剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

楊長(zhǎng)介

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，人們對(duì)建筑質(zhì)量和建筑功能要求更高，因此，提高建筑質(zhì)量顯得非常重要。而采取剪力墻結(jié)構(gòu)能有效地提高建筑質(zhì)量。剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗震性能強(qiáng)、抗側(cè)剛度大的優(yōu)勢(shì)，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。本文將對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

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

剪力墻技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛，尤其是高層建筑設(shè)計(jì)。加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有助于提高建筑質(zhì)量，保證建筑的安全性。因此，需要深入分析剪力墻結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)的特征，遵循剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，使剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中得到更好應(yīng)用。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻主要是指房屋建筑及其附屬結(jié)構(gòu)中，承受地震作用引起的水平負(fù)荷或者風(fēng)荷載的墻體。剪力墻也稱(chēng)為結(jié)構(gòu)墻、抗風(fēng)墻或者抗震墻。加強(qiáng)剪力墻建設(shè)，能有效地保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)，避免其遭到剪切破壞。一般情況下，選用鋼筋混凝土作為剪力墻建筑材料，這樣有助于提高建筑的穩(wěn)固性。

建筑結(jié)構(gòu)主要是指在房屋建筑中，有一定數(shù)量構(gòu)件連接而成的能夠承受一定負(fù)荷的空間體系。按照不同標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)。站在施工方法的角度，可以將建筑結(jié)構(gòu)分為剪力墻結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性強(qiáng)、抗側(cè)剛度大、用鋼量小，所以在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛。

在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，施工單位通常會(huì)采用鋼筋混凝土墻板，承受水平方向和豎向的荷載，嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

第一，樓層間最小剪力系數(shù)調(diào)整原則。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，按照調(diào)整最小剪力系數(shù)的原則，合理調(diào)整建筑樓層間的剪力系數(shù)。首先，在施工時(shí)，為了減輕建筑物及其附屬構(gòu)件的種類(lèi)，提高建筑的抗震能力，應(yīng)該保證剪力墻第一振型底部地震傾覆力矩占建筑總底部地震傾覆力矩的40%左右，并對(duì)剪力墻的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。其次，在遵循上一原則的基礎(chǔ)上，對(duì)剪力墻實(shí)施大開(kāi)間處理，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛性。有效地控制樓層間的最小剪力系數(shù)，降低工程總價(jià)，合理控制施工成本。

第二，合理調(diào)整樓層間最大位移與樓層高度間的比例的原則。在設(shè)計(jì)普通建筑時(shí)，側(cè)重樓層間剪切變形和扭轉(zhuǎn)變形處理，一般情況下，通過(guò)控制豎向構(gòu)件數(shù)量來(lái)處理建筑物的剪切變形。因此，如果豎向構(gòu)件的數(shù)量過(guò)多，則會(huì)增加剪力墻的剪重比例，導(dǎo)致剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，造成樓層間扭轉(zhuǎn)變形。在這種情形下，剪力墻結(jié)構(gòu)無(wú)法充分滿(mǎn)足樓層間位移的需求。因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要通過(guò)調(diào)整豎向構(gòu)件剛度來(lái)控制建筑物樓層間的位移，同時(shí)，需要盡量減少或者避免出現(xiàn)樓層間的扭轉(zhuǎn)變形情況，因此，需要嚴(yán)格遵循合理調(diào)整樓層間最大位移和樓層高度間的比例原則。

第三，對(duì)剪力墻連梁超限進(jìn)行調(diào)整原則。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，如果剪力墻跨高比低于2.5，則會(huì)導(dǎo)致彎矩和剪力超過(guò)規(guī)定限度，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，必須遵循剪力墻結(jié)構(gòu)連梁跨高比低于2.5的原則。需要注意的是，并不是剪力墻連梁跨高越大越好。比如，在剪力墻連梁剛度不變的前提下，當(dāng)剪力墻連梁跨高比是5.6時(shí)，剪力墻彎矩或者剪力會(huì)超出規(guī)定限值，從而破壞剪力墻結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)剪力墻連梁跨比高于5時(shí)，需要采取框架梁的方式設(shè)計(jì)剪力墻?？傊?，在設(shè)計(jì)剪力墻的過(guò)程中，需要合理調(diào)整剪力墻連梁的超限情況，提高剪力墻建筑施工質(zhì)量，合理控制建筑工程施工成本。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

第一，合理定位剪力墻。在設(shè)計(jì)剪力墻的過(guò)程中，應(yīng)該沿著建筑主軸方向或其他方向布置剪力墻，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不能采取單向有墻設(shè)計(jì)形式，定位設(shè)計(jì)如下：在設(shè)計(jì)建筑圓形、正多邊、弧形的平面結(jié)構(gòu)時(shí)，沿著徑向或環(huán)向方向布置剪力墻;在設(shè)計(jì)i角形和y形平面時(shí)，可以沿著平面結(jié)構(gòu)的三個(gè)軸線來(lái)布置剪力墻;在設(shè)計(jì)矩形、T形和L形平面結(jié)構(gòu)時(shí)，可以沿著平面結(jié)構(gòu)兩條軸線方向設(shè)計(jì)剪力墻?？傊谠O(shè)計(jì)剪力墻平面結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循均勻和對(duì)稱(chēng)原則，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心能重合，避免出現(xiàn)墻體扭矩的現(xiàn)象。

第二，剪力墻墻身鋼筋的分布和構(gòu)造要求。在設(shè)計(jì)一般性剪力墻時(shí)，應(yīng)該按照剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，保證剪力墻豎直方向和水平方向分布筋的配筋率高于0.25%，在對(duì)建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，保證配筋率高于0.20%。

第三，確定剪力墻厚度。根據(jù)國(guó)家建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)該按照一、二級(jí)抗震等級(jí)來(lái)設(shè)計(jì)剪力墻的截面尺寸和截面厚度，保證底部加工部位厚度在200mm以上，其他部位大160mm以上，一字形獨(dú)立剪力墻底部加強(qiáng)部位厚度在180mm以上。

第四，處理剪力墻連梁超筋現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象，連梁超筋現(xiàn)象是指剪力墻墻體剪力無(wú)法滿(mǎn)足剪壓比的設(shè)計(jì)要求。一般在剪力墻結(jié)構(gòu)高度占建筑總高度1/3處容易出現(xiàn)連梁超筋墻體。如果平面結(jié)構(gòu)墻段較長(zhǎng)，則其中間部位容易出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象。另外，如果墻段的墻肢截面高度相差懸殊，也會(huì)出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象。剪力墻的連梁超筋現(xiàn)象直接影響著墻體剪切變形。在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要注意以下方面：在進(jìn)行剪力墻抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)中連梁的彎矩和剪力進(jìn)行塑性調(diào)幅。

三、總結(jié)

綜上所述，隨著我國(guó)建筑施工技術(shù)的不斷發(fā)展，如何從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，充分滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)功能需求、結(jié)構(gòu)安全需求是建筑行業(yè)思考的重點(diǎn)。加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮其作用和影響，使建筑結(jié)構(gòu)朝著新穎化、科學(xué)化、合理化和系統(tǒng)化的結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)變，在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高剪力墻結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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