建筑工程中剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計探析

俞堂軍

摘 要：近幾年，隨著我國建筑結(jié)構(gòu)的不斷提升，剪力墻也被越來越多的應(yīng)用到了工程建設(shè)中，由于其設(shè)計形式較多，承載能力較強(qiáng)，所以成為了我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必不可少的組成部分。本文中，筆者就將對建筑工程中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容

剪力墻結(jié)構(gòu)主要是利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來代替原有施工中的框架式梁柱，來起到支撐的效果，該結(jié)構(gòu)的承壓較強(qiáng)，可以很好的承受來自豎向以及水平方向上的壓力，從而提升建筑的穩(wěn)定性，確保建筑使用的安全。通常情況下，剪力墻的設(shè)置有其固定的標(biāo)準(zhǔn)和距離，大約控制在5米以內(nèi)，如果設(shè)置的過多則會對其承載能力構(gòu)成一定的影響，并導(dǎo)致建筑穩(wěn)定性出現(xiàn)變化。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點

剪力墻結(jié)構(gòu)是目前建筑工程中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)模式，其憑借其自身的優(yōu)勢保證了建筑工程的質(zhì)量以及功能的發(fā)揮。結(jié)合具體的情況來看，其主要的優(yōu)勢有。

2.1 穩(wěn)定性

剪力墻結(jié)構(gòu)主要是利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來完成，相比于傳統(tǒng)的框架式梁柱結(jié)構(gòu)老說，具有更好的整體性和支撐性，可以有效的提升建筑的穩(wěn)定性。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

使用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以降低在建筑施工中鋼材料的增加，省掉鋼材料進(jìn)行混凝土加固的步驟，從而為工程建設(shè)節(jié)省了相應(yīng)的資金，合理的控制了成本的消耗，進(jìn)而為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升提供了便利性。

2.3 美觀性

剪力墻結(jié)構(gòu)自身具有較強(qiáng)的剛性、可調(diào)節(jié)性以及整體性，將其應(yīng)用到工程建筑中，不僅可以確保建設(shè)質(zhì)量，還可以滿足人們對建筑審美的需求。

2.4 規(guī)則性

在進(jìn)行工程建設(shè)時，由于其功能性的不同，每個區(qū)域內(nèi)施工的情況也會有著明顯的變化，如果采用傳統(tǒng)的施工設(shè)計方式，則會明顯的增加設(shè)計的復(fù)雜性，最終影響建筑的美感，而使用剪力墻結(jié)構(gòu)則可以有效的避免上述情況的發(fā)生，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計相對比較簡單、規(guī)則，可以很好的對建筑的不同區(qū)域進(jìn)行劃分，同時其還可以有效的提升后期建筑的維修和養(yǎng)護(hù)效率，減少不必要的損失。

2.5 連續(xù)性

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的是作為分隔構(gòu)件對建筑進(jìn)行不同區(qū)域的劃分，以及對各個區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的水平方向和豎直方向的維護(hù)。因此，在整個建筑設(shè)計中，剪力墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有一定的連續(xù)性，既要保證建筑物的穩(wěn)定性，又要使得建筑物之間不同的格局彼此分開又彼此相連。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容

3.1 項目簡介

某城市高層建筑設(shè)計，總層數(shù)32層，其中包括地下1層，整個建筑高96米，抗震等級6級，主體結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.2 平面布置

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的平面布置相對比較靈活，不過在布置過程中，仍有幾點需要設(shè)計人員重點注意：

①平衡、對稱。由于整體建筑的墻體結(jié)構(gòu)不是對稱的，其會存在長短不一的情況，如果在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其面臨的墻體結(jié)構(gòu)較長，可以利用開洞口的方式，將剪力墻結(jié)構(gòu)平等劃分成不同的小塊，這樣不僅可以保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還不會對其美觀性造成影響。不過在開洞口過程中，需要確保洞口的一致性、整齊性，從而保證整個墻體受力均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免在水平力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)扭曲，提升建筑的安全性。

②剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中，最好使用雙向或者多向的剪力墻布置模式，通過空間結(jié)構(gòu)的布置可以有效的提升剪力墻的穩(wěn)定性，保證后續(xù)施工作業(yè)的開展，如果使用一字型的短肢布置，不僅會增加結(jié)構(gòu)的荷載能力，還有可能降低材料的性能，造成破損等情況的發(fā)生。另外在進(jìn)行多項剪力墻布置時，除了要保證平面主軸方向進(jìn)行雙向布置外，還要對主軸的側(cè)向剛度進(jìn)行合理的控制。

③剪力墻結(jié)構(gòu)在使用過程中也會因剛度的突變而造成一定的影響，為了有效的規(guī)避這一情況的發(fā)生，豎直方向上的布置工作要采用從下往上的方式進(jìn)行嚴(yán)格的操作，以提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

④同一平面上，剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心要保持一致，只有這樣才可以保證結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。同時在布置過程中，要沿著建筑的層高進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的操作，且保證側(cè)向剛度的均勻性，合理的調(diào)整空口的尺寸、大小以及整齊性，確保承重能力均衡。

⑤在建筑工程中，如果墻體出現(xiàn)加大的凹凸變化，則需要在凸出來的位置上進(jìn)行剪力墻的規(guī)劃布置工作，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。另外在進(jìn)行電梯以及樓梯間等位置的剪力墻布置時，要確保其均勻性，以免影響結(jié)構(gòu)的性能和美觀性。

⑥在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要對其長度進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，如果剪力墻過長，不僅會影響施工的質(zhì)量，同時還增加了施工的危險性，因此，大多都是將剪力墻根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)需求進(jìn)行均勻的劃分，以保證設(shè)計和施工的質(zhì)量。

3.3 墻截面厚度

剪力墻的厚度雖然是成階段性變化的，但其變化過程中承壓能力仍會保持相應(yīng)的平衡狀態(tài)，且不會出現(xiàn)折斷的情況。根據(jù)具體的施工分析，可以得出剪力墻厚度的變化范圍大約是在50米到100米之間，這個區(qū)域內(nèi)，不論其厚度如何變化都不會影響剪力墻的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致變形等情況的發(fā)生。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)的主要材料為混凝土，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。通常高層建筑在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都會將底部剪力墻的厚度進(jìn)行增加，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果剪力墻的厚度超過4米，僅采用雙排配筋，并不會提升剪力墻的性能，相反還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，因此在遇到厚度超過4米的剪力墻時，需要配置三排或四排鋼筋，來確保其性能的合理發(fā)揮。

3.4 連梁鋼筋

連梁主要是將剪力墻平面內(nèi)的梁進(jìn)行有效的連接，一方面提升墻肢之間的連接效率，另一方面對墻肢起到一定的約束作用。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，尤其是住宅、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。

除此之外，要盡量避免樓面梁支撐在連梁上，其會對連梁造成一定的破壞，導(dǎo)致連梁出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況，這樣不僅降低對樓面梁的約束效果，還增加了連梁的承壓能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞。另外，如果是一些截面較小的梁支撐在連梁上，比如說樓板次梁，可以采用鉸接處理的方式來提升其連接性能，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.5 邊緣構(gòu)件設(shè)計

邊緣構(gòu)件的設(shè)計在剪力墻結(jié)構(gòu)中也是有著重要的作用的，目前剪力墻中邊緣構(gòu)件主要可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件這兩種。其中約束邊緣構(gòu)件主要應(yīng)用在剪力墻的底部，通常是用來強(qiáng)化塑性鉸部位的，以增加剪力墻底部的延性。同時約束邊緣構(gòu)件對于增加高軸壓比剪力墻的塑形形變能力也有著重要的作用。而構(gòu)造邊緣構(gòu)件大多是應(yīng)用在地軸壓比的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

總之，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，為提升建筑的穩(wěn)定性和安全性起到了重要作用。同時技術(shù)的不斷優(yōu)化和改革，也能為提升建筑的質(zhì)量和性能起到推動功效。為此，在工程建設(shè)中，我們除了要提升剪力墻結(jié)構(gòu)的推廣和使用效率外，還應(yīng)對其技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，從而為建筑行業(yè)的長久發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

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