關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的探討

周憶復(fù)

常州常工建筑設(shè)計(jì)有限公司

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關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的探討

周憶復(fù)

常州常工建筑設(shè)計(jì)有限公司

本文從剪力墻結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)出發(fā)，分析了其在房屋建筑工程中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，以供參考。

剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；問(wèn)題；措施

前言

剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑工程設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的一種形式，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式相比，其更好地解放了室內(nèi)空間，安全性與可靠性方面具有更大優(yōu)勢(shì)。但是從其應(yīng)用整體效果來(lái)看，還存在一定不足。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的概念及特點(diǎn)

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)概念

剪力墻結(jié)構(gòu)，即承載各種負(fù)荷帶來(lái)的各種橫向力和縱向力時(shí)，主要運(yùn)用鋼筋混凝土板而非過(guò)去的框架結(jié)構(gòu)，而且能有效控制結(jié)構(gòu)的橫向力。剪力墻結(jié)構(gòu)在目前的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被大量的使用。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)相比，具有更高的穩(wěn)定性與安全性，施工效果更佳。從建筑工程建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，臥室與客房空間環(huán)境比較小，結(jié)構(gòu)上存在較多的分間，可以選擇用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的方式，將承重墻與隔間墻進(jìn)行合并處理，進(jìn)而解放出更多的空間。但是剪力墻結(jié)除了以上穩(wěn)定性高、經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點(diǎn)外，也存在一定缺點(diǎn)。例如剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度比較大，在遭遇地震作用時(shí)，會(huì)加大對(duì)地震作用的吸收，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成不利影響；另外，剪力墻結(jié)構(gòu)大部分為構(gòu)造配筋，此種設(shè)計(jì)方式與框架結(jié)構(gòu)相比配筋率更低，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)延展性造成一定影響。

2 房屋建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 連梁超限調(diào)整

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)控制好剪力與彎矩值，將其最大值控制在專(zhuān)業(yè)規(guī)范內(nèi)，其中結(jié)構(gòu)連梁跨高比應(yīng)在2.5以上，否則彎矩、剪力很大，配筋困難，一般我們可以通過(guò)調(diào)整連梁折減系數(shù)得到解決。按照設(shè)計(jì)規(guī)范分析，當(dāng)跨高比大于5，如果連梁剛度也在此范圍內(nèi)時(shí)，不得采取折減設(shè)計(jì)方式。針對(duì)此種情況，在面對(duì)工程實(shí)際施工時(shí)，可以合理利用此項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可以節(jié)省鋼筋與混凝土用量，對(duì)降低工程造價(jià)具有重要意義。

2.2 剪重比調(diào)整

建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要結(jié)合其所具有的特點(diǎn)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.5條規(guī)定：結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合剪重比要求，因?yàn)閷?duì)于某些長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)即自震周期大于3.5秒的結(jié)構(gòu)，計(jì)算水平地震作用可能偏小，所以規(guī)范規(guī)定了最小剪力值以保證結(jié)構(gòu)體系的安全。首先，如果底部出現(xiàn)的不滿(mǎn)足剪重比要求低的層數(shù)從地下室頂板算起小于樓層總高度的15%，可以適當(dāng)放寬要求；其次，底部出現(xiàn)的不滿(mǎn)足剪重比要求的層數(shù)若大于15%，如果與規(guī)范限值差異不大我們可以采用PKPM軟件中的地震放大系數(shù)來(lái)調(diào)整，以達(dá)到規(guī)范目的；最后也是最徹底的方法就是重新調(diào)整結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的布置方案，增加整體的側(cè)向剛度，以減小結(jié)構(gòu)周期，從而加大結(jié)構(gòu)水平地震作用。

2.3 周期比調(diào)整

對(duì)于小高層建筑工程的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以扭轉(zhuǎn)為主的第三自振周期以及以平動(dòng)為主的第一自振周期比需要滿(mǎn)足在0.90以下。確保能夠最大程度上提高整個(gè)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置效果的合理性，避免出現(xiàn)過(guò)大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。另外，對(duì)于建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量沿著建筑周邊進(jìn)行布置（有條件的情況下可做轉(zhuǎn)角墻，避免在角部出現(xiàn)一字墻），增加周邊剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以起到調(diào)整結(jié)構(gòu)整體剛度的效果。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所存問(wèn)題與優(yōu)化措施

3.1 連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

剪力墻連梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要求其兩端均與剪力墻平面內(nèi)相連接，跨高比不得高于5。當(dāng)以提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能性效果為目的時(shí)，可以選擇用墻肢與連梁結(jié)構(gòu)組合的方式且必須要做好剪力墻結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度的控制。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)分析，采取措施來(lái)避免出現(xiàn)剪切破壞問(wèn)題，墻肢與連梁結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)應(yīng)遵循強(qiáng)剪弱彎的原則，并且要確定連梁結(jié)構(gòu)屈服在墻肢結(jié)構(gòu)屈服前。

（1）連梁剛度折減。剪力墻連梁結(jié)構(gòu)跨高一般都比較小，相應(yīng)的在水平力作用下很容易產(chǎn)生較大的內(nèi)力，這樣當(dāng)連梁結(jié)構(gòu)屈服時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂縫病害，同時(shí)會(huì)降低結(jié)構(gòu)剛度。針對(duì)此種特點(diǎn)在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就需要從結(jié)構(gòu)整體計(jì)算階段，對(duì)結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行折減處理，即計(jì)算內(nèi)力與位移時(shí)，對(duì)所有構(gòu)件采用彈性剛度計(jì)算，而對(duì)于剪力墻連梁結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算則可以進(jìn)行折減處理，并且折減系數(shù)應(yīng)控制在0.55以上一般工程取0.7。

（2）連梁跨度。在對(duì)連梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行折減處理后，很多時(shí)候仍然會(huì)出現(xiàn)連梁正截面受彎承載力不夠的問(wèn)題，針對(duì)此種情況，在設(shè)計(jì)時(shí)可以采取擴(kuò)大洞口寬度的方式，來(lái)降低連梁的剛度，減小地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性與穩(wěn)定性。

3.2 剪力墻長(zhǎng)度優(yōu)化

對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)范對(duì)其溫度伸縮縫有明確要求，當(dāng)結(jié)構(gòu)位于室內(nèi)或者土中時(shí)間距最大為45m，露天環(huán)境時(shí)最大間距為30m。但是當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，則需要對(duì)溫度伸縮縫的間距進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，結(jié)合常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，來(lái)確定最終設(shè)計(jì)方案。剪力墻結(jié)構(gòu)剛度比較大，這就決定了其所處環(huán)境一旦溫差較大就會(huì)產(chǎn)生收縮變形，在加上墻體結(jié)構(gòu)與對(duì)樓面、屋面存在較大的約束，如果剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮變形會(huì)更容易形成裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響比較大，并且處理起來(lái)難度較大。并且剪力墻結(jié)構(gòu)水泥用量大，以及混凝土強(qiáng)度不斷提高，施工后結(jié)構(gòu)彈性模量增加，將會(huì)產(chǎn)生更大的約束拉力和更多的裂縫。因此在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題需要重點(diǎn)研究，例如出現(xiàn)與使用功能要求相差甚遠(yuǎn)的情況，并且不允許超長(zhǎng)建筑設(shè)置永久縫時(shí)，可以選擇對(duì)結(jié)構(gòu)添加預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行處理，同時(shí)還可以結(jié)合設(shè)計(jì)構(gòu)造措施、施工措施等進(jìn)行綜合完善。

3.3 剪力墻轉(zhuǎn)角窗優(yōu)化

建筑工程結(jié)構(gòu)模式的多樣化，使得結(jié)構(gòu)平面體型各不相同，很多住宅建筑外墻角位置會(huì)要求設(shè)置轉(zhuǎn)角窗，而對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，此部位也是重點(diǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。因?yàn)樵诖宋恢迷O(shè)置轉(zhuǎn)角窗，會(huì)降低結(jié)構(gòu)整體抗扭剛度與抗側(cè)力剛度，并且會(huì)造成臨近洞口墻肢、連梁內(nèi)力加大，出現(xiàn)明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，降低了建筑結(jié)構(gòu)工程的抗震性能。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，B級(jí)高度以及9級(jí)設(shè)防A級(jí)高度高層建筑不得在轉(zhuǎn)角位置設(shè)置角窗，而對(duì)于8度以及8度以下級(jí)設(shè)防A級(jí)高度高層建筑在設(shè)置轉(zhuǎn)角窗時(shí)，需要確保洞口上下位置對(duì)齊，結(jié)合實(shí)際需求來(lái)控制洞口寬度以及連梁高度，并加設(shè)配筋還可以在樓板中增設(shè)暗梁，提高結(jié)構(gòu)整體性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，確定各類(lèi)問(wèn)題發(fā)生的原因，有針對(duì)性的來(lái)采取措施進(jìn)行優(yōu)化，降低各項(xiàng)因素對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響，爭(zhēng)取不斷提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，提高工程建設(shè)綜合效果。

［1］付艷強(qiáng).論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2014（01）：142—143.

［2］慶彥營(yíng).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［J］.中華民居（下旬刊），2013（08）：17—18.

［3］秦瑩.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［J］.科技致富向?qū)В?013（29）：309.

［4］王小引.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)用分析［J］.門(mén)窗，2015（03）：116+118.