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

李霞

（貴陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司　貴州貴陽(yáng)　550003）

1　引言

高層建筑是城市重要組成部分，建筑可以美化城市，而有一些標(biāo)志性建筑甚至在某種意義上代表了這座城市城市，例如如廣州的小蠻腰和上海的東方明珠塔，都是國(guó)際性大都市的標(biāo)志。因此，城市和建筑互相依賴，彼此生存。如今，土地資源稀缺，高層建筑已成為城市建設(shè)的主體，是城市生活的主流建筑，也是當(dāng)代建筑的發(fā)展趨勢(shì)。隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)居住舒適性的要求也有所提高，特別是對(duì)住宅公寓的要求越來(lái)越高。剪力墻結(jié)構(gòu)的壁厚與填充墻、平面的厚度是一致的，但是室內(nèi)無(wú)框架柱突出，可有效提高空間利用率，因此，高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的十分廣泛。

2　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)概念方案布置

剪力墻布局應(yīng)沿兩個(gè)主軸方向雙向進(jìn)行不知，盡量做到分布均勻，這種安排，能夠讓兩軸剛度盡可能接近。剪力墻集中布置會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)載荷中心和剛度中心偏移，造成更為嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。剪力墻的分散布置會(huì)導(dǎo)致梁板跨度加大和剛度分布不均勻，而在跨度增大時(shí)，會(huì)增加結(jié)構(gòu)的重量，增加地震效應(yīng)，從增加工程造價(jià)；另一方面，剪力墻間距太大，以致于有一塊墻的生產(chǎn)荷載過(guò)大，增加了軸壓比而對(duì)剪力墻延性設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。以及結(jié)構(gòu)在不規(guī)則的地震扭轉(zhuǎn)薄弱部位凸起后形成棱角。扭轉(zhuǎn)大變形導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)破壞。因此，考慮剪力墻平面布置，應(yīng)單獨(dú)布置，并用對(duì)角線局部加強(qiáng)。在飛機(jī)上拐角處設(shè)置L形墻，也可布置在地板角和立柱端部。不同的結(jié)構(gòu)措施如加強(qiáng)，以提高扭轉(zhuǎn)剛度。豎向剪力墻的布置應(yīng)沿建筑物高度布置和線形高度連續(xù)進(jìn)行。布局、墻體厚度和墻體長(zhǎng)度應(yīng)沿高度變化均勻，以達(dá)到豎向剛度逐漸減小，為了有效避免垂直剛度突變。既經(jīng)濟(jì)又到達(dá)側(cè)向變形和底腳承載力的要求。

因此，剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性有直接的影響。目前，結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的因素。在滿足安全的前提條件下，最大限度地利用有限的資源，是結(jié)構(gòu)工程師要去探索的問(wèn)題。因此，在合理布置剪力墻的前提下，盡可能節(jié)約經(jīng)濟(jì)，降低工程造價(jià)。而對(duì)于結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分或者計(jì)算模型與實(shí)際情況不相吻合的部分，至少使用了兩種不同結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行了分析計(jì)算，并進(jìn)行了圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加固了結(jié)構(gòu)。在概念布局的早期階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)與建筑師密切合作，確定合理的安排以避免不規(guī)則或嚴(yán)重的不規(guī)則的水平與立面。實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理的總體設(shè)計(jì)，達(dá)到降低總成本的目的。

3　剪力墻的特征及其種類

從整體上來(lái)說(shuō)剪力墻的特點(diǎn)有下面幾點(diǎn)，其航側(cè)向的剛度很強(qiáng)。還有一個(gè)相對(duì)比較小的側(cè)移，如果發(fā)生地震可以吸收更多的地震能量。在剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，室內(nèi)墻體很平坦，但剪力墻結(jié)構(gòu)，在施工的時(shí)候需要很多環(huán)節(jié)，所以造價(jià)相對(duì)較高。如果按照剪力墻結(jié)構(gòu)開(kāi)洞是否可分為以下幾種：小開(kāi)洞剪力墻、壁式框架、實(shí)體墻、雙肢或多肢剪力墻等。這些剪力墻各有不同的應(yīng)用特點(diǎn)，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)具體的建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的剪力墻結(jié)構(gòu)形式。

4　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)受力分析

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有自己的設(shè)計(jì)原則和原則。由于剪力墻通常比普通墻的厚度大且寬，所以它的特征板比較像板，但是還是有一定的區(qū)別，剪力墻通過(guò)壓彎構(gòu)件計(jì)算，板根據(jù)彎曲構(gòu)件計(jì)算板。因此，有必要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中考慮到具體的設(shè)計(jì)差異。此外，剪力墻墻肢長(zhǎng)度，壁厚范圍都有自己的特點(diǎn)，所以當(dāng)高度和墻段比厚度小于或等于4，應(yīng)按框架柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；在當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比大于8時(shí)，使用一般剪力墻；當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比在4～8之間時(shí)，則要使用短肢剪力墻，這些也是剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則。剪力墻結(jié)構(gòu)由一系列縱向剪力墻和橫向剪力墻以及由空間結(jié)構(gòu)組成的梁板組成。在兩種負(fù)荷的主要：一是豎向荷載，豎向荷載主要是梁板傳來(lái)的活載、恒載、豎向地震作用及剪力墻身自重；其他主要是水平荷載，水平風(fēng)荷載和地震作用。剪力墻內(nèi)力和變形分析包括極限狀態(tài)分析和承載力極限狀態(tài)。在極限承載力狀態(tài)下，剪力墻在各種工況下不受破壞，能安全承受重力荷載。在正常使用極限狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)變形滿足規(guī)范要求，在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)傷結(jié)構(gòu)十分耐久?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的變形主要是剪切變形，剪力墻的變形主要是彎曲變形。

為了建立剪力墻的彎曲破壞的延性破壞模式?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中有規(guī)定，墻的長(zhǎng)度最好不要超過(guò)8m。事實(shí)上，有兩個(gè)主要因素影響剪力墻的破壞模式是軸壓比和剪跨比，只要軸壓比小于規(guī)定的限值而剪跨比大于2，可以實(shí)現(xiàn)延性破壞模式。當(dāng)剪力墻的長(zhǎng)度超過(guò)8m時(shí)，盡可能在墻體中部開(kāi)洞，形成一個(gè)雙墻肢，通過(guò)弱連梁連接，一般來(lái)說(shuō)剪跨比也會(huì)大于2，可以滿足延性破壞的要求。在地震作用下，通過(guò)連接梁的能量，梁端首先進(jìn)入塑性變形，形成塑性鉸，使梁成為抗震的第一道防線。

5　連梁設(shè)計(jì)

高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)，由于墻長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)開(kāi)洞后或開(kāi)間不大形成連梁，如果出現(xiàn)跨高比較小的連梁，在計(jì)算過(guò)程中，容易產(chǎn)生過(guò)度抗剪的連梁，通常有以下解決方案：①增大連梁的截面積，可以增強(qiáng)連梁本身的抗剪能力，但對(duì)梁的剛度相應(yīng)也會(huì)增加，只能增加有限的抗剪承載力。在梁寬固定的情況之下，可以使用加高梁高的方法；當(dāng)梁高是一定的，可以擴(kuò)大梁寬，擴(kuò)大斷面的連接剛度。②對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整，在提高連梁截面對(duì)提高抗剪承載力沒(méi)有影響的狀況下，可人為的降低連梁的剛度，來(lái)控制剪切力的分配比例，并解決了連梁的抗剪性能問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的控制方法是在計(jì)算參數(shù)選擇時(shí)，連續(xù)調(diào)整連續(xù)梁的剛度折減系數(shù)，只有在采用內(nèi)力配筋計(jì)算時(shí)才可以。在整個(gè)計(jì)算和非地震荷載作用下，連梁的剛度不會(huì)降低，連梁應(yīng)具有足夠的抗彎承載力和抗剪承載力，以滿足正常使用的要求。對(duì)于跨高比大于5的連梁，應(yīng)設(shè)計(jì)框架梁，滿足框架梁的要求。③可作水平縫從而形成雙連梁、多連梁或其他結(jié)構(gòu)措施，以提高抗剪承載力，如設(shè)置交叉暗支撐等措施，以提高連梁的抗剪承載力。

6　結(jié)語(yǔ)

中國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體水平與發(fā)展規(guī)模都在提升，高層建筑將成為現(xiàn)代建筑的主流。剪力墻結(jié)在側(cè)向剛度、側(cè)向變形等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。因此掌握剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)有很好的把握。我們要從從設(shè)計(jì)的基本原則出發(fā)，設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理的剪力墻結(jié)構(gòu)。因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要對(duì)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理有明確的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，不斷從設(shè)計(jì)實(shí)踐出發(fā)來(lái)推動(dòng)中國(guó)建筑業(yè)整個(gè)工藝設(shè)計(jì)水平的提高。本文從剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念開(kāi)始。就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，希望以此促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。