建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計初探

李浩

摘?要：剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計由于具有抗震性能好、抗側(cè)剛度大等優(yōu)勢，所以被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在現(xiàn)代施工技術(shù)當(dāng)中也得到了廣泛應(yīng)用，使施工方便，還能有效加快施工進(jìn)度，提高建筑施工的整體質(zhì)量，保證建筑的安全使用。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);剪力墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用效果更為明顯、更突出。剪力墻是一種主要承受風(fēng)荷載以及地震作用引起的水平荷載的墻體，具有結(jié)構(gòu)剛度大，整體性能好以及用鋼量省等優(yōu)點(diǎn)，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時要充分考慮剪力墻應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實(shí)際情況，做好剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用率，促進(jìn)建筑業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性與剛性強(qiáng)度，能夠有效的抵抗外界的壓力，為建筑的建設(shè)打下了一定的基礎(chǔ)。剪力墻結(jié)構(gòu)能夠承受建筑物產(chǎn)生的負(fù)載量，可以很大程度的制約建筑結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的水平力，由于剪力墻結(jié)構(gòu)可以節(jié)省成本，獲取很好的經(jīng)濟(jì)效益，所以被廣泛的應(yīng)用于建筑設(shè)計中。剪力墻結(jié)構(gòu)使用鋼筋混凝土為原料，價格相對低廉，而且能夠滿足建筑強(qiáng)度的需要，剪力墻結(jié)構(gòu)的用鋼量較少而剛度較大，整體性能非常優(yōu)秀，在一定程度上提高了施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。剪力墻設(shè)計有著其自身的特點(diǎn)，剪力墻結(jié)構(gòu)承受建筑重力荷載的能力較強(qiáng)，在建筑工程中剪力墻的主要作用在于更好地承受風(fēng)荷載或者是地震作用引起的水平荷載及建筑物的豎向荷載。由于剪力墻結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的建筑承重系統(tǒng)，因此，在建筑物室內(nèi)中不會出現(xiàn)過多的承重，節(jié)省了建筑室內(nèi)的空間，使室內(nèi)設(shè)計更加美觀，降低了樓房建筑的空間局限性。在剪力墻的設(shè)計過程中設(shè)計人員要確保其墻體水平、垂直方向上的作用力以及墻體整體結(jié)構(gòu)作用力，并且在這一過程中精確的計算出其正截面承載力，并按照斜截面受剪承載力進(jìn)行分析和驗(yàn)算，從而促進(jìn)剪力墻整體載荷水平的有效提升。剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計的過程中要對地震、風(fēng)力等發(fā)生的等級和發(fā)生率提前進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計一個科學(xué)、合理的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，使得墻體結(jié)構(gòu)能夠承受一定的荷載和地震，避免出現(xiàn)地震就造成傾斜和破壞影響。對比實(shí)體墻和剪力墻可以得知，這兩個基本指標(biāo)具有高度相似，剪力墻結(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化的時候，會表現(xiàn)出一定的曲線狀態(tài)，在剪力墻開口較小的情況下，由于其開通面積往往已經(jīng)大于規(guī)定值，此時其表現(xiàn)出了彎曲狀態(tài)最終引起剪力墻的形態(tài)和位置產(chǎn)生一定程度的變化。在高層建筑使用過多的剪力墻結(jié)構(gòu)時，會使建筑在遭遇強(qiáng)度大的地震時出現(xiàn)巨大的反震力，使建筑樓體的安全性降低。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

剪力墻自身有著明確的設(shè)計原則，即剪力墻的結(jié)構(gòu)主要是由墻肢和連梁結(jié)構(gòu)來組成，并且這兩種結(jié)構(gòu)分別有著不同的抗震性能和不同的建筑剛度，因此在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的實(shí)際需要來對其進(jìn)行選擇。在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻作為平面構(gòu)件，承擔(dān)著水平方向的水平剪力、彎矩和豎直方向的壓力、重力。承擔(dān)著建筑物抗震、抗風(fēng)等作用，除具有能夠承受地震作用和風(fēng)壓影響的剛度強(qiáng)度外，還具有良好的延伸性能，以抵抗因地震和風(fēng)吹產(chǎn)生的反復(fù)性非彈性形變所帶來的延伸、能量消耗等負(fù)面影響。為保障墻肢能有效防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，剪力墻應(yīng)盡量設(shè)計成延性彎曲型。如果有和墻體不在同一平面的梁體與剪力墻相接，就會在墻肢平面外產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致剪力墻平面外變形過大，影響建筑使用安全，因此，設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計時，要盡量避免剪力墻和平面外梁體相交。剪力墻體的設(shè)計要從整個剪力墻體系進(jìn)行分析，同時考慮豎直和水平方向的結(jié)構(gòu)性能，要結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢與劣勢，使剪力墻結(jié)構(gòu)的各個性能都能夠達(dá)到建筑要求。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計最基本的原則就是安全、經(jīng)濟(jì)，在兼顧設(shè)計質(zhì)量的同時，還要考慮到經(jīng)濟(jì)成本，進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最佳的目標(biāo)，使剪力墻結(jié)構(gòu)真正的發(fā)揮出價值。為了能夠使剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程的結(jié)構(gòu)中能夠充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行合理設(shè)計和安排。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置

建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)有合理的平面設(shè)置，要本著整體化的理念來設(shè)計剪力墻平面結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)規(guī)則、對稱，使建筑墻的每一面的質(zhì)量中心與剛度中心重合，結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要以主軸為中心，向主軸方向和四周展開布置。當(dāng)剪力墻缺少規(guī)則、平整的平面結(jié)構(gòu)，且其長、寬都超出了規(guī)定范圍時，則需設(shè)計伸縮縫，從整體上維護(hù)剪力墻結(jié)構(gòu)安全，提升其抗扭轉(zhuǎn)能力。對每一面墻都應(yīng)盡力做對直拉通處理，減小剪力墻的扭曲程度。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度要控制好不宜過大，要充分發(fā)揮剪力墻的承載能力以及抗側(cè)力，設(shè)計時要有效平衡剪力墻的重量重心與結(jié)構(gòu)剛度重心的關(guān)系，減少二者的偏差，以主軸為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行雙向或多向的平衡設(shè)計，維持剪力墻承載力的整體平衡，合理地加大剪力墻之間的距離，以此來保證其側(cè)向剛度得到有效發(fā)揮。

（二）剪力墻建筑結(jié)構(gòu)的截面厚度設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中之所以會規(guī)定剪力墻的最小厚度，是為了保障剪力墻平面之外的剛度以及穩(wěn)定性能。當(dāng)墻肢平面外出現(xiàn)與之相交的剪力墻的時候有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩(wěn)定性。設(shè)計中在確定墻肢的最小厚度的時候，應(yīng)按層高以及無肢長度兩者的較小值來計算。設(shè)計時需要注意（1）設(shè)計的剪力墻建筑結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土材料的話，需要在設(shè)計剪力墻建筑結(jié)構(gòu)的橫截面時，對剪力墻建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫截面上所受的建筑體各部分構(gòu)件的壓力和所產(chǎn)生的偏離中心的壓力進(jìn)行調(diào)查、分析和計算，設(shè)計人員要保證剪力墻建筑結(jié)構(gòu)橫截面設(shè)計時所需要的資料和數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確無誤的。（2）設(shè)計人員在進(jìn)行剪力墻的橫截面設(shè)計時要滿足“強(qiáng)剪弱彎”的基本準(zhǔn)則：剪力墻橫截面壓力越強(qiáng)，剪力設(shè)計值就越大，剪力墻橫截面的壓力越弱，彎矩增大系數(shù)就越小。

（三）剪力墻連梁的優(yōu)化設(shè)計

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于開間不大或墻體較長時開洞后形成連梁，在計算過程中，容易產(chǎn)生連梁抗剪超限的情況。根據(jù)《高規(guī)》在連梁設(shè)計方面的規(guī)定，在對連梁抗震性與非抗震性設(shè)計時，從高跨比上來分類主要有兩種，同時也對受剪承載力與截面的配筋有著相應(yīng)的規(guī)范要求。①增大截面，可以提高連梁自身的抗剪能力，也可通過加寬梁寬，使得抗剪力的提高值僅大于分擔(dān)剪力的增加值。②調(diào)整設(shè)計內(nèi)力，在增大連梁截面對提高抗剪能力沒有效果的情況下，通過人為的內(nèi)力調(diào)整，對連梁剛度進(jìn)行折減，控制剪力分配比，解決連梁抗剪問題。在計算的時候需要注意，無論采取哪種算法，在實(shí)際使用時都需要來確定相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計值，并且這個數(shù)值要比調(diào)整之后的數(shù)值要小。設(shè)計時也可設(shè)水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其它加強(qiáng)受剪承載力的構(gòu)造措施來提高連梁抗剪承載力。

四、結(jié)語

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程建設(shè)的重要的組成部分，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計已被高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計廣泛應(yīng)用，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計離不開剪力墻設(shè)計的有效支持，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在對于高層建筑來說是靈活、成本低、經(jīng)濟(jì)性好功能需求和結(jié)構(gòu)安全的組合，對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻設(shè)計進(jìn)行研究、應(yīng)用具有十分重要意義。

參考文獻(xiàn)：[1]張金良.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014，（17）.

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