高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考

龐 磊

（上海開(kāi)藝設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司泰安分公司，山東 泰安 271000）

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)主要承載建筑水平及豎直方向的重力及荷載，因此剪力墻的設(shè)計(jì)不僅要考慮工程成本，更要考慮結(jié)構(gòu)的安全性，在強(qiáng)化對(duì)抗側(cè)力構(gòu)件作用的前提下滿足各項(xiàng)位移的限制值，因此剪力墻的設(shè)計(jì)要遵循以下幾個(gè)原則：首先，要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)超限進(jìn)行合理調(diào)整。按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)跨高較小則會(huì)出現(xiàn)彎矩或剪力過(guò)大的問(wèn)題，因此要合理設(shè)計(jì)連續(xù)跨度，通?？绺弑戎辽?.5 以上，合理的跨高比不僅可以避免剪力或彎矩過(guò)大的問(wèn)題，而且可以降低工程成本；還要注意合理調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)與房屋中間的距離，建筑物的立面及平面要均勻，以提高建筑整體的抗扭能力。其次，合理調(diào)整樓層間最大位移與層高的比例。計(jì)算最大樓層位移時(shí)要充分考慮建筑區(qū)域的地震發(fā)生頻率，在地震易發(fā)區(qū)域計(jì)算樓層標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)要保留整體結(jié)構(gòu)的彎曲變形程度，如建筑主要為彎曲變形則要將扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算在內(nèi)，重點(diǎn)考慮樓層間的剪力變形及扭轉(zhuǎn)變形。剪力變形由豎向構(gòu)件數(shù)量來(lái)確定，不過(guò)實(shí)際工程中不能僅通過(guò)位移確定豎向構(gòu)件的剛度，還要盡量減少構(gòu)件的扭曲變形。最后，合理調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)。剪力墻設(shè)計(jì)中盡量減少構(gòu)件的布置，剪力結(jié)構(gòu)的布置盡量大開(kāi)間，保證側(cè)向結(jié)構(gòu)的性能；盡量保證樓層間的剪力系數(shù)處于較小的范圍，整體底部與短肢剪力墻二者承受的地震傾覆力之比盡量保持在4：1以內(nèi)，以減少建筑自身的結(jié)構(gòu)重量，降低地震的破壞程度。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)類型

一般情況下，剪力墻會(huì)根據(jù)其墻體開(kāi)洞情況分為整體墻、小開(kāi)口整體墻、連枝墻、壁式框架四個(gè)類型。整體墻也就是剪力墻墻體完整的情況，即墻面沒(méi)有開(kāi)洞，也適用于墻體開(kāi)洞小于整體面積15%時(shí)；小開(kāi)口整體墻是指剪力墻墻體開(kāi)洞但洞口不大，且開(kāi)洞面積超過(guò)總體15%的墻體；連枝墻主要是在剪力墻上開(kāi)一列洞口，且洞口面積較大，也可以開(kāi)多列洞口，這時(shí)由于洞口面積太大因而影響了剪力墻的穩(wěn)定性，為了確保剪力墻有足夠的穩(wěn)定性，往往會(huì)利用洞口之間的連接梁來(lái)分擔(dān)剪力墻的壓力，能減小剪力墻受到的質(zhì)量影響；壁式框架主要是因?yàn)榧袅w開(kāi)洞面積太大，洞口的連接梁強(qiáng)度已經(jīng)超過(guò)剪力墻外沿框架強(qiáng)度，剪力墻的承壓能力因此發(fā)生了改變，承壓形式跟框架承壓形式非常相似，且壁式框架剪力墻有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，比如有顯著的反彎點(diǎn)。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 水平荷載

在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，為了保障剪力墻結(jié)構(gòu)水平載荷達(dá)標(biāo)，要先設(shè)計(jì)初步結(jié)構(gòu)圖像，相應(yīng)依照自重和其他豎向荷載的關(guān)系，進(jìn)行比值計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看到剪力墻整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中的力學(xué)結(jié)構(gòu)分布，相應(yīng)推斷出當(dāng)前設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的水平荷載是否平衡且達(dá)標(biāo)。

3.2 連梁的合理設(shè)計(jì)

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，要充分對(duì)連梁進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證剪力墻結(jié)構(gòu)受到外部水平荷載作用時(shí)，墻肢不會(huì)出現(xiàn)扭曲的情況。另外在連梁設(shè)計(jì)中，增加連梁裝置的使用，目的是提高墻肢受到水平荷載作用力后，能夠使墻體具有穩(wěn)定的狀態(tài)，保證剪力墻結(jié)構(gòu)不受破壞。因此在剪力墻結(jié)構(gòu)中，使用連梁結(jié)構(gòu)不僅提高剪力墻結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載能力，同時(shí)作為剪力墻結(jié)構(gòu)重要的組成部分，需要加大對(duì)連梁設(shè)計(jì)的投入力度。在進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)中，對(duì)連梁參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整，目的是增加結(jié)構(gòu)具有的跨度能力。在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程中，需要不斷提高建筑結(jié)構(gòu)具有的承載能力和抗震能力，不僅要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)寬度和高度進(jìn)行設(shè)計(jì)控制，而且要擴(kuò)大連梁橫截面面積，使連梁裝置在剪力墻結(jié)構(gòu)中具有的作用不斷提高。

3.3 軸向變形

在高層建筑的應(yīng)用當(dāng)中，其剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向自重是產(chǎn)生荷載的重要因素，自重越大則荷載越大。在此條件下，當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)豎向自重過(guò)于大，就會(huì)給下方地面造成巨大壓力，這種壓力或許不會(huì)直接導(dǎo)致地面塌陷，但很容易引起軸向變形現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)生此類現(xiàn)象時(shí)，則說(shuō)明地面承載能力在衰減，同時(shí)會(huì)使得剪力墻結(jié)構(gòu)傾斜，可能引起墻體裂縫問(wèn)題。

3.4 剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)完善

進(jìn)行剪力墻邊緣構(gòu)建設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要約束邊緣構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)對(duì)構(gòu)造邊緣構(gòu)建進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，選擇合適的技術(shù)方法，對(duì)邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的完善。而在完善的過(guò)程中，需要結(jié)合構(gòu)件產(chǎn)生的作用進(jìn)行劃分，目的是發(fā)揮構(gòu)件在剪力墻結(jié)構(gòu)中的作用?？梢?jiàn)，按照相關(guān)施工規(guī)定，根據(jù)箍筋和配筋特征值，并結(jié)合墻肢長(zhǎng)度是十分重要的，可以有效控制結(jié)構(gòu)中的尺寸和形態(tài)的大小，防止設(shè)計(jì)出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象。

3.5 剪力墻外形和大小要符合工程要求

為達(dá)到剪力墻滿足工程建設(shè)的需求，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要讓剪力墻的外形設(shè)計(jì)和大小符合工程要求，以便提升剪力墻結(jié)構(gòu)比例。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須要考慮剪力墻的承壓能力和具體承壓方式，明確剪力墻水平方向和豎直方向承壓能力不同而需要不同強(qiáng)度的情況，在設(shè)計(jì)中要確保剪力墻的截面高度大于墻體厚度，數(shù)據(jù)應(yīng)符合工程標(biāo)準(zhǔn)，以確保剪力墻有足夠的承載能力。

4 結(jié)語(yǔ)

剪力墻設(shè)計(jì)的特殊性，使得對(duì)于設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的要求更高，其施工過(guò)程中的復(fù)雜性，更是需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行多方面的考察，考慮到各種因素的影響，保證最后建筑的安全性，給居民一個(gè)保障。