崔 瑩

(山東華邦建設(shè)集團有限公司 山東 濰坊 262500)

建筑設(shè)施結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性需要得到重視,才能在后續(xù)建筑的整體施工質(zhì)量方面展現(xiàn)良好效果,現(xiàn)階段部分建筑中所使用的剪力墻結(jié)構(gòu),在參與設(shè)計時可能會受到設(shè)計及參數(shù)等多方面影響,需要在設(shè)計過程中注意控制各方面要點,盡量在保持建筑施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上,選擇最佳設(shè)計方案指導施工,可有利于提升建筑結(jié)構(gòu)的承載性能。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

剪力墻剛度較大,比較容易滿足在地震或者強風作用下結(jié)構(gòu)的位移限制,在地震情況下所受破壞性小,通過連梁和墻肢底部的塑性鉸范圍內(nèi)的塑性濱興分散地震能量,提升結(jié)構(gòu)的受力程度,降低對其他結(jié)構(gòu)的抗震要求,尤其在抗震要求較高的地區(qū)抗震優(yōu)勢更加突出,但在實際的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然存在一些問題。

1.1 存在設(shè)計原則問題

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作應(yīng)在開展時結(jié)合實際原則,將整體建筑設(shè)施構(gòu)造性能與實際強度作為重要的開展基礎(chǔ),在部分建筑項目中可能會出現(xiàn)不規(guī)則的結(jié)構(gòu)等情況,主要是在設(shè)計人員的工作中存在忽視問題,沒有重視相關(guān)特殊因素的影響作用,最終設(shè)計方案的合理程度難以得到保證。在無法保證構(gòu)件施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上,建筑設(shè)施可能會在后續(xù)使用過程中逐漸暴露出安全隱患。此外在進行結(jié)構(gòu)假設(shè)中,由于多種不確定因素的影響,可能會導致模型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的使用差異。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者在結(jié)構(gòu)的布置上,僅僅搬照計算機的點算模型結(jié)果來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計,在一定程度上會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理以及建筑工程成本的提高。

1.2 結(jié)構(gòu)計算參數(shù)標準存在問題

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在開展過程中,需要使用相應(yīng)數(shù)據(jù)完成計算工作,在進行推算時對其質(zhì)量系數(shù)提出了相關(guān)要求,必須要在超過最初設(shè)定數(shù)值的基礎(chǔ)上才能確保其合理性。比如振型數(shù)的設(shè)計通常會受到建筑類型影響,在部分多塔類型的進行計算時會出現(xiàn)數(shù)值變化,同時在實際配筋率的數(shù)值計算方面可能存在誤差。這類問題的出現(xiàn)都會降低最終設(shè)計效果,影響到實際建筑的抗震能力[1]。

1.3 連梁問題

在各類墻肢平面的連接過程中,需要使用連梁發(fā)揮連接作用,由于其在整體跨度和截面面積方面具有一定使用優(yōu)勢,在受到跨度小但橫截面積大的影響下,通常需要承擔地震及風力的作用力。由于其在使用過程中會出現(xiàn)較為突出的內(nèi)作用力,所以需要在對剪力墻的剛度當數(shù)值進行計算時,需要結(jié)合獨立墻肢的平面實時受力情況,才可得到有效分析結(jié)果。剪力墻結(jié)構(gòu)在開展連梁設(shè)計工作時,通常受到其精確程度要求較為嚴格的影響,施工時容易出現(xiàn)連梁超筋等問題,無法真正實現(xiàn)建筑所提出的穩(wěn)固要求,從而形成較為嚴重的安全隱患,所以工作中面臨的實際難度較高。

2 設(shè)計要點

2.1 提高設(shè)計方法的合理性

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作在開展階段,需要保證剪力墻設(shè)計在設(shè)計方法及結(jié)構(gòu)布置合理程度等多方面,得到多項工作的必要支持,才能確保最終設(shè)計方案在抗震性方面達到良好程度。設(shè)計方法的選用是保證剪力墻設(shè)計質(zhì)量的重要基礎(chǔ),需要設(shè)計人員根據(jù)建筑的實際質(zhì)量要求,結(jié)合工程整體強度和安全性要求選擇設(shè)計方案。

在選擇設(shè)計方法時,考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)所具有的良好延展性,為在保持受彎的工作狀態(tài)下得到良好發(fā)揮,可以在設(shè)計中要求其保持寬細狀。但需要注意的是,如果實際長度過長則會影響到建筑工程的抗震效果,從而形成低寬剪力墻影響到最終設(shè)計質(zhì)量。另外在設(shè)計人員選擇設(shè)計方法時也要借助計算機的輔助功能,才能在經(jīng)過大量計算和實踐后得到更多精確數(shù)據(jù),分析定制現(xiàn)有問題的有效解決方案。從而真正在克服多種形式影響的情況下,確保最終結(jié)構(gòu)體系得到合理布置,在提升方案設(shè)計水平的同時,保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達到工程質(zhì)量要求[2]。

2.2 提高結(jié)構(gòu)布置的合理程度

優(yōu)化提升剪力墻設(shè)計,首先要在結(jié)構(gòu)布置方面進行合理控制,才能確保最終建筑工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。比如設(shè)計人員在設(shè)計剪力墻水平方向時,需要保證剪力墻平面設(shè)計的對稱效果,才有可能將重量核心及剛度核心進行結(jié)合設(shè)置,實現(xiàn)減少扭距出現(xiàn)概率的目的,同時還能夠在完成設(shè)計后,對其所具有的抗震性能起到提升效果。

除此之外,為進一步提升設(shè)計效果和抗震性能,也可在方案中進行適當調(diào)整,如果可以減少單向設(shè)計,可以在一定程度內(nèi)有效提高抗震效果,同時能夠避免出現(xiàn)扭矩現(xiàn)象形成干擾影響。為在完成結(jié)構(gòu)布置工作后,可使其整體強度滿足工程要求高,應(yīng)在側(cè)向剛度方面進行合理調(diào)整,應(yīng)達到一定良好標準,才可實現(xiàn)提升抗震效率的目標。剪力墻在結(jié)構(gòu)設(shè)計中所具有的特點,會在應(yīng)用范圍出現(xiàn)擴大化影響的情況下得到展現(xiàn),考慮到其平面內(nèi)部具有較強剛度及承載能力,但容易出現(xiàn)剪切變形等問題,因此應(yīng)在整體方案中進行適當完善。

必須要采取相應(yīng)措施才能使所有結(jié)構(gòu)真正發(fā)揮使用價值,在保持設(shè)計具有經(jīng)濟合理性特點的情況下,可在原材料和技術(shù)方面進行優(yōu)化提升,可適當起到降低造價的作用[3]。

2.3 進行延伸性處理

這一工作的開展情況是否科學合理,對后續(xù)剪力墻的整體承重效果具有一定影響作用,主要是由于剪力墻在自身的結(jié)構(gòu)特點中,存在較好的延展性,所以在進行整體設(shè)計時,也應(yīng)注意在施工過程中注意保持這一特點,從而真正提高整體效果,保持良好的耐久性優(yōu)勢。

除此之外,為了盡量減少相應(yīng)破壞問題的出現(xiàn)概率,在延展線的處理過程中進行合理控制,才能有利于保持其承載能力可達到要求范圍。設(shè)計方法應(yīng)保持勻稱,在保持上下連貫并具有對稱效果的情況下,才能保證其整體具有支撐效果,需要逐漸整體設(shè)計方案中注意其可靠性,盡量避免出現(xiàn)設(shè)計偏差,才能保證整體設(shè)計方案具有可實施性效果。

2.4 注意強度和性能的提升

在整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案中,強度和性能是設(shè)計人員工作中的重點把控內(nèi)容,尤其是在相關(guān)政策規(guī)定方面,相關(guān)機構(gòu)所定制的《高規(guī)》中提出了更高要求,需要在設(shè)計施工時得到可靠保障效果,因此在剪力墻分布筋的配筋率方面,需要保證水平和豎向的抗震效果均達到使用標準。尤其是在非抗震設(shè)計和四級抗震設(shè)計中更加需要注意,應(yīng)在數(shù)據(jù)的控制保持方面符合相關(guān)比例,大致應(yīng)在20%以上才可達到應(yīng)用效果。在1～3級抗震效果設(shè)計中,設(shè)計人員也應(yīng)根據(jù)實際情況控制數(shù)據(jù)比例,從而在完成最終施工方案后,可保證工程抗震強度達到最佳標準,在實用性能方面也可得到有效提升。

除此之外,在相應(yīng)這些規(guī)范中也對設(shè)計人員提出了相關(guān)要求,在提升強度和性能時需要注意優(yōu)化剪力墻的承載能力,通過對邊緣和構(gòu)造邊緣的剪力墻構(gòu)件進行控制約束,可以在有效提升其抗震效果和承載能力的同時,使整體設(shè)計方案的合理程度得到提升。

2.5 調(diào)整剪力墻的厚度和長度

剪力墻的厚度在逐漸增加的過程中,也可使連梁的截面寬度出現(xiàn)上調(diào),可以在整體結(jié)構(gòu)中逐漸增加剛度,在此基礎(chǔ)上需要注意連梁的抗剪承載力和寬度,應(yīng)在經(jīng)過合理調(diào)整后形成正比[4]?；诩袅Φ慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計原則,剪力墻的厚度也需要遵循一定的標準和規(guī)范。

根據(jù)建筑抗震的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料規(guī)定,剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和長度需要隨著地震等級系數(shù)來靈活調(diào)整。比如有關(guān)規(guī)定,為了保障剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及抗震性,要求剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度一般要小于200 mm,相應(yīng)的高厚比要小于六分之一。

換句話說,建筑物的剪力墻結(jié)構(gòu)厚度小于200 mm 的同時高厚比也要靈活的進行調(diào)整。一旦建筑物的剪力墻結(jié)構(gòu)厚度和長度比值不均,在不滿足條件的情況下,就要采取L、T 行界面剪力墻來代替一字剪力墻,確保剪力墻結(jié)構(gòu)盡可能滿足設(shè)計構(gòu)造的要求和原則。

2.6 提升混凝土的等級

混凝土的等級決定了剪力墻的實際抗剪承載能力,混凝土等級的提高,在一定程度上雖然減少了了鋼筋的使用量,但是這個減少的效率比起混凝土成本的提升和施工質(zhì)量、水平要求的提高增加了一定的成本,經(jīng)濟意義不是很大,因而除非有特殊的情況,否則在設(shè)計方或者是施工方都不會愿意使用高等級的混凝土。

所以在進行選擇時,需要根據(jù)工程實際要求選擇混凝土的等級類型,盡量提升混凝土的抗剪承受能力,才能在施工后盡量保持建筑穩(wěn)定性。

提高混凝土的等級也有多種措施,比如采用高強度等級的水泥,通過提高水泥強度來達提高混凝土強度的目的;降低水灰比,該方式是提高混凝土強度的有效措施,降低了混凝土拌合物的水灰比能夠減少硬化混凝土的孔隙率,有效增加水泥與骨料之間的粘度,因而需要一定的技術(shù)措施來處理;另外還有濕熱養(yǎng)護、混凝土的齡期調(diào)整以及摻加外加劑來改進施工工藝等等途徑提升混凝土的強度等級。

2.7 增強底部設(shè)計

在對建筑物進行抗震設(shè)計時,為了保障剪力墻的底部塑性鉸具有足夠的延性,進一步提升抗剪切破壞能力,就要對塑性鉸部位加強抗震措施,比如進行邊緣構(gòu)件設(shè)計,邊緣構(gòu)件設(shè)計大致分為約束邊緣構(gòu)件以及構(gòu)造邊緣構(gòu)件,此類方式加強了該加強的部分,減輕了該減輕的部分,使得剪力墻的設(shè)計更加趨于合理。剪力墻的底部塑性鉸出現(xiàn)通常有一定的范圍,為了安全起見,在底部設(shè)計時部位范圍適當擴大。底部高度在進行提高時所選的值,來自于兩層底層與墻肢總高,由于剪力墻高度可能過大,如果在高層建筑中進行設(shè)計,需要在超過150 m 位置時將高度控制在墻肢的10%左右。

2.8 控制配筋設(shè)計

在建筑物的主體造價中剪力墻的配筋控制起到關(guān)鍵性的作用,與高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比,一般剪力墻的配筋都是按照規(guī)范規(guī)定的最小配筋率來構(gòu)造配筋,配筋設(shè)計需要根據(jù)剪力墻厚度進行計算,在符合設(shè)計規(guī)范的情況下具體選擇,可以有效的控制剪力墻的墻身鋼筋用量,采用優(yōu)良的鋼筋材料是進場前首先要做好的工作。

鋼筋材質(zhì)的選擇非常重要,其各類合格證明等材料需要要個檢查清楚,確保合格的鋼筋才可以進入施工場地。

剪力墻結(jié)構(gòu)在配筋時應(yīng)該將水平鋼筋設(shè)置在外側(cè),而垂直鋼筋則設(shè)置在內(nèi)側(cè)。比如在墻體厚度并未達到14 cm 時通常會使用雙排配筋,如果墻體厚度達到70 cm 左右時則使用三排配筋,通過這種方式可以使主筋受力較為均勻。除此之外還要注意對剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的合理設(shè)計,連梁對剪切變形十分敏感,很多情況下可能會出現(xiàn)超筋的現(xiàn)象,比如可以通過降低連梁截面的高度或者塑性條幅來減少剪力的設(shè)計值。

3 結(jié)語

當前建筑行業(yè)的快速發(fā)展,大量建筑項目在方案設(shè)計中提出了更高要求,因此,應(yīng)在原本的建筑結(jié)構(gòu)中進行適當調(diào)整,從而真正起到優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu),合理使用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目標。在合理利用這一建筑的使用優(yōu)勢后,可在建筑的整體穩(wěn)定性和抗震效果方面達到良好標準,使建筑項目在后期使用階段保持良好質(zhì)量水平。