建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計難點分析

文/王黎 浙江經(jīng)緯工程設(shè)計有限公司 浙江杭州 310000

辛宇 凌云環(huán)境建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310000

隨著我國科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展進(jìn)步和穩(wěn)步提高，現(xiàn)代高層建筑正在朝著多元化的功能方向發(fā)展，人們對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更加嚴(yán)格的要求，普通框架已經(jīng)不能滿足實際的建設(shè)需要，為了提高建筑的安全性，并使建筑總高度不斷突破，剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于建筑中，在對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要對設(shè)計難點進(jìn)行合理分析，從根本提高設(shè)計水平，使建筑質(zhì)量可以滿足實際的發(fā)展需要，使建筑質(zhì)量不斷提升。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要難點

剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)近些年來被廣泛應(yīng)用于高層建筑中，這種結(jié)構(gòu)體系大幅度的提高了建筑允許的最大適用高度。由于剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻部分在整個工程造價中的占比較大，同時施工技術(shù)也比較復(fù)雜，如果不能進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計，將會造成工程成本的增加，同時如果剪力墻數(shù)量或者布置不合理，還可能影響建筑物的安全性和使用舒適性[1]。在現(xiàn)代高層建筑的設(shè)計中，建筑物的抗震性能已經(jīng)成為設(shè)計中的主要考慮因素。為了能夠有較好的抗震性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)體系具有適宜的側(cè)向剛度，平面布置宜簡單、規(guī)則，且兩個方向的側(cè)向剛度不宜相差過大，以避免兩向動力特性的過大差異。對于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理控制剪力墻部分承受的地震傾覆力矩在結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩中的占比，以及框架和剪力墻的剪力分?jǐn)偙取Ｔ跐M足抗震要求的前提下，能有較好的經(jīng)濟性。

在應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)或者框架剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)注意兩種結(jié)構(gòu)體系所適用的最大建筑高度。對于剪力墻墻肢的高度和厚度要求比較嚴(yán)格，應(yīng)按照規(guī)范要求取值，并且特別注意對底部加強區(qū)的加強處理。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，在規(guī)定的水平力作用下，結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值不盡相同，結(jié)構(gòu)性能也有較大的差別。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，應(yīng)依據(jù)傾覆力矩的比值確定該結(jié)構(gòu)相應(yīng)的適用高度和構(gòu)造措施等。確定傾覆力矩比時，應(yīng)按框架和剪力墻組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實際輸入和計算。并根據(jù)計算所得的框架和剪力墻的實際傾覆力矩比例，來確定框架部分和剪力墻部分各自的抗震等級。

剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計中，應(yīng)該靈活進(jìn)行運用。在實際設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)建筑的平面布置格局，在合適的位置布置剪力墻，既能滿足建筑使用要求，又能保證結(jié)構(gòu)的安全性。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用策略

2.1 合理定位剪力墻結(jié)構(gòu)

如果想從根本上提升剪力墻的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)該對剪力墻進(jìn)行正確的布置，宜沿兩個主軸方向或其他方向雙向布置，以使建筑具有適宜的側(cè)向剛度。在剪力墻布置時應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)的原則和規(guī)定，應(yīng)使剛心可以與質(zhì)心盡量吻合。對扭矩進(jìn)行控制和約束[4]。內(nèi)外剪力墻應(yīng)該處于垂直的狀態(tài)，剪力墻的肢截面不能過于繁瑣，應(yīng)該保持簡單、明了，滿足實際的建筑需要。應(yīng)避免因剪力墻布置造成的結(jié)構(gòu)上、下層剛度的突變。對剪力墻上的洞口應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的規(guī)則化處理，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。洞口設(shè)置應(yīng)合理，避免使墻肢剛度相差過大。剪力墻的內(nèi)收和外挑距離應(yīng)該控制在合理的范圍內(nèi)。

2.2 大墻肢處理

對于形狀比較長的剪力墻在進(jìn)行設(shè)計時，一般會對其延性進(jìn)行針對性的設(shè)計，避免剪力墻在進(jìn)行剪切時墻體表面遭受破壞。當(dāng)強度和長度都比較短時，因為受彎影響而出現(xiàn)的裂縫也不會很寬，可以真正發(fā)揮墻體的作用。針對剪力墻結(jié)構(gòu)而言，剪力主要就是墻肢進(jìn)行承受，當(dāng)墻肢發(fā)生強烈的振動時，很容易對墻體造成破壞，需要采取切實有效的措施進(jìn)行處理，避免質(zhì)量問題的發(fā)生[5]。故此，在實際施工過程中，對于長墻肢應(yīng)該開洞，再用填充墻進(jìn)行砌筑，將長墻肢變成短墻肢。

2.3 墻體配筋

在對剪力墻進(jìn)行配筋時應(yīng)該合理進(jìn)行控制，才能從根本保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為建筑企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟收益，剪力墻結(jié)構(gòu)不僅數(shù)量繁多，涉及范圍也比較寬廣，在進(jìn)行具體配筋時，對于不同方向的配筋應(yīng)該放在不同的位置，同時需要按照最小配筋率進(jìn)行計算。如果選擇雙向鋼筋網(wǎng)片，保護(hù)層厚度不能超過三十厘米，避免墻體配筋出現(xiàn)資源浪費的問題。使剪力墻無論在任何方向，都能具有較好的抗彎性能，當(dāng)前形勢下剪力墻在超高層建筑中主要就是構(gòu)造配筋，不過在進(jìn)行配筋時，邊緣構(gòu)件的配筋需要按照最小的配筋率進(jìn)行配筋。結(jié)合相關(guān)規(guī)定和要求，將鋼筋設(shè)置于比較脆弱的部分，同時如果豎向配筋數(shù)量較多，需要及時加強抗彎強度，從根本保證剪力墻的抗震能力。

2.4 剪力墻連梁（LL）超筋的處理

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要對連梁超筋進(jìn)行針對性的處理，對剪力和剪壓進(jìn)行合理的控制，使其符合實際的設(shè)計需要，避免連梁超筋問題的出現(xiàn)。對剪力墻結(jié)構(gòu)來說，一般在樓層三分之一高度比較容易出現(xiàn)連梁超筋問題，如果墻體較長，位置就會發(fā)生變化，在中部位置比較常見，如果墻段墻肢截面高度大小存在差異，連梁超筋問題也會在墻肢部分出現(xiàn)。剪切之所以會發(fā)生形狀變化，主要就是因為受到剪力墻連梁的影響，如果剪力墻連梁尺寸不能保持統(tǒng)一，需要對連梁截面高度進(jìn)行控制，使其更加科學(xué)、規(guī)范。對于連梁彎矩和剪力應(yīng)該進(jìn)行及時的調(diào)整，使剪力墻的抗震性能更加良好。如果連梁因為振動的影響，出現(xiàn)不同程度的皮壞，不能保證墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要保持墻肢的獨立，同時對其應(yīng)力進(jìn)行深入的分析和研究，根據(jù)科學(xué)計算會得出墻肢的最大內(nèi)力，在根據(jù)內(nèi)力進(jìn)行具體的配筋。

結(jié)論：

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是其中比較關(guān)鍵的組成部分，具有非常廣泛的應(yīng)用空間。從設(shè)計方面來說，需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局和安排，從整體方面進(jìn)行分析和評估，對建筑質(zhì)量提供保證。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該不斷更新自己的知識，擁有先進(jìn)的設(shè)計理念，從多個角度考慮問題，提升剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性和有效性，進(jìn)而促進(jìn)建筑工程的發(fā)展和完善。