關(guān)于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究

梁建富 李雪梅

摘要：本文作者就圍繞剪力墻的布置和短肢剪力墻設(shè)計要求展開討論，提出了自己的觀點。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；研究

目前，越來越多的剪力墻結(jié)構(gòu)小高層住宅樓拔地而起，但是，隨之而來的是我們發(fā)現(xiàn)這些剪力墻結(jié)構(gòu)小高層在施工質(zhì)量上還存在著一些質(zhì)量通病，主要表現(xiàn)為剪力墻板混凝土成型質(zhì)量差、混凝土實體回彈檢測強度不高等。在剪力墻布置中洞口宜上下對齊使之受力明確，盡量避免出現(xiàn)錯洞與疊合錯洞的出現(xiàn)。在短肢剪力墻設(shè)計中應(yīng)注意其肢長、加強部位、構(gòu)造等要求。

在對材料力學(xué)的分析中，能夠清楚的知道在建筑層過多時，一般可采用剪力墻結(jié)構(gòu)進行建造房屋，其空間結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為橫向、縱向剪力墻及樓蓋。對于高層建筑的修建，主要還是考慮其抗震性和抗風(fēng)性，而剪力墻有著承受水平荷載和豎向荷載剛度較大的特性，所以在地震區(qū)房屋修建中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)對房屋安全性能的提高是很有必要的。

1 對剪力墻的合理布置

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化的不斷推進，建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，城市中的多高層建筑逐漸增多。如何保證建筑的安全性是首要問題，而剪力墻設(shè)計是縱橫承受荷載而使其具有較強的抗震性和抗風(fēng)性，承受力也較強的特點被多高層建筑廣泛采用。為了增強建筑物的抗震性能，就應(yīng)該從剪力墻的整體設(shè)計中去把握，在修建的過程中必須嚴格的按照修建規(guī)程進行操作。以下就剪力墻中短肢剪力墻、梁等的設(shè)計進行簡要闡述。

1.1 對剪力墻進行雙向布置

在高層建筑中，對空間結(jié)構(gòu)的處理是極其重要的，因為房屋的剛度和承受力是在合理的空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上表現(xiàn)出來的。而剪力墻結(jié)構(gòu)是否合理，直接關(guān)乎著房屋的抗震能力。所以，在剪力墻的設(shè)計上應(yīng)當采用雙向布置的方式，盡量避免單向布置，以此增強房屋在兩個方向上的抗側(cè)剛度。同時，應(yīng)當合理的布置空間結(jié)構(gòu)，利用剪力墻本身的承受力大和抗側(cè)剛度強的特性，對房屋重量進行一定的減輕，從而提升房屋在地震時的側(cè)向剛度。

1.2 使剪力墻在豎向上達到均勻

剪力墻的布置要能體現(xiàn)房屋修建時的抗側(cè)剛度，對于房屋修建中出現(xiàn)的自上而下不連續(xù)性，往往導(dǎo)致了剛度上的突變。要解決當中出現(xiàn)的問題，可以通過對墻體的厚度和混凝土的級別進行提升，使剪力墻在高度上的抗側(cè)性盡量增強。

1.3 對墻肢的高寬比例合理化

一般情況下，優(yōu)化剪力墻的高寬比例能夠使房屋在地震中的延性得到提升。剪力墻的高寬比例最好是大于2，如果剪力墻的長度太大，影響了剪力墻在抗震中的延展性，則應(yīng)當在合適的位置開設(shè)洞口，使長度減小。同時，要注意墻體間是否形成均勻的獨立墻段。

1.4 對剪力墻的洞口設(shè)計和布置

洞口的設(shè)計及布置，對剪力墻在房屋中所起到的力學(xué)效果是比較明顯的，這會大大影響房屋在使用中的抗震性能。所以，筆者從以下幾方面展開論述：

1.4.1 對開洞的要求，要根據(jù)力學(xué)原理進行布置，開洞要有規(guī)則，避免到處開洞及散亂開洞。要講究布置途中的安全可靠性，盡量讓剪力墻的洞口以“列”的形式進行設(shè)計，處理好墻肢與梁之間的關(guān)系，使其有牽連性。

1.4.2 不規(guī)則開洞，容易造成剪力墻的力學(xué)效應(yīng)減小，使建筑物在抗震方面的能力減弱。通常情況下，錯誤的開洞有兩種：一是錯洞，主要表現(xiàn)為洞口開得比較小，不規(guī)則。這樣就導(dǎo)致了應(yīng)力不均衡，在進行常規(guī)計算的時候內(nèi)力很難實現(xiàn)，造成了建筑物潛在的薄弱環(huán)節(jié)。二是疊合錯洞，主要表現(xiàn)為在原有開洞的基礎(chǔ)上又進行了疊加式的開洞，不規(guī)則。以上兩種錯洞，都要盡量的避免，在無法避免的情況下，應(yīng)對開洞的周邊進行一定處理，可以加強、加固或者用一些輕質(zhì)材料進行填充，總之，目的是使錯洞的地方最大限度的轉(zhuǎn)化成合理的洞口。

1.4.3 應(yīng)用平面有限元對洞口進行計算，找出剪力墻存在的不合理，比如對內(nèi)力的計算和位移的計算，以此了解剪力墻的受力性能。對不規(guī)則開洞，在計算時要進行相應(yīng)的分析和判斷，找出其中的原因，并有針對的加以解決。

1.5 對剪力墻加強部位的分析

1.5.1 為了使房屋抗震性得到提升，應(yīng)該對塑性鉸的部位進行加強處理。而且在加強時應(yīng)當有明確的措施，避免對剪力墻頂層及樓道的重點處理，卻忽視了對塑性鉸部分的加強，從而導(dǎo)致抗震結(jié)構(gòu)的不合理。

1.5.2 剪力墻底部往往會出現(xiàn)塑性鉸，所以在出現(xiàn)時要采取辦法對周邊范圍進行加強，使剪力墻的延性變得更強，提高在地震中的抗破壞能力。

1.5.3 在抗震能力提高的過程中，要注意把剪力墻所涉及的薄弱環(huán)節(jié)進行加強，尤其是對剪力墻底部的處理至關(guān)重要。所謂“根基不牢豈能重高樓”就是這個意思。但剪力墻底部的加強高度應(yīng)該根據(jù)剪力墻自身總體高度來加以處理，一般情況下應(yīng)該選取剪力墻的墻肢高度的八分之一和底部兩層的較大值進行加強。

2 對短肢剪力墻在設(shè)計中的要求

在高層建筑的修建中，剪力墻的合理布置對抗震性能的提高是顯而易見的，而短肢剪力墻的應(yīng)用有其必要性，同時在應(yīng)用短肢剪力墻的時候也要相應(yīng)的注意一些問題。

2.1 短肢剪力墻的應(yīng)用范圍

在進行高層建筑修建時，統(tǒng)統(tǒng)采用短肢剪力墻的設(shè)計是不符合實際需要的，因為它會導(dǎo)致房屋抗震能力的降低。所以，在設(shè)計時應(yīng)當把一般剪力墻和短肢剪力墻進行結(jié)合，形成兩者各顯其能的抵抗力水平。即使都采用短肢剪力墻進行修建的情況下，也要對短肢剪力墻的高度進行適當?shù)慕档?。對于不同抗震級別的高層建筑，應(yīng)當根據(jù)其地震級別進行選擇，但短肢剪力墻的應(yīng)用主要還是配合在一般剪力墻的左右，不應(yīng)該使用的太多。究其原因，短肢剪力墻的抗震效果太差，對高層建筑的安全性無法保障。

2.2 加強短肢剪力墻設(shè)計的相關(guān)措施

2.2.1 短肢剪力墻的優(yōu)點在于有一定的延性，在抗震中起著很大的作用，但其承受力沒有一般剪力墻和筒體強。所以，在設(shè)計時應(yīng)當考慮到它的不足，從而在設(shè)計當中提高其抗震等級（比一般剪力墻或筒體高出一個等級）。

2.2.2 考慮到短肢剪力墻的延性問題，所以應(yīng)當最大限度的進行提升和完善。當短肢剪力墻在受到重力荷載的作用下，就會產(chǎn)生相應(yīng)的軸壓比，當針對一、二、三級抗震能力設(shè)計時，其軸壓比不能大于0.5至0.7。因此，對于短肢剪力墻的設(shè)計應(yīng)當比一般剪力墻的軸壓值至少降低0.1。

2.2.3 對短肢剪力墻在布置鋼筋問題上，應(yīng)該在縱向上對鋼筋的分量進行提高，尤其在底部的鋼筋數(shù)量不能低于1.2%，而在底部之外的部分則不低于1%。

2.2.4 在剪力值的要求中，出于對短肢剪力墻性能的考慮，應(yīng)當在其底部進行一定的加強，同時對底部以外的部分進行相應(yīng)的調(diào)整，并增大抗震的系數(shù)。其目的在于增強短肢剪力墻的抗損壞性。

2.2.5 在短肢剪力墻的厚度方面，一般情況下要求其厚度不能低于200毫米。在非抗震性房屋建造時，應(yīng)當對房屋的高度進行控制，并且加大墻肢的厚度。

3結(jié)束語

總之，在高層建筑的修建過程中，剪力墻的縱橫設(shè)計具有較好的抗震性和抗風(fēng)性，對房屋安全性的提高是毋庸質(zhì)疑的。但應(yīng)避免在短肢剪力墻設(shè)計方面出現(xiàn)的諸多問題，從而使高層建筑更具合理性和安全性。

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