剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐

李菊華

浙江城市空間建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司杭州分公司 310012

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，住宅建筑的設(shè)計(jì)也越來(lái)越美麗、科學(xué)化和人性化，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被開(kāi)發(fā)和逐漸在建筑設(shè)計(jì)中普及。本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)主要從剪力墻結(jié)構(gòu)闡述、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)三方面進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：建筑工程；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

前言

目前，土地資源正變得越來(lái)越有價(jià)值，總?cè)丝跀?shù)量越來(lái)越多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，高層建筑已成為城市建筑設(shè)計(jì)的首選。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同于其他建筑設(shè)計(jì)，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的持久性、耐用性都有更高的要求，而剪力墻結(jié)構(gòu)正好滿足高層建筑的墻體結(jié)構(gòu)要求，因此剪力墻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑設(shè)計(jì)中被廣泛采用，這也是由剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)用性和耐久性所決定的。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)淺述

剪力墻是指在建筑工程中用于承受地震、風(fēng)荷載等作用引起的水平荷載墻體，剪力墻也可以稱為抗震墻、抗風(fēng)墻，剪力墻的主要目的是為了避免建筑承受剪切作用造成的破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)是指采用鋼筋混凝土墻板承受來(lái)自水平方向和垂直方向荷載的結(jié)構(gòu)，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，施工單位經(jīng)常會(huì)使用鋼筋混凝土墻板代替建筑物框架結(jié)構(gòu)的梁柱，從而有效地控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的剛度、抗震性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有十分廣泛的應(yīng)用。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

剪力墻的特點(diǎn)是外平面承載力小，內(nèi)平面承載力大，外平面剛度小，內(nèi)平面剛度大，因此，當(dāng)剪力墻和外平面方向的梁連接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生墻肢平面外彎矩，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量沿著主軸的方向進(jìn)行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現(xiàn)拉通對(duì)直的現(xiàn)象；在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量保證兩個(gè)方向的側(cè)向剛度相同，并且剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，防止出現(xiàn)單向有墻的情況，同時(shí)要盡量保證各個(gè)方向的剪力墻分布均勻，從而充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的工作性能。剪力墻的數(shù)量要科學(xué)、合理，如果剪力墻比較多，會(huì)增加抗側(cè)力的剛度，從而引起震力和重力的增加；如果剪力墻數(shù)量比較少，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力則會(huì)減小。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3.1 剪力墻平面布置

在進(jìn)行剪力墻平面布置時(shí)，要盡量防止出現(xiàn)單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進(jìn)行雙向、多向布置；剪力墻的抗側(cè)力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力，可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ拈g距，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度合適。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式T=（0.05～0.06）n（其中n為層數(shù)），計(jì)算出T值，從而判斷剪力墻的數(shù)量及側(cè)向剛度。如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1大，則可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ臄?shù)量；如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1小，則說(shuō)明剪力墻比較多，可以適當(dāng)?shù)臏p少剪力墻的數(shù)量或者鑿開(kāi)一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。

3.2 約束邊緣構(gòu)件處理

無(wú)約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會(huì)減少一倍，對(duì)地震能量的消耗能力就會(huì)減少20%，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)不同級(jí)別的剪力墻軸壓比，選用相對(duì)應(yīng)的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對(duì)于一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位上面的普通部位和三級(jí)、四級(jí)非抗震設(shè)計(jì)建筑底部加強(qiáng)部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時(shí)，要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件；當(dāng)一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

3.3 剪力墻墻身鋼筋

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下，對(duì)于四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%；對(duì)于一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。

3.4 剪力墻連梁?jiǎn)栴}

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在水平荷載的作用下，墻肢會(huì)發(fā)生變形，從而引起連梁產(chǎn)生內(nèi)力，這時(shí)連梁端部的內(nèi)力會(huì)減小連接墻肢產(chǎn)生的變形內(nèi)力，從而約束墻肢變形，連梁對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要，因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意連梁?jiǎn)栴}的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見(jiàn)的問(wèn)題，其本質(zhì)是剪力剪壓比無(wú)法滿足相關(guān)要求，當(dāng)墻段比較長(zhǎng)時(shí)，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段；當(dāng)墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時(shí)，墻肢處連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象后，可以采用以下幾種方法進(jìn)行處理：（1）可以通過(guò)調(diào)整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進(jìn)行處理；（2）根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)臏p少連梁截面高度；（3）當(dāng)連梁破壞對(duì)垂直方向的荷載影響不大時(shí)，可以從地震作用的角度進(jìn)行思考，放棄使用該連梁，計(jì)算獨(dú)立墻肢在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋則應(yīng)按照兩次計(jì)算得出的大內(nèi)力進(jìn)行。

四、建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

4.1 平面結(jié)構(gòu)布置

平面結(jié)構(gòu)要具有良好的整體性，同時(shí)要做到簡(jiǎn)單、均勻?qū)ΨQ、規(guī)則，對(duì)于長(zhǎng)度、寬度比較大，或者不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，要設(shè)置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結(jié)構(gòu)的整體性，為增強(qiáng)抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對(duì)于質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心偏差比較大的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，受扭轉(zhuǎn)力的影響會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意盡量將質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心重合在一起。

4.2 垂直結(jié)構(gòu)布置

由于垂直受力構(gòu)件在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，會(huì)對(duì)建筑的垂直剛度造成影響，如果發(fā)生地震，這部分就會(huì)成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)，因此，要對(duì)剪力墻轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)建在傳力過(guò)程中要盡量做到簡(jiǎn)單、直接，避免出現(xiàn)水平方向的多級(jí)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換次梁的現(xiàn)象。由于剪力墻轉(zhuǎn)換梁上一層墻體和中間支柱承載的垂直荷載比較大，因此，要盡量避免在這些部位設(shè)置門(mén)洞，同時(shí)要盡量加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層下部剪力墻的剛度。轉(zhuǎn)換層會(huì)對(duì)上下傳力構(gòu)件的直接傳力造成影響，因此，要將轉(zhuǎn)換層上部的垂直抗側(cè)力構(gòu)件直接設(shè)置在轉(zhuǎn)換層主結(jié)構(gòu)上，防止出現(xiàn)多級(jí)轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。

五、剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)

綜合所有的情況得出下面幾點(diǎn)剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)：（1）假如地震的影響比較突出，就不可以單一的增強(qiáng)剪力墻的抗側(cè)力強(qiáng)度，這樣做不會(huì)有較好的收益，還會(huì)造成加大投入的可能性。（2）對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，數(shù)量是比較關(guān)鍵的因素，因此一定要注意剪力墻的數(shù)量。假如剪力墻較大就會(huì)增加自身的重量，還會(huì)出現(xiàn)投入浪費(fèi)的現(xiàn)象，剪力墻如果超標(biāo)就會(huì)出現(xiàn)不能完成支撐的作用。（3）一定要依據(jù)設(shè)計(jì)的要求來(lái)給剪力墻配筋，依據(jù)規(guī)定的要求實(shí)施構(gòu)建鋼筋的施工，配筋的比率決定剪力墻結(jié)構(gòu)的延伸性。（4）嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)的要求來(lái)完成剪力墻的長(zhǎng)度和厚度的設(shè)計(jì)，發(fā)揮好墻肢的承載能力，防止出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)?？傊?，一定要按照設(shè)計(jì)的要求來(lái)進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)，要保證剪力墻具有良好的抗側(cè)強(qiáng)度。同時(shí)，要注意控制好剪力墻的投入成本，防止發(fā)生浪費(fèi)的現(xiàn)象。

六、結(jié)束語(yǔ)

總之，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中非常的實(shí)用，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，所以我們?cè)O(shè)計(jì)人員要根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況，確保制定的剪力墻結(jié)構(gòu)施工方案既符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又能滿足經(jīng)濟(jì)要求，從而為建筑工程的施工質(zhì)量提供保障，有效地促進(jìn)和諧和會(huì)的構(gòu)建。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟恒敏.框剪結(jié)構(gòu)工程施工流程和技術(shù)要點(diǎn)例析[J].建筑，2011（18）.

[2]陳強(qiáng).梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（28）.