建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略研究

楊麗琛

【摘要】近年來，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化建設(shè)不斷加快，建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，建筑工程對承重和負(fù)載的工藝要求逐漸提高，由于框架剪力墻結(jié)構(gòu)在各方面都更具優(yōu)勢，框架剪力墻結(jié)構(gòu)逐漸在建筑行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。本文就框架剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)概述、主要特點、施工技術(shù)要點和質(zhì)量控制的措施進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】建筑;剪力墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化策略

大城市因其優(yōu)越的公共資源，產(chǎn)生了巨大的人口吸引力。在我國這個人均耕地面積不足世界人均一半的國家，城市的發(fā)展向地下與空中延伸成為必然選擇，如何讓城市更好地豎向成長也成了日益重要的課題。特別是對土木工程專業(yè)的從業(yè)人員，更好地掌握本專業(yè)技術(shù)及如何把建筑師們的意圖變成真實的建筑成為不可回避的挑戰(zhàn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛，其中鋼筋混凝土剪力墻是工程實踐中最為常見的一種結(jié)構(gòu)。

1、概述剪力墻結(jié)構(gòu)

所謂剪力墻，也可將其稱為是抗風(fēng)墻、抗震墻或者是結(jié)構(gòu)墻。從建筑房屋或構(gòu)筑物的角度來講，剪力墻在其中的作用就是承擔(dān)來自風(fēng)力荷載或地震作用下產(chǎn)生的水平或豎向荷載墻體，以此避免結(jié)構(gòu)遭到剪切破壞影響，因此將其稱為是抗震墻。關(guān)于抗震墻，通常是由鋼筋混凝土材料制作而成，可將其分為平面和筒體兩種類型，其中平面剪力墻主要應(yīng)用在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)以及無梁樓蓋體系中，要想進(jìn)一步強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度以及抗倒塌性能，可通過在結(jié)構(gòu)某個位置進(jìn)行現(xiàn)澆剪力墻，也可以預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻;對于筒體剪力墻，這種類型的剪力墻普遍用于高層建筑、高聳以及懸吊式建筑結(jié)構(gòu)中，具體來講，就是由建筑中的電梯、樓梯、設(shè)計以及輔助房間中的間隔墻圍起來的一種剪力墻，這種類型剪力墻筒壁全部是現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，墻體本身的剛度和強(qiáng)度相比較于平面剪力墻而言，能夠承受更大的水平荷載力。

2、建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

2.1嚴(yán)格遵循剪力墻結(jié)構(gòu)布置原則

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，剪力墻本身需要承受垂直和水平兩種作用力，因此在進(jìn)行實際設(shè)計中，要將上述兩種因素考慮在內(nèi)，將房屋建筑物主軸作為剪力墻設(shè)計的參考依據(jù)，以此為基礎(chǔ)分別布置垂直方向和水平方向的剪力墻，特別是在設(shè)計建筑抗震結(jié)構(gòu)過程中，要避免出現(xiàn)單向帶墻結(jié)構(gòu)布置情況，基于以上，這就需要相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者根據(jù)建筑實際來適當(dāng)提高垂直和水平兩個方向在橫向上的剛度，這樣做的目的在于強(qiáng)化兩個不同方向在固有振動周期下的相似性。在設(shè)計長剪力墻結(jié)構(gòu)時，首先要做的就是打開一個開口，然后將剪力墻均分為多個墻段來開展相應(yīng)的設(shè)計。除以上之外，因剪力墻墻體實際長度相對比較小，因此剪力墻在處于彎曲狀態(tài)下產(chǎn)生的裂縫寬度也比較小，這就需要剪力墻墻體內(nèi)部設(shè)置的鋼筋發(fā)揮其應(yīng)有的作用，能夠保持墻體實際高度在8m左右，這樣做的目的在于強(qiáng)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。另外，在進(jìn)行剪力墻設(shè)計過程中，樓板主梁不能直接支撐在剪力墻之間的連接梁上，這主要在于主梁端本身具有一定的約束性特征，不能滿足剪力墻在承重上的要求，若樓板主梁支撐在連接梁上，就會導(dǎo)致耦合梁失去扭轉(zhuǎn)剛度，從而使得剪力墻承重面出現(xiàn)彎矩情況，因此相關(guān)設(shè)計工作人員在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循剪力墻結(jié)構(gòu)的布置原則，從根本上保證剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用成效。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

有些房屋的剪力墻自建筑基礎(chǔ)至屋頂沒有被打斷稱為全部落地剪力墻結(jié)構(gòu)。這是剪力墻最常見的一種結(jié)構(gòu)體系。全部落地剪力墻是單一的抗震防線，因此相關(guān)國家規(guī)范中對其位移角的要求最嚴(yán)格。相對全部落地剪力墻結(jié)構(gòu)，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)由于框支框架的存在，其實先天性存在豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)這一項不規(guī)則類型。由于其豎向和水平向的力學(xué)復(fù)雜性，在分析其受力時，一般要求采用更為復(fù)雜的計算方法。首先進(jìn)行常規(guī)的振型分解反應(yīng)譜法得出位移、底部剪力等結(jié)果，與采用彈性時程分析方法相比，若后一種方法計算出的結(jié)果大，要按比例提高振型分解反應(yīng)譜法中地震剪力。在罕遇地震作用下轉(zhuǎn)換部位是薄弱部位，為保證大震不倒要滿足彈塑性變形要求。對框支框架一般要采用有限元法分析轉(zhuǎn)換梁與剪力墻的共同受力。

2.3模板施工

框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的模板施工在剪力墻施工之后進(jìn)行，模板施工是決定建筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果模板工程施工環(huán)節(jié)不過關(guān)，直接影響建筑的穩(wěn)定性和安全性。模板施工從前期的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)到后期的施工環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格按照設(shè)計要求操作。模板施工的位置及尺寸須與設(shè)計圖紙一致，并且在模板施工過程中須針對工程項目的具體設(shè)計要求對模板工程自身的承載力及整體穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格的控制。只有這樣，在建筑施工過程中的模板才能承受來自混凝土自身的重量以及施工中其他施工荷載的壓力，從而確保工程施工的安全性及穩(wěn)定性。在模板施工中經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土漏漿現(xiàn)象，主要是因為模板接縫處沒有密封到位、接縫不密，從而導(dǎo)致漏漿，所以在模板施工過程中須對模板接縫處進(jìn)行封堵加密措施處理。在模板施工過程中應(yīng)根據(jù)建筑原材料和資金投入等客觀因素進(jìn)行精確施工。

2.4配筋設(shè)計

配筋設(shè)計應(yīng)當(dāng)以剪力墻的具體厚度作為可以把控的具體數(shù)據(jù)，一旦墻體厚度超過0.7m，就應(yīng)當(dāng)使用四排鋼筋的方式，在內(nèi)部設(shè)立主筋，以便在應(yīng)力的管控之下可以形成一個單獨的序列。如果墻體的厚度低于14cm，就需使用雙排鋼筋的管理模式，一旦外部的總體厚度在40-80cm之內(nèi)，可以使用三排鋼筋做合理的調(diào)整。例如在當(dāng)前的建筑設(shè)計階段中，設(shè)計人員為保證建筑的使用質(zhì)量，在抗震的等級規(guī)劃中設(shè)定4個不同的抗震等級。剪力墻內(nèi)部縱向的配筋以及橫向的配筋總體配筋率需要低于0.2%，具體的配筋直徑應(yīng)當(dāng)?shù)陀?mm，將間距控制在40cm以下。在局部的環(huán)節(jié)中，因為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)具體的配筋率高于0.3%，相對應(yīng)的配筋直徑需要被管控在8mm以上，間距維持在30cm以下。

結(jié)語：

綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對建筑工程來講是一項極為重要的工作，基于剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概況，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的思路探討、具體策略探討，使剪力墻結(jié)構(gòu)得以完善和發(fā)展，從而促進(jìn)建筑工程的特色化建設(shè)。

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