剪力墻,它的總面積有55 877m2,建筑高度99. 65 m,所涉及的組成部分包括裙樓與2 座塔樓。針對地下部分可以有效分成人防、車庫、配電等一系列功能區(qū)域,對于商務樓而言,是在地上的1~3 層,針對辦公區(qū)域而言,指的是四層到五層,架空層與休閑會所比較集中的樓層是在6 層,其中7~31層是住宅區(qū)域。整體建筑所設計的結(jié)構(gòu)周期相對來說是比較小的,有針對性的優(yōu)化設計整體偏鋼遙之后,可以看出,它的鋼結(jié)構(gòu)是比較科學合理的,高度分布比較適中,能夠充分的體現(xiàn)出剪力墻剛度大和承載力高等相關優(yōu)勢,從所列舉的工程中,可以充分看出,針對剪力墻而言,在結(jié)構(gòu)設計方面有一定的經(jīng)驗和技巧,值得參考和借鑒。
在實際的設計環(huán)節(jié),剪力墻結(jié)構(gòu)平面這個布置方向要沿著主軸的方向進行相對應的設計,所涉及的設計方式要更科學合理,不能應用對峙和拉筒方式,在設計的過程中,如果方向不夠一致,要確保剪力墻結(jié)構(gòu)能夠形成統(tǒng)一的整體,以此在更大程度上提升剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度。剪力墻結(jié)構(gòu)的垂直方向布置的時候,要從下到上進行連續(xù)性的布置,從根本上有效避免剛度出現(xiàn)減小等問題,使剪力墻結(jié)構(gòu)的具體剛度能夠更加均勻的分配,針對剪力墻結(jié)構(gòu)開洞處而言,要著重做好連梁和墻肢設計。從整體情況來看,要充分確保剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量得到充分的控制,從根本上有效規(guī)避剪力墻結(jié)構(gòu)密集等相關問題,針對建筑整體的探測力剛度進行切實的平衡,以此使整體建筑結(jié)構(gòu)平面能夠得到科學合理的布置。
在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中尤其是在高層建筑設計中,剪力墻結(jié)構(gòu)由于具備很大的優(yōu)勢,因此得到了廣泛的應用,在設計過程中,設計人員要結(jié)合專業(yè)理論,根據(jù)剪力墻種類多、靈活性強的特點,結(jié)合實際情況對設計進行反復論證,在降低建設成本的前提下進行合理設計,以保證建筑質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性,使剪力墻結(jié)構(gòu)能夠最大限度地發(fā)揮其作用,提高建筑的使用壽命和使用效率,同時,使剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設計中能夠持續(xù)向好地發(fā)展。