蘇勒德

(內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學院道路橋梁工程系，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

1 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻，在房屋建筑物或者構(gòu)筑物的中的作用，即其需要承擔在建筑中來自風力荷載或者地震作用力下形成的水平或豎向荷載墻體，通過剪力墻來避免建筑結(jié)構(gòu)遭到作用力下的剪切破壞，故也稱其為抗震墻?？拐饓?，一般設計材料為鋼筋混凝土，抗震墻根據(jù)結(jié)構(gòu)需要可設計為兩種類型：平面和筒體剪力墻，其中平面剪力墻多設計在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)以及無梁樓蓋體系中，如果需要加強建筑結(jié)構(gòu)的強度、剛度、強度以及抗倒塌性能，可在建筑結(jié)構(gòu)的某個受力位置設置現(xiàn)澆剪力墻，或者通過預制裝配的方式設計鋼筋混凝土剪力墻；而對于筒體類型的剪力墻，通常設計應用在高層建筑、高聳以及懸吊式建筑結(jié)構(gòu)中，通常設計在建筑中的電梯、樓梯、以及輔助房間中，剪力墻將以間隔圍墻的形式進行設計，此類剪力墻筒壁通常設計為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，其墻體自身的剛度和強度的水平荷載力均強于平面剪力墻。

2 設計實例

2.1 工程概況

本工程為某城市的高層住宅建筑，用地面積10.6 萬m2，總建筑面積31.66 萬m2。其中：小學2.64 萬m2(地上2.3 萬m2，地下車庫0.33 萬m2)，住宅29.02 萬m2(樓棟23.16 萬m2，地下車庫5.86 萬m2)。

具體分析該建筑的高度和層數(shù)，了解該建筑的具體結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)要求，主要使用剪力墻結(jié)構(gòu)，通過集中布設等方式構(gòu)建完善的核心筒，這樣才能將剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，在布局方面核心筒使用平均布局的方式，連梁的高度適中，與兩方向墻的高度相同。在設置方面控制單肢墻的長度在8 米以內(nèi)，確?？v橫比符合要求，該工程剪力墻截面設計過程中厚度控制在200 毫米到300 毫米，具體的強度取值范圍如表1 所示。

表1 剪力墻混凝土強度取值

與此同時在本工程剪力墻當中，為了保證混凝土澆筑的效果使用重量輕、吊裝方便的木模板，這種墻體模板使用的主要是18 毫米厚的多層板，標準設定為1220×2440 毫米，橫肋上設置兩根雙鋼管，支撐方面使用直徑為48 毫米的鋼管以及一些可調(diào)的u 型管。

2.2 梁、板布置

在高層建筑結(jié)構(gòu)當中，一般情況下，梁板的跨度相對較低，在布置樓層梁時需要注意對傳遞路徑進行優(yōu)化，防止出現(xiàn)多層傳遞等情況。在本工程當中，樓板厚度設定在100 毫米到120 毫米之間，設定屋面墻的厚度在120 毫米左右，在設計混凝土強度等級方面15 層以下的設定在混凝土等級c30，16 層級以上設定在c25。

2.3 底部加強部位的設計

在設計剪力墻結(jié)構(gòu)過程中，底部加強部位的設計是非常重要的，通常而言在高層剪力墻結(jié)構(gòu)設計方面，底部加強位置的高度需要達到底部兩層高度和墻體高度總和的1/10，另外該工程地下室的頂板位置可以作為結(jié)構(gòu)嵌固端，底部加強位置設定在1～4 層左右。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用策略

3.1 加強邊緣構(gòu)件的約束處理

設計墻肢長度在一定范圍內(nèi)，可以得出約束邊緣構(gòu)件陰影區(qū)和非陰影區(qū)的長度是由設計要求的最小長度進行控制的，如圖1 所示，當約束邊緣構(gòu)件長為lc=450mm 時，陰影區(qū)的長為400mm，而非陰影區(qū)長僅為50mm，因為考慮到非陰影區(qū)的長度很窄，為方便施工，因此多選擇圖2 的方式施工，可將邊緣構(gòu)件設計為陰影區(qū)。

圖1

圖2

另外，在設計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，無約束邊緣構(gòu)件的處理相對于有約束邊緣構(gòu)件的處理，在負載能力方面可能會低40%左右，這樣會導致抗震能力下降，所以在進行建筑工程施工時，需要與實際情況相結(jié)合，合理地進行邊緣構(gòu)件的設置，讓剪力墻的抗側(cè)剛度和抗震力提高，這樣可以保證整個建筑的穩(wěn)定性[1]。

3.2 加強剪力墻洞口的布局管理

對于一些較長的剪力墻可以進行洞口的設計，分隔成受力均勻的墻體，這樣在實際施工過程中通過弱梁來完成連接。剪力墻洞口鋪設過程中，需要注意對剪力墻的整體力學性能進行分析。在剪力墻洞口布局方面，首先需要有規(guī)則的對洞口進行布設，基本成排成列進行設計，另外還需要注意保證洞口與洞口之間的間隔均勻。在設計一些不規(guī)則洞口剪力墻時，需要通過錯洞剪力墻和疊合剪力墻等方式進行設計，在施工過程中需要對應的使用加固措施來進行加固。

為保證澆筑施工的順利進行，同時減少預埋的工作量，澆筑口沿墻體長度方向的間距為兩個樁間距。下層的澆注口要和上層的澆注口對正，以便混凝土輸送管能從地面澆筑口直接貫穿至地下室最底層。

3.3 優(yōu)化連梁的設計

在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，剪力墻連梁的設計不單單能夠保證整個結(jié)構(gòu)的高度還能夠有效地減少建筑側(cè)移等情況，具有非常重要的價值，但是在建筑結(jié)構(gòu)設計方面還需要綜合化的對定向連梁進行設計。連梁剪力墻設計，如圖3。高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)當中，因為墻長較長，可以通過剪力墻平面當中的梁跨和開洞方式形成連梁，如果產(chǎn)生跨高比較小的連梁，在計算過程中很容易導致過度抗剪連梁的出現(xiàn)，因此在實踐當中需要注意進行控制，具體方法如圖3 所示[2]。

圖3 連梁剪力墻設計

3.3.1 增加梁的截面積增加

讓梁的截面積增加，保證連梁具有較強的抗剪能力，但在此過程中也會造成梁的高度有所增加。在設計過程中需要注意相關(guān)的施工要點。在連梁寬度固定的條件下，可以通過適當加高粱高的方式來進行施工，如果梁高不能改變，則可以擴大梁寬，讓斷面的連接寬度增加，然而這樣的設計方式在連梁剛度方面的貢獻不大。

3.3.2 調(diào)整設計內(nèi)力

在提高連梁截面不會影響抗剪承載力的條件下，可以讓連梁的剛度人為的降低，通過這樣的方式合理的對剪切力進行分配，以便將連梁的抗剪性能問題解決，最簡單的控制方式在于對計算參數(shù)進行選擇，通過對連梁剛度折減系數(shù)進行調(diào)整，只有使用內(nèi)力配筋計算的條件下才能夠有效地控制。另外，連梁的剛度仍然需要具有較強的抗剪承載力和抗彎承載力，應符合正常的使用要求，如果跨高比超過5 的連梁，需要依照設計的框架量來進行優(yōu)化，以符合施工要求。

另外，在剪力墻連梁設計時，需要注意有效的控制結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度和內(nèi)力，需要注意加強數(shù)據(jù)的校核。在連梁跨高較小的條件下，很容易導致建筑在反復載荷條件當中出現(xiàn)連梁的斜裂縫，而導致剪切破壞。因此在設計過程中為了避免這種剪切破壞等情況，可以使用跨高較大的連梁，這樣可以有效的保證連梁的穩(wěn)定性，另外還需要注意在設計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中加強內(nèi)力分析，做好連梁剛力折減的相關(guān)計算，避免剪力墻連梁出現(xiàn)嚴重的破壞[3]。

3.4 對剪力墻墻肢的長度以及鋼筋的使用進行控制

在設計的過程中，首先需要重視剪力墻墻肢的長度設計，保證其合理性，確保剪力墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在一般情況下，為了進一步控制剪力墻的延展性，還需要注意在特殊部位優(yōu)化設計，這樣可以防止彎矩影響剪力墻的穩(wěn)定性。在實際施工過程中通過連續(xù)肢墻的方式來確保墻體具有較好的寬高比，使剪力墻具有較強的穩(wěn)定性。另外，依照國家的規(guī)定和要求，對于不同抗震級別的剪力墻在設計過程中豎直方向和水平方向的配筋率是有一定區(qū)別的，在四級抗震級別和非抗震級別的剪力墻當中，配筋率需要超過0.2%[4]。

3.5 墻肢平面外彎矩的優(yōu)化方法

在剪力墻平面當中，內(nèi)外承載力和剛度之間差異較大，是因為高度出現(xiàn)突變可能會造成整個剪力墻方向地梁連接位置出現(xiàn)強制平面外彎曲，因此在設計的過程中需要注意適當?shù)氖褂冒抵头鰤χ确绞絹磉M行優(yōu)化，另外可以順著梁軸線位置進行剪力墻的設計，以便解決該問題[5]。

4 結(jié)論

總而言之，在當前建筑結(jié)構(gòu)設計方面，剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢非常明顯，在實際應用過程中獲得了廣泛的歡迎。在設計方面需要重視與實際情況相結(jié)合，嚴格依照規(guī)范要求，加強各參數(shù)的合理設計，重點對剪力墻的高度、布局、高度、寬度等進行優(yōu)化，參照各建筑標準進行有效的處理，尤其需要注意分析結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，選擇合理的設計方案加強平面設計等細節(jié)的控制，這樣才能使建筑結(jié)構(gòu)整體優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，保證安全性、穩(wěn)定性，控制建筑成本，將建立墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。