袁張雷

（廣州市住宅建筑設(shè)計(jì)院有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

伴隨社會(huì)的高速發(fā)展，社會(huì)公眾對(duì)建筑工程整體質(zhì)量的要求也在逐步提高，為了滿足社會(huì)公眾逐步提升的需求，建筑行業(yè)一直積極探索新路徑，先進(jìn)建筑工藝與施工方式逐步應(yīng)用至建筑建設(shè)過(guò)程中，在很大程度上提升建筑工程的整體質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)的全面發(fā)展。剪力墻結(jié)構(gòu)是近幾年得到廣泛應(yīng)用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，科學(xué)運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)，能有效提高建筑綜合性能。但當(dāng)前建筑行業(yè)內(nèi)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸以及安裝的位置等還沒(méi)有形成相應(yīng)規(guī)范與標(biāo)注，致使相關(guān)設(shè)計(jì)人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致不同建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝存在差異性，同時(shí)也存在安全隱患。相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須掌握剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，確保剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能達(dá)到建筑施工的要求。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)基本概述

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)概念

剪力墻也可以稱為結(jié)構(gòu)墻或是抗震墻，是剪力墻體，與普通墻體相對(duì)比厚度小一些，但建筑施工規(guī)模更高，多數(shù)選取混凝土板的材料為建筑框架中的梁柱，主要用于承擔(dān)外界的壓力，為此，剪力墻整體的承受能力更強(qiáng)一些，與柱子受力能力相近，能有效掌控結(jié)構(gòu)水平力。剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑的主要支持結(jié)構(gòu)，承擔(dān)的壓力一般來(lái)自外界風(fēng)力以及地震等環(huán)境因素引起的水平荷載。剪力墻能抵御外部因素產(chǎn)生的影響，提升建筑結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)固性。與墻體開(kāi)洞的情況相結(jié)合，能將剪力墻劃分成雙肢剪力墻以及多肢剪力墻等。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

剪力墻結(jié)構(gòu)的重要優(yōu)勢(shì)是具有美觀性以及穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性較高等特點(diǎn)。當(dāng)中，1）穩(wěn)定性較強(qiáng)主要來(lái)源剪力墻的剛度和承載力，能抵御外部產(chǎn)生的荷載，對(duì)水平荷載抵抗的作用更明顯，為此，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能增強(qiáng)建筑整體穩(wěn)定性，這是剪力墻結(jié)構(gòu)具有的最佳優(yōu)勢(shì)；2）經(jīng)濟(jì)性高。剪力墻一般會(huì)選取混凝土澆筑的施工方式，能在確保剪力墻綜合性能以及作用的前提下減少鋼材用量，因此建筑施工成本投入的比較少，這是剪力墻結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)；3）美觀性。經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)公眾對(duì)生活質(zhì)量追求變高的背景下對(duì)建筑施工要求發(fā)生轉(zhuǎn)變，剪力墻結(jié)構(gòu)能將建筑內(nèi)部的隔墻以及承重墻相結(jié)合，尤其是隔斷墻的設(shè)計(jì)，能余留更多建筑空間，從而提升使用功能，還能提升建筑整體的美觀性。

1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的類(lèi)別

1）整截面墻的特點(diǎn)是墻面不存在洞口或者洞口比較小，整截面墻與傳統(tǒng)懸臂結(jié)構(gòu)在使用功能上也有相似之處；2）整體開(kāi)口墻比較小，主體部分呈現(xiàn)是曲面的形式，門(mén)窗洞口比較大并且成列進(jìn)行分布，截面法的向應(yīng)力偏離直線的分布，可以看成整體彎矩的直線分布與墻肢局部的彎矩應(yīng)力疊加。墻肢局部彎矩不會(huì)超過(guò)總體彎矩的百分之十五，并且墻體在多數(shù)樓層沒(méi)有設(shè)置反彎點(diǎn)。將其應(yīng)用至建筑中能有效緩沖建筑重量，建筑的穩(wěn)固性能得到明顯增強(qiáng)；3）雙肢的剪力墻結(jié)構(gòu)包含門(mén)窗開(kāi)口的尺寸比較大的特征，且開(kāi)口的數(shù)量比較多但均勻分布，開(kāi)口的兩端在抗壓能力具有相同性，結(jié)構(gòu)受力更均衡；4）壁式的框架結(jié)構(gòu)，主要以傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，通過(guò)變形處理之后得出全新剪切型的結(jié)構(gòu)，主要廣泛應(yīng)用于樓層的曲面部分，具有非常突出的反彎點(diǎn)，尺寸也比較大，能較好和建筑墻體進(jìn)行銜接，以此構(gòu)成緊密的結(jié)構(gòu)體系。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)與原則

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1.1 整體布局分析

整體布局設(shè)計(jì)是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)步驟，該步驟對(duì)后續(xù)工作的進(jìn)行具有領(lǐng)導(dǎo)作用，合理的剪力墻布置方案能在很大程度上確保剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的效果，確保剪力墻抗震能力與抗壓能力。為此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須對(duì)建筑整體情況進(jìn)行綜合考慮，選取適合的剪力墻結(jié)構(gòu)布局方式。總體來(lái)說(shuō)，必須遵循對(duì)稱性的基本原則，選取適合的剪力墻結(jié)構(gòu)，使其能達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。另外，必須重視剪力墻細(xì)節(jié)處理，比如獨(dú)立墻肢設(shè)置以及洞口處理等等。

2.1.2 計(jì)算原則分析

剪力墻結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)鋼筋與混凝土型號(hào)選取問(wèn)題進(jìn)行考慮，發(fā)揮出施工材料性能優(yōu)勢(shì)。必須依據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型選取合理的鋼筋材料，并對(duì)材料的抗彎性能以及剛度進(jìn)行綜合分析，按照實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)工程所在地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行考慮，科學(xué)評(píng)估抗震的等級(jí)，明確剪力墻結(jié)構(gòu)配筋，選取混凝土強(qiáng)度的等級(jí)，對(duì)施工材料使用的方式進(jìn)行核對(duì)，并進(jìn)行優(yōu)化，從而形成最優(yōu)的施工材料使用方案。

2.1.3 參數(shù)確定

在剪力墻結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的過(guò)程中，必須對(duì)結(jié)構(gòu)厚度以及寬度和長(zhǎng)度進(jìn)行綜合考慮。1）將建筑設(shè)計(jì)的基本要求作為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，以剪力墻結(jié)構(gòu)能正常使用為目標(biāo)，選取適合的剪力墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型，明確相對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)，不僅要確保不同參數(shù)數(shù)值的科學(xué)性，還要達(dá)到數(shù)值之間不沖突的效果，進(jìn)而防止建筑脆性較大的問(wèn)題；2）從建筑的美學(xué)角度對(duì)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，在許可的范圍之內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，提升建筑墻面分布均勻性，確保建筑整體結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的美觀性，以此達(dá)到使用業(yè)主對(duì)建筑美觀性提出的要求。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

2.2.1 對(duì)剪力墻高度以及寬度進(jìn)行控制

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)具有非常重要的作用，對(duì)建筑物具有支撐作用，并且能對(duì)不同荷載起到抵擋作用，不但支撐作用比較好，且抗震能力也較強(qiáng)。剪力墻主要包含墻肢與連梁，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須對(duì)剪力墻高度以及寬度進(jìn)行控制，剪力墻結(jié)構(gòu)的形狀類(lèi)似板狀物，高度較高但厚度比較小，因?yàn)榧袅?duì)不同荷載予以承受，為此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須嚴(yán)格把握剪力墻高度以及厚度比例，比值在三以內(nèi)，參考柱體結(jié)構(gòu)對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)，比值在三至五之間，必須依據(jù)雙向受壓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此滿足剪力墻性能要求。

2.2.2 防止剪力墻和平面外梁相連接

剪力墻結(jié)構(gòu)是承載平面內(nèi)承載力，對(duì)平面外產(chǎn)生的承載力都是比較差的。因此在剪力墻結(jié)構(gòu)中，若是和平面外梁連接就容易發(fā)生墻肢向外彎矩的現(xiàn)象，為防止外墻向外彎曲，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須注意不能與平面外梁相連接，但假如剪力墻與平面外梁相連接時(shí)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)涉及到保護(hù)措施，如果剪力墻與平面外梁出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也能得到較好的處理與解決。

2.2.3 綜合分析剪力墻承載作用力

剪力墻存在的作用是對(duì)承受建筑中不同的荷載，為此，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要對(duì)剪力墻承受的不同作用進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而確保剪力墻結(jié)構(gòu)性能達(dá)到建筑使用標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)承受水平以及垂直方向產(chǎn)生的作用力進(jìn)行精確分析，并對(duì)安全性進(jìn)行判斷與驗(yàn)證，對(duì)墻體斜截面承載力也需要進(jìn)行分析與判斷，同時(shí)驗(yàn)證剪力墻的穩(wěn)定性，并對(duì)墻體集中承受的壓力極限進(jìn)行詳細(xì)分析，確保剪力墻結(jié)構(gòu)的科學(xué)性以及穩(wěn)固性。

3 建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用

3.1 基礎(chǔ)方案以及承重構(gòu)件設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案必須以建筑施工現(xiàn)場(chǎng)水文情況以及地質(zhì)情況與工程建設(shè)要求等各種因素作為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合確認(rèn)，保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案能達(dá)到建筑建設(shè)的要求，還能和建筑周?chē)沫h(huán)境和諧共存。相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須與建筑施工環(huán)境以及規(guī)范要求相結(jié)合科學(xué)規(guī)劃剪力墻承重的構(gòu)件，確保建筑的主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。必須將墻體配筋率當(dāng)作剪力墻承重構(gòu)件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須正確認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)方案具有的重要性，控制承重構(gòu)件設(shè)計(jì)以及優(yōu)化，與自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與建筑工程不同參數(shù)相結(jié)合明確施工工藝的參數(shù)與建筑施工標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)避由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不具合理性存在的安全隱患，完成設(shè)計(jì)之后必須進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)證，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性與可行性。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)必須采取雙向設(shè)計(jì)，使剪力墻墻體的內(nèi)部可以形成空間結(jié)構(gòu)，特別是抗震防御區(qū)，在開(kāi)展雙向設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能將兩個(gè)方向剛度保持相同。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能保持平面均勻分布，剛度中心能接近建筑結(jié)構(gòu)的中心，在一定程度上降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，如果剛度中心和建筑中心偏離的程度比較高，在條件允許的情況下通過(guò)對(duì)墻肢長(zhǎng)度以及連梁高度進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)剛度中心位置進(jìn)行合理調(diào)整。因?yàn)榧袅Υ嬖诒容^強(qiáng)的抗側(cè)剛性，建筑結(jié)構(gòu)的自振周期比較短，承受水平的地震作用比較大，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體性能產(chǎn)生影響。為了降低水平地震剪力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，可以減少墻體的厚度，在建筑主次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中增加墻體之間的間距，降低墻體總數(shù)等一些方式減少建筑結(jié)構(gòu)整體的自重，增加建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)的剛度。剪力墻結(jié)構(gòu)中比較明顯的優(yōu)勢(shì)是具有比較好的承載能力以及平面剛度，但建筑結(jié)構(gòu)平面外承載力與剛度比較弱，如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將平面方向梁和剪力墻相連接，會(huì)使墻肢平面的外彎矩產(chǎn)生增加，為了改善這種現(xiàn)象，在建筑樓面截面較小的條件下采取半剛接設(shè)計(jì)方式對(duì)墻肢平面的外彎矩進(jìn)行調(diào)整。

3.3 大墻肢的科學(xué)處理

對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須綜合考慮剪力墻存在的延伸性，如果沒(méi)有對(duì)墻肢進(jìn)行合理處理，會(huì)對(duì)剪力墻穩(wěn)固性以及耐久度產(chǎn)生直接影響。在確保剪力墻結(jié)構(gòu)達(dá)到建筑承載要求的基礎(chǔ)上，采取封層間隔設(shè)計(jì)的形式將長(zhǎng)度較長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分成獨(dú)立的墻段，提升剪力墻的穩(wěn)定性，規(guī)避建筑在建設(shè)完成投入使用之后由于外力作用對(duì)剪力墻的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損壞，如果想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的必須在建筑施工的過(guò)程中對(duì)長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的剪力墻中進(jìn)行開(kāi)孔，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將長(zhǎng)墻肢轉(zhuǎn)換成短墻肢，建筑施工完畢之后對(duì)開(kāi)設(shè)空洞進(jìn)行封堵。此外，還能利用調(diào)整配筋數(shù)量提升長(zhǎng)度比較小的剪力墻承載的能力，在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)?shù)亓舳?，以此調(diào)整墻肢配筋的數(shù)量。

3.4 剪力墻厚度管控與配筋設(shè)計(jì)

3.4.1 剪力墻厚度設(shè)計(jì)

依據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定的要求，如果建筑工程抗震的等級(jí)為一級(jí)或是二級(jí)，剪力墻底部位置厚度必須大于200mm，同時(shí)必須大于層高的1/16，剪力墻其他結(jié)構(gòu)的厚度不可以小于160mm，如果剪力墻的端頭沒(méi)有涉及到翼墻，則需要大于層高的1/12。但相關(guān)規(guī)定不是所有建筑類(lèi)型都適用，假如在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或是多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果建筑的層數(shù)在5～15層之內(nèi)，這種條件下剪力墻重力荷載的軸壓比不能小于0.2，如果依據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，剪力墻底部功能要求是3.9m層高，墻體的厚度為240mm。如果發(fā)生這種情況，設(shè)計(jì)人員必須與自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)分析，對(duì)墻肢的軸壓比進(jìn)行重新規(guī)劃，并對(duì)剪力墻墻體的截面強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，合理設(shè)置配筋率，在保證剪力墻的綜合性能達(dá)到要求條件下，降低墻體的厚度。

3.4.2 墻體配筋率的設(shè)計(jì)

我國(guó)明確規(guī)定，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震不同級(jí)別的剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，水平與豎直方向最小的配筋率不能太小，多數(shù)框支剪力墻的底部位置的配筋率不能小于0.3%。這個(gè)要求在長(zhǎng)度比較長(zhǎng)或是高度比較高的剪力墻中應(yīng)用能有效提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，但在低矮的剪力墻中應(yīng)用必須確定配筋率的合理性。

3.5 連梁設(shè)計(jì)及優(yōu)化

連梁具有承擔(dān)連接墻肢的作用，墻肢會(huì)在較大水平的負(fù)荷作用下出現(xiàn)彎折情況，從而影響連梁平直度，會(huì)對(duì)剪力墻整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性產(chǎn)生破壞。通過(guò)對(duì)墻柱受力情況進(jìn)行改善能避免墻肢彎折，為此，連梁設(shè)計(jì)的科學(xué)性在很大程度上對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)整體的性能產(chǎn)生影響。連梁不是所有的剪力墻中的必要結(jié)構(gòu)，但對(duì)帶有連梁的剪力墻而言，如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不具合理性，會(huì)對(duì)建筑整體的質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，在對(duì)連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)以下幾點(diǎn)內(nèi)容予以重視：1）減弱連梁的剛度，連梁的跨高比較低，與相連墻肢的剛度比較大，在產(chǎn)生水平的應(yīng)力時(shí)會(huì)使連梁承受比較大的內(nèi)力作用，從而導(dǎo)致連梁出現(xiàn)裂縫或是損壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須合理減弱連梁剛度，如果設(shè)防的烈度比較小，能適當(dāng)?shù)慕档蜏p弱量，如果設(shè)防的烈度比較大則可以適當(dāng)?shù)卦黾樱?）增加剪力墻洞口的寬度，在降低連梁高度同時(shí)增加剪力墻洞口的寬度，能有效降低連梁的剛度，提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能；3）與現(xiàn)實(shí)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況相結(jié)合增加剪力墻的厚度。

3.6 合理確定剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件

剪力墻布置完成后合理確定剪力墻邊緣構(gòu)件顯得尤為重要。設(shè)置剪力墻邊緣構(gòu)件目的是為了增加墻體的延性，增大耗能能力，從而進(jìn)一步降低其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震需求。剪力墻邊緣構(gòu)件一般指的是剪力墻中的暗柱或者端柱，暗柱一般位于墻肢平面的端部、轉(zhuǎn)角以及剪力墻開(kāi)較大洞口后洞口兩邊位置。在剪力墻中設(shè)置邊緣構(gòu)件，既可提高墻體的承載力，又能提高墻體的延性。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在當(dāng)今的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，我國(guó)城市化的不斷建設(shè)，可供使用的土地資源面積越來(lái)越小，住宅建筑工程的建設(shè)多以高層建筑為主，但這樣的建筑工程對(duì)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性具有更高的要求，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面考量。剪力墻結(jié)構(gòu)因?yàn)樽陨砭哂械膬?yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，使剪力墻結(jié)構(gòu)能在建筑結(jié)構(gòu)中得到較好應(yīng)用，以此確保建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。