郭文斌 山西辰誠建設(shè)工程有限公司

1 前言

經(jīng)濟社會的發(fā)展，有效推動建筑行業(yè)的發(fā)展。剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，不僅可以優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)形式，還可以有效提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，進而確保后續(xù)建筑工程施工的安全、高效進行。通常情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性更好、經(jīng)濟效益高、連續(xù)性更強等優(yōu)勢，將其合理應(yīng)用到建筑工程設(shè)計中，可以充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，既可以提高建筑工程施工的整體進度和質(zhì)量，也能大大提高建筑工程的安全性。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

2.1 剪力墻內(nèi)涵

這里所提及的剪力墻一般是指在房屋建筑及附屬結(jié)構(gòu)中用于承受水平荷載的一類墻體結(jié)構(gòu)，其能夠有效抵抗強風(fēng)、地震等災(zāi)害，因而剪力墻又被稱之為結(jié)構(gòu)墻或抗震墻。在裝修和改裝建筑物過程中，嚴(yán)禁改變剪力墻結(jié)構(gòu)，因為其可以確保建筑物結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性，進而使建筑物抵抗災(zāi)害能力得到提高。

通常情況下，剪力墻均采用鋼筋混凝土，能夠有效承受來自縱向和橫向的力，進而提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。實際上，剪力墻結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，既可以有效抵抗地震等自然災(zāi)害，而且所選材料具有較強的剛度，在建筑市場中得到了廣泛應(yīng)用。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)勢

（1）穩(wěn)定性更好。通常，剪力墻結(jié)構(gòu)是由鋼筋與混凝土組合而成，其可以提高建筑工程的支撐能力，確保建筑工程的整體穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)框架式梁柱結(jié)構(gòu)進行對比可以發(fā)現(xiàn)，剪力墻結(jié)構(gòu)不僅具有比較好的外觀，而且穩(wěn)定性更好。

（2）經(jīng)濟效益高。與傳統(tǒng)框架式梁柱結(jié)構(gòu)進行對比得知，剪力墻結(jié)構(gòu)所需原料耗費比較多，在一定程度上提高了建筑成本。然而從安全角度發(fā)現(xiàn)，剪力墻結(jié)構(gòu)無需填充其他鋼材料，只需要將鋼筋結(jié)構(gòu)與混凝土混合在一起即可，而且也不需要對建筑結(jié)構(gòu)澆筑混凝土，有效節(jié)約鋼筋材料成本，具有比較高的經(jīng)濟效益。

（3）連續(xù)性更強。在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要結(jié)合實際情況對其進行區(qū)域劃分，這樣不僅可以實現(xiàn)構(gòu)件的有效分隔，并在各自區(qū)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而且還能夠從橫向與縱向兩個方面來給予分隔區(qū)域維護，進而確保建筑工程的整體連續(xù)性和穩(wěn)定性。建筑物看似被區(qū)域所分割，然而也是相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一整體，這就使得剪力墻結(jié)構(gòu)具有比較好的連續(xù)性。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 合理確定剪力墻數(shù)量

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程設(shè)計中比較關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，其需要結(jié)合實際情況來合理確定剪力墻數(shù)量。雖然剪力墻結(jié)構(gòu)能夠有效提高建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，但是如果其數(shù)量過多，也有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平衡被破壞，進而增加建筑成本。同時，在剪力墻布設(shè)過程中，設(shè)計人員為了提高剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力，一般會采用鋼筋混凝土剪力墻，提高墻體的抗壓、抗彎、抗剪強度。如果設(shè)置的剪力墻結(jié)構(gòu)比過多時，將會加大鋼筋混凝土用量，進而提高整體建筑物的重量、增大建筑物的整體剛度，使建筑物承受的地震作用增大，反而降低建筑物的抗震性能[1]。

3.2 剪力墻洞口布局要點

如果剪力墻較長時，宜按要求開設(shè)洞口，將其劃分為均勻受力的若干個墻體，使用連梁在之間進行連接。一般情況下，剪力墻洞口布局情況會對整個剪力墻力學(xué)性能產(chǎn)生一定影響，由此在剪力墻洞口布局時要做好以下幾個方面的工作：（1）結(jié)合建筑工程特點來對洞口進行有規(guī)則的布置，最好成排成列設(shè)計，并保證洞口與洞口間間隔保持均勻分布；（2）如果剪力墻洞口設(shè)計不規(guī)則時，如錯洞剪力墻以及疊合錯洞墻等，極易由于洞口分布不均而導(dǎo)致剪力墻存在薄弱位置，此時可以在洞口位置進行加固處理，或選擇相對比較輕質(zhì)的材料給予填充。

3.3 剪力墻的平面布置要點

在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，最好結(jié)合不同墻型間存在的不同特點給予針對性、合理性設(shè)計，同時根據(jù)墻體不同的內(nèi)力分布狀態(tài)、不同的受力特征以及破壞形態(tài)，來對剪力墻平面給予科學(xué)、合理的布置，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的整體強度。

剪力墻承受的豎直水平壓力主要來自整體樓面的荷載和結(jié)構(gòu)自重，此時需要對剪力墻實際承受壓應(yīng)力及剪力墻受壓承載力進行計算，有地震作用時，尚應(yīng)進行地震作用下的承載力計算，以保證剪力墻結(jié)構(gòu)滿足“大震不倒、中震可修、小震不壞”的抗震標(biāo)準(zhǔn)。

在剪力墻的平面布置過程中，主要從以下幾個方面開展工作：（1）對于剪力墻結(jié)構(gòu)承受的荷載而言，不管是豎向荷載，還是水平荷載均需要由鋼筋混凝土墻板來承受，此時最好沿建筑物平面主軸方向來布局剪力墻結(jié)構(gòu)。（2）對于收縮力或溫度變化較大的位置，需要適當(dāng)增加剪力墻內(nèi)分布的鋼筋。（3）在剪力墻結(jié)構(gòu)平面設(shè)計過程中，要遵循對稱性原則，這樣不僅可以確保剪力墻的自重中心與剛度中心處于同一個位置上，還能夠有效降低結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，進而提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性[2]。

4 建筑工程設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 平面的合理布置

在剪力墻平面布置時，需要遵循對稱、均勻原則，保證墻面結(jié)構(gòu)與剛度中心基本重合。同時，剪力墻最好沿主軸走向給予多項或雙向布置。在進行抗震設(shè)計中，盡可能避免出現(xiàn)單向墻結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震作用。

為了提高建筑物的整體施工進度、質(zhì)量和穩(wěn)定性，則需要對剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度進行分析，以免因為剛度過大增加震力，進而增加墻體自身重力。借助相關(guān)經(jīng)驗公式來對剪力墻的側(cè)向剛度數(shù)值進行計算，從而確保剪力墻結(jié)構(gòu)剛度的科學(xué)性、合理性。

4.2 結(jié)構(gòu)的合理定位

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，要確保建筑物質(zhì)量要求和墻體結(jié)構(gòu)剛度相匹配，以此來達(dá)到降低扭矩的目的。同時，針對內(nèi)外剪力墻，還需要盡可能對直并拉通，保證墻肢截面更加規(guī)范、簡約。

4.3 墻肢截面厚度控制

對于建筑工程而言，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要按照相關(guān)規(guī)定來確定剪力墻厚度，以確保其厚度最小值滿足相關(guān)規(guī)范。通常情況下，需要加強短肢剪力墻底部位置，其厚度要求大于0.2m，并保證其他部位大于0.18m，確保剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。

4.4 墻身鋼筋的設(shè)計分析

為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的作用，其豎直、水平配筋率要大于0.2%。因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要根據(jù)四級抗震指標(biāo)來給予設(shè)計。對已有的前三級抗震狀況，通過增加剪力墻配筋率的方式來保證配筋率大于0.25%，進而使剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性、穩(wěn)固性得到提高。

4.5 邊緣構(gòu)件的設(shè)計分析

對于剪力墻結(jié)構(gòu)而言，要做好邊緣構(gòu)件設(shè)計工作，因為邊緣構(gòu)件既能夠提高建筑物的延伸性，同時也可以達(dá)到預(yù)防水平位移的目的，進而有效提高剪力墻的抗剪性能。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，要根據(jù)實際工程狀況與需求，對暗柱、角柱、端柱進行分析，確保邊緣構(gòu)件設(shè)計的科學(xué)性、合理性。

5 在建筑工程設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)的運用實例分析

5.1 在抗震設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)的運用

在進行建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和承重構(gòu)件設(shè)計時，要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以此確保建筑工程主體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。例如，在建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要綜合考慮墻體配筋率問題，提高其抗震效果。

在我國現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，明確提出如果剪力墻的抗震等級是一到三級時，豎向和水平分布筋的最小配筋率不小于0.25%，同時框支剪力墻底部加強部位所需要的實際配筋率不小于0.3%。在建筑工程設(shè)計階段，按規(guī)范要求優(yōu)化和完善了對配筋率的要求，目前我國規(guī)范已經(jīng)與先進國家建筑工程標(biāo)準(zhǔn)配筋率偏差不大。

在進行剪力墻結(jié)構(gòu)平面設(shè)計時，要綜合考慮抗震能力，盡量避免單向布置，最好遵循雙向布置的原則，以確保各受力方向的抗側(cè)剛度基本一致。對于剪力墻上的門窗要給予科學(xué)、合理的排列，并保證墻的截面簡單規(guī)整，與連梁保持規(guī)律分布。以此來提高剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高建筑工程的整體抗震性能[3]。

5.2 在連梁設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)的運用

連梁屬于建筑工程設(shè)計中比較重要的一個環(huán)節(jié)，在具體設(shè)計階段需要對連梁超筋問題給予重視，并根據(jù)實際情況從多個方面給予有效管理和控制。

（1）在連梁設(shè)計過程中，最好結(jié)合建筑工程特點和具體要求來適當(dāng)?shù)奶岣哌B梁的跨高比，其一般可以通過增加連梁中部洞口的高度或?qū)挾葋斫o予有效解決，同時也可以通過對貫穿縫的合理布置來實現(xiàn)。

（2）需要保證洞口豎向中心線在同一條水平直線上，如果無法滿足該要求時，可以采取相關(guān)措施來進行調(diào)整和改進，進而有效提高連梁設(shè)計效果。

（3）如果剪力墻的墻肢太長時，可以選擇將結(jié)構(gòu)洞布置在剪力墻的中部，使上述問題得到有效解決。

（4）在建筑工程設(shè)計過程中，作為設(shè)計人員最好從整體角度給予考慮，明確剪力墻的數(shù)量、分布以及墻肢情況，避免出現(xiàn)連梁超筋問題。如果上述對策還無法使連梁超筋問題得到有效解決時，可以選擇在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，將連梁剛度與相關(guān)折減系數(shù)進行相乘，其中要求折減系數(shù)不小于0.55[4]。

6 結(jié)束語

綜上所述，在建筑工程設(shè)計過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要，此時就需要結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的受力情況來對其進行科學(xué)、合理的設(shè)計，這樣不僅可以提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，還可以提高整個建筑工程設(shè)計水平，為其后續(xù)施工奠定良好基礎(chǔ)。