建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

王修通

雅居樂地產(chǎn)置業(yè)有限公司

前言

建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計是因為剪力墻對人類未來生活中的建筑物起著良好的保護(hù)作用，保護(hù)墻體避免側(cè)移，特別是在地震帶使用剪力墻更為常見，可為建筑建設(shè)高地震的損壞，保護(hù)人們的生命，為人們有一個更安全的生活環(huán)境作貢獻(xiàn)。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義

簡而言之剪力墻結(jié)構(gòu)就是在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)中，通過添加或替換的方式使用鋼筋混凝土墻來分擔(dān)其他建筑結(jié)構(gòu)承受的壓力或張力。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑的水平張力和垂直壓力都由承重墻來承擔(dān)，但是承重墻結(jié)構(gòu)設(shè)計無法有效緩沖橫向水平力對建筑的影響，因此需要一種建筑結(jié)構(gòu)來和承重墻形負(fù)荷分工，因此需要剪力墻。剪力墻以其良好的抗震能力、抗側(cè)剛度被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計中。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

(1)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)在建筑主要軸線方向上，這是由于剪力墻尤其是發(fā)揮抗震功能的剪力墻其需要承受垂直和水平兩個方向上的力，沿建筑主軸分布能夠使多個抗側(cè)剛度接近，即使多個自振周期接近。

(2)剪力墻沿豎向改變時，允許沿高度改變墻厚和混凝土等級，或減少部分墻肢，使抗側(cè)剛度逐漸減小，避免各層剛度突變，造成應(yīng)力集中。

(3)高層建筑不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，短肢墻應(yīng)盡可能設(shè)置翼緣。在短肢剪力墻較多時，應(yīng)布置筒體(或一般剪力墻)，以形成共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。

(4)不宜將樓面主梁直接支承在剪力墻之間的連梁上。因為一方面主梁端部約束達(dá)不到要求，連梁沒有抗扭剛度去抵抗平面外彎矩；另一方面對連梁本身不利，連梁本身剪切應(yīng)變較大，容易出現(xiàn)裂縫，因此應(yīng)盡量避免。

(5)當(dāng)剪力墻需要進(jìn)行較長的鑿洞設(shè)計時，需將剪力墻分布在若干墻段中，并且墻段之間盡可能采取弱梁進(jìn)行連接。墻體較短時，形變后產(chǎn)生裂縫寬度較小，墻體的配筋能夠充分分擔(dān)水平方向上的剪切力，因此墻肢截面高度盡可能保持在8m以下。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 平面布置

剪力墻設(shè)計的平面布置可以靈活，但是有幾個要注意的地方。①平衡、對稱。建筑強(qiáng)設(shè)計結(jié)構(gòu)有長有短。遇到較長的剪力墻時，不要全部當(dāng)成一個整體，選擇開洞口的方式，將墻面分成等長均勻的幾段。交錯不齊的剪力墻洞口會帶來很多隱患，比如說受力剛度減小，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易發(fā)生事故等等。所以洞口要一排排的整整齊齊。對稱布置，使得結(jié)構(gòu)平面上剛度均勻，減小水平力作用下給結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)。②在進(jìn)行抗震設(shè)計的時候，盡量減少一字型的短肢剪力墻的布置，雙向的或者多向的更能保障安全。多向或雙向的設(shè)計可以形成一定的空間工作結(jié)構(gòu)。剪力墻不僅需要在結(jié)構(gòu)平面主軸方向雙向布置，而且還應(yīng)該盡量使得各主軸方向剪力墻的側(cè)向剛度相近。③剪力墻結(jié)構(gòu)與其他的結(jié)構(gòu)一樣，在特殊情況下也會出現(xiàn)剛度突變的情況。為了避免不必要的損失，在豎直方向上要從下往上的布置。④在同一個平面上的剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心不可以岔開，岔開之后，無法保證其穩(wěn)定性，應(yīng)沿著建筑物的全高布置，側(cè)向剛度沿著高度從下至上連續(xù)均勻，剪力墻開洞時，洞口上下對齊。⑤平面形狀凹凸較大的時候，盡可能在凸出部分的端部附近布置剪力墻。當(dāng)遇到建筑物周邊、電梯間、樓梯間等部位時，均勻的布置剪力墻。⑥剪力墻不宜過長，超過8m 的剪力墻最好設(shè)置掛高比較大的連梁將其均勻分為若干段，使得各個墻段的高度與長度之比大于3。

3.2 墻截面厚度

剪力墻的厚度變化呈現(xiàn)階段性的規(guī)律。階段性即均勻平衡，連續(xù)不折斷。階段變化的范圍最大是100m，最小是50m，嚴(yán)格控制在這一范圍以內(nèi)，才能使結(jié)構(gòu)不發(fā)生變形。剪力墻的材料是混凝土，在混凝土的強(qiáng)度等級發(fā)生變化樓層時，此樓層要避免進(jìn)行剪力墻的厚度變化。高層建筑在底部的剪力墻一般厚度大，當(dāng)剪力墻的厚度超過400mm 時，如果僅采用雙排配筋，會形成中部大面積的素混凝土，使得剪力墻的的截面應(yīng)力不均勻，所以厚度超過400mm 的剪力墻，需要配置三排或四排鋼筋。

3.3 在連梁鋼筋中的應(yīng)用

剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁是作為連接剪力墻平面內(nèi)的梁，它不僅能夠連接墻肢，還能夠有效的約束墻肢。在設(shè)計連梁的時候，因連梁的剛度很大，普通配筋的、跨高比小的連梁很難成為延性構(gòu)件，所以對連梁進(jìn)行區(qū)分，按不同的形式分別設(shè)計。①跨高比大于5 的連梁，此類連梁受力情況和框架梁類似，即按照框架結(jié)構(gòu)中的框架梁進(jìn)行設(shè)計即可。②跨高比小于5的連梁，尤其是住在、旅館等剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑中的連梁，跨高比往往小于2，甚至不大于1，在側(cè)向力的作用下，這些連梁容易出現(xiàn)剪切斜裂縫。對于跨高比小的高連梁，可以設(shè)置水平縫，形成雙連梁或者多連梁，實現(xiàn)彎曲破壞。當(dāng)連梁寬度較大的時候，除了設(shè)置普通箍筋以外，還可以增加交叉暗柱或者設(shè)置斜向的交叉構(gòu)造鋼筋來改善連梁的受力性能。

樓面梁支承在連梁上時，連梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，一方面不能有效約束樓面梁，另一方面連梁受力十分不利，因此要盡量避免。樓板次梁等截面較小的梁支承在連梁上時，次梁端部可按鉸接處理。

3.4 邊緣構(gòu)件設(shè)計

在一個個完整的剪力墻設(shè)計中，它的邊緣構(gòu)件同樣重要。邊緣構(gòu)件是端柱，暗柱的統(tǒng)稱，分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件在行進(jìn)剪力墻設(shè)計時。為了保證剪力墻底部具有足夠大的延性，應(yīng)對可能出現(xiàn)塑性鉸的部位進(jìn)行加強(qiáng)，設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，即底部加強(qiáng)區(qū)域。剪力墻的約束邊緣構(gòu)件能增加高軸壓比剪力墻的塑形形變能力，而低軸壓比的剪力墻只需要設(shè)計構(gòu)造邊緣構(gòu)件即可。

4 結(jié)束語

總而言之，剪力墻已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了建筑結(jié)構(gòu)體系中，在不斷的更新這些新技術(shù)的情況下，建筑已經(jīng)逐漸改變了人們的生活提升的人們的生活空間的安全性和更多樂趣。 為了能有更高的建筑設(shè)計，建筑設(shè)計人員需要不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新采用更多的新技術(shù)，這樣，才能讓建筑行業(yè)不斷的發(fā)展壯大。

[1]黃建華.剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].低碳世界，2016(23)：161～162.

[2]許曉冬.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用分析[J].黑龍江科技信息，2014.