蔣睿中

華東建筑設(shè)計研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

伴隨社會進步以及經(jīng)濟發(fā)展，國家建筑領(lǐng)域的發(fā)展速度逐漸加快，在此過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)得到了很好的發(fā)展，也從技術(shù)角度助力了建筑設(shè)計的質(zhì)量與建筑性能的提高。剪力墻結(jié)構(gòu)擁有很大的剛度與很強的承載能力，而且抗震性能與抗風(fēng)性能十分優(yōu)異，能夠被廣泛應(yīng)用于高層建筑。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，剪力墻結(jié)構(gòu)指的是使用鋼筋混凝土的墻板來取代框架結(jié)構(gòu)梁柱，它分別承受了豎向壓力以及在平面作用下產(chǎn)生的水平剪力。剪力墻雖然擁有很大的寬度及高度，不過其厚度比較小，因此，剪力墻擁有幾何特征和獨特的受力特征。因為剪力墻具有厚度小的特點，和板樓厚度十分相近，因此在獨立使用剪力墻時，如果發(fā)生地震，就會有很高的概率出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問題和斷裂問題，這是因為剪力墻的剛度不夠。因此在設(shè)計時不僅應(yīng)考慮對剪力墻剛度進行增加，還要綜合分析彈性變形能力以及抗震性，對結(jié)構(gòu)種類及規(guī)模進行合理設(shè)計，為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)安全提供保障。一般來說，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計多是延性彎曲型。另外，框架剪力墻也是一種高性能的剪力墻結(jié)構(gòu)，其具有以下特點：第一，框架剪力墻的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅λ哂械臋C構(gòu)體系相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說存在一定的差異性，其本身并非是單一的結(jié)構(gòu)形式，而是將兩種結(jié)構(gòu)組合起來形成的，這種結(jié)構(gòu)的受力特點為，當(dāng)水平外力作用不一致的時候，框架將會受到更大的作用力。因為使用延性框架，在實際產(chǎn)生側(cè)力的時候，框架將會出現(xiàn)一定程度的變形現(xiàn)象，在這種情況下整體結(jié)構(gòu)的形狀基本上與一把剪刀相類似，該結(jié)構(gòu)體系在樓層不斷升高的過程中，樓層間的相對位移量將會呈現(xiàn)出減小的特點，進而對高層建筑的結(jié)構(gòu)起到一定的穩(wěn)定作用。第二，框架剪力墻的抗震性能，框架剪力墻具有相對較強的抗震性能，對于高層建筑物來說，其所具有的抗震性能體系，應(yīng)當(dāng)可以充分滿足相關(guān)設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)。在地震震級相對較小的情況下，建筑物應(yīng)當(dāng)不存在較為突出的損害，仍然能夠進行正常使用。而當(dāng)?shù)卣鹫鸺墳橹屑壍臅r候，則應(yīng)當(dāng)能夠保障在對其進行修繕之后可以恢復(fù)到最初的水平。當(dāng)?shù)卣鹩兄^大的震級的時候，需要確保建筑物本身不會面臨較為嚴重的塌陷危害等。通常情況下來說，地震所對于建筑物造成的危害有著多方向性的特點，而框架剪力墻能夠在建筑物的四周實現(xiàn)均勻的分布，可以起到有效抵抗水平荷載的效果，切實提升機構(gòu)整體的承載能力，最終實現(xiàn)建筑物抗震性能的優(yōu)化提升。

2 裝配式建筑剪力結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

2.1 調(diào)整樓層位移與層高比例

如果樓層所在區(qū)域容易發(fā)生地震，則需要按照最大樓層的位移標(biāo)準(zhǔn)值進行層高比例的調(diào)整，以此降低地震產(chǎn)生時對高層建筑物的影響。工程方要確保剪力墻結(jié)構(gòu)的整體變形彎曲力，并將扭曲變形和剪力變形作為工程建設(shè)時的主要考慮因素，在施工時，不僅要增加建筑構(gòu)件數(shù)量以此來增加剪力墻的豎向承受力，還要加強相關(guān)構(gòu)件的位置分布減少建筑扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的形變，確保樓層位移不會由于樓層扭轉(zhuǎn)變形發(fā)生較大的位移偏差[1]。此外，樓層間的位移是無法確定剪力墻豎向荷載強度的，因此，要在設(shè)計時加強建筑縱向的剛性強度和承受力，降低樓層間位移產(chǎn)生的可能性。

2.2 調(diào)整剪力墻的連續(xù)超限

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高會使相應(yīng)彎曲力矩以及剪力強度遠遠超過安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值，從而導(dǎo)致建筑物容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷裂和居住風(fēng)險，對居民的人身安全和財產(chǎn)安全造成威脅。因此剪力墻的結(jié)構(gòu)跨度比必須大于2.5，確保剪力墻具備良好的結(jié)構(gòu)強度，不會受意外因素的影響，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞的情況。工程方要按照相關(guān)部門的規(guī)定選擇合適的跨度比，在減小彎曲力矩的同時也要保證剪力值符合建筑安全需求，使整個剪力墻的設(shè)計結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理、有效。此外，由于我國規(guī)定如果跨度比小于5時，連續(xù)梁是不允許被拆除的，所以在設(shè)計時提高設(shè)計結(jié)構(gòu)的精確性，還能夠大大減少后期維修、更改的必要性，以此降低施工過程不必要的成本支出，使工程的經(jīng)濟性進一步提高。

3 裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用路徑

3.1 對剪力墻位置進行合理設(shè)計

對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，布置墻體位置以及布置墻體的方式都非常重要，在建筑設(shè)計中位于基礎(chǔ)位置，同樣是保障建筑工程安全性的重中之重。對剪力墻設(shè)計工作來說，工作人員需要完成的任務(wù)主要有以下幾方面：第一，明確建筑結(jié)構(gòu)主軸位置，之后把剪力墻位置設(shè)置于主軸方向，而且要在主軸的基礎(chǔ)上輔助其他方向，對雙剪力墻形式進行設(shè)置，以此達到各個方向剪力墻之間的銜接目的，為建筑內(nèi)部空間的合理程度提供保障。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作需要保障建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，禁止對單項放置設(shè)計這一模式進行應(yīng)用，對剪力墻設(shè)計來說，應(yīng)該從兩方面來分析其性能控制，確保剪力墻各個方向墻體在振動周期以及振動頻率方面具有相似性，這樣做對維持墻體內(nèi)部的平衡很有幫助，可以為墻體內(nèi)部的穩(wěn)定提供保障。第二，對剪力墻的截面設(shè)計來說，應(yīng)該把規(guī)范性以及簡易性當(dāng)作基礎(chǔ)，對剪力墻來說，其側(cè)體抗壓能力和內(nèi)部穩(wěn)定能力要遠大于建筑體的側(cè)體抗壓能力和內(nèi)部穩(wěn)定能力，對此，能夠利用剪力墻在承載方面的能力使建筑負荷得到減輕，使應(yīng)用剪力墻的效果得到充分發(fā)揮[2]。應(yīng)用剪力墻不但可以使建筑承載力得到提升，而且可以使修筑墻體空間得到減少，可以擴大建筑的結(jié)構(gòu)空間。在對建筑剪力墻進行布置的過程中，為保障間距的合理性，剪力墻分布禁止過于密集，避免發(fā)生受力不夠均勻的問題。對剪力墻截面設(shè)計來說，應(yīng)該嚴格依據(jù)由下至上順序設(shè)計，之所以要采用此種方式設(shè)計，是因為這樣做可以緩解其側(cè)墻體壓力。對于剪力墻的布置設(shè)計來說，應(yīng)該依據(jù)墻體高度的標(biāo)準(zhǔn)來縮減厚度，還應(yīng)該對混凝土等級進行綜合考量。能夠按照工程項目的標(biāo)準(zhǔn)，利用減少墻肢方式來提高其側(cè)面高度。不過如果所在區(qū)域極易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，在此情況下，假如剪力墻高度太高，在地震發(fā)生之后，剪力墻會因此出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。除此之外，假如剪力墻的高度太低，也會有一定的概率使墻體太過脆弱。所以對地震多發(fā)的區(qū)域來說，高度設(shè)計工作是剪力墻設(shè)計的重點，需要為其承載力以及穩(wěn)定性提供保障。與此同時，相關(guān)人員在對剪力墻進行設(shè)計之前，應(yīng)該先研究工程剪力墻在受力方面的狀況，確保設(shè)計的剪力墻位置與孔洞位置的科學(xué)性，確保剪力墻設(shè)計滿足力學(xué)特征。對孔洞設(shè)計來說，全部孔洞均須對齊，而且需要確?？锥粗g存在對應(yīng)連接點。確保剪力墻全部孔洞均可以均勻受力，在此前提下可以符合施工原理。

3.2 對剪力墻彎矩進行科學(xué)控制

對建筑工程來說，其剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該依據(jù)具體的工作需求來分析剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻特點。雖然剪力墻抗壓能力和承載力都很強，不過平面之外的承載能力相對很弱。使得剪力墻的連接部位有一定的概率會因為外部的承載力較差而讓墻體發(fā)生彎矩，此問題對剪力墻來說非常常見。對此，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該在設(shè)計剪力墻的過程中對彎矩進行有效控制。能夠在剪力墻連接部位進行設(shè)計，使其擁有可以和剪力墻外側(cè)相連的結(jié)構(gòu)。在實際操作中能夠先對梁軸線位置進行設(shè)計，依據(jù)軸線位置、軸線方向、剪力墻方向?qū)澗剡M行合理計算，以此為設(shè)計的科學(xué)性提供保障。此外，應(yīng)該設(shè)計好扶壁柱，對扶壁柱進行合理設(shè)計能夠使剪力墻強度與剪力墻剛度得到大幅提升，從而為剪力墻的質(zhì)量提供保障。假如在對剪力墻進行設(shè)計的過程中發(fā)生扶壁柱設(shè)計方面的問題，應(yīng)該盡快對設(shè)計進行更改，假如不能更改，應(yīng)該馬上使用相應(yīng)的改善措施，能夠利用設(shè)計暗樁的方式來預(yù)估與計算配筋，對彎矩進行有效控制。與此同時，可設(shè)計讓梁端變得更加穩(wěn)定的構(gòu)件來控制彎矩[3]。

3.3 處理好剪力墻延伸

對建筑剪力墻的設(shè)計工作來說，應(yīng)該對其可延伸問題進行綜合考量，使用科學(xué)方法與科學(xué)手段對其設(shè)計結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，確保剪力墻的延伸能力可以滿足需求。由于剪力墻本身帶有延伸性特點，而要想使其延伸功能得到充分發(fā)揮，應(yīng)該使用有效手段來提升其靈活性以及耐久性。此外，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)該確定建筑物在承載方面的要求，以為設(shè)計工作的科學(xué)性提供保障[3]。

3.4 使剪力墻性能得到提升

通常來說，建筑的可使用時間都很長，所以剪力墻的作用需要發(fā)揮很長時間，應(yīng)為其強度與性能提供保障，而且應(yīng)該在墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計之中著重強化對于剪力墻的設(shè)計，確?？梢詽M足施工需求，避免剪力墻結(jié)構(gòu)在長期使用時發(fā)生質(zhì)量問題。對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，應(yīng)該全面分析使墻體受到影響的要素，這樣做能夠更好地預(yù)防墻體在使用過程中的風(fēng)險，使剪力墻結(jié)構(gòu)的作用得到充分展現(xiàn)。對剪力墻結(jié)構(gòu)而言，其性能和強度極易被配筋率影響，所以應(yīng)該研究其縱向配筋率，在科學(xué)計算與科學(xué)設(shè)計之后，能夠為其穩(wěn)定性及安全性提供保障。此外，相關(guān)人員應(yīng)該完成好設(shè)計與控制剪力墻的邊緣部位的工作，依據(jù)施工剪力墻的要求來設(shè)計墻體邊緣，使剪力墻質(zhì)量得到提升，從而使建筑工程可以更加健康地發(fā)展。

3.5 對剪力墻的厚度進行合理控制

對建筑墻體設(shè)計來說，應(yīng)該確保其厚度可以符合建筑要求，使剪力墻的承載力得到提高，對墻體結(jié)構(gòu)的損壞問題進行有效預(yù)防，達到延長剪力墻墻體的使用時間目的，而且需要重點關(guān)注剪力墻的安全。在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)該保證剪力墻的厚度可以符合規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)實際施工的狀況，能夠把部分構(gòu)件安置于剪力墻，使剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量可以滿足建筑規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)[4]。

3.6 做好對設(shè)計人員的培訓(xùn)工作

對設(shè)計剪力墻的工作人員來說，他們的能力與素質(zhì)會對剪力墻質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，出于使剪力墻質(zhì)量得到提升的目的和保障剪力墻穩(wěn)定性的目的，應(yīng)該強化對工作人員的培訓(xùn)，確保他們擁有足夠的專業(yè)能力，而且可以依據(jù)現(xiàn)場的具體情況設(shè)計剪力墻，為其合理性提供保障。第一，企業(yè)在對設(shè)計人員進行招聘時應(yīng)該審核和考核好他們的資質(zhì)和設(shè)計能力，分析其工作理念和核心素質(zhì)，選用更加出色的設(shè)計人員。第二，對企業(yè)內(nèi)部設(shè)計人員進行培訓(xùn)，確保每位設(shè)計人員均可以對剪力墻設(shè)計的理論知識及關(guān)于剪力墻設(shè)計的技術(shù)能力進行掌握。第三，在管理設(shè)計人員時應(yīng)該對責(zé)任制度進行落實，結(jié)合設(shè)計人員的工作質(zhì)量和福利，確定設(shè)計人員各自的工作內(nèi)容與責(zé)任，如果工作中發(fā)生問題能夠及時追責(zé)，監(jiān)督工作人員的整改工作，保障剪力墻設(shè)計的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著人們要求的逐漸嚴格，以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計已無法符合如今社會發(fā)展的需要。因此，在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的過程中，應(yīng)該從多個角度進行考量，不但需要提高建筑的穩(wěn)定性，而且應(yīng)該對技術(shù)優(yōu)勢多加利用，使建筑設(shè)計可以符合人們在居住方面的要求。對此，有關(guān)人員應(yīng)該繼續(xù)進行研究，依據(jù)實際的工作需要，使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢得到更好的發(fā)揮，以提高建筑的質(zhì)量。