建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用分析

陳坤 張杰

摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展及人們生活水平的不斷提高，城市人口的數(shù)量急劇增加，而面對越來越緊缺的城市土地資源，城市高層住宅的修建在一定程度上解決了人們居住的問題。在高層住宅修建中，由于剪力墻具有較高的抗震及抗風(fēng)性能而被廣泛的應(yīng)用。本文就剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題進(jìn)行了分析，并對其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了說明，為后期建筑施工提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用分析

導(dǎo)言

自改革開放以來，建筑行業(yè)發(fā)展速度較快，隨著人們對建筑功能和質(zhì)量的要求越來越高，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作迫在眉睫，剪力墻結(jié)構(gòu)順應(yīng)時代的發(fā)展而出現(xiàn)，并以其獨(dú)特的優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中起到重要作用，因此，對其應(yīng)用進(jìn)行分析有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)遵循的原則

在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)，必須按照一定的原則來進(jìn)行，在設(shè)計過程中也要嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計要求。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，最重要的就是墻寬和墻高問題，在實(shí)際建筑中會經(jīng)常遇到一種情況，就是建筑物中的墻面比較大，但在厚度上卻很單薄，這樣的墻面在壓力承受方面很小，這種情況不適合加裝剪力墻。另外在建筑設(shè)計當(dāng)中，一定要將剪力墻和其它支柱做好區(qū)分，對于建筑中的墻面來說，肢長和厚度上有具體比例，當(dāng)自身比例小于3的時候，必須加裝一部分支撐，比如可以加裝一個支柱，而當(dāng)這個比例大于3的時候，就可以進(jìn)行安裝剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻的設(shè)計過程中，要幫助墻面承擔(dān)水平方向所受到的壓力，還要承受上下產(chǎn)生的綜合壓力，作為一個平面結(jié)構(gòu)，剪力墻在實(shí)際應(yīng)用中要承受巨大壓力，所以對自身質(zhì)量有著嚴(yán)格要求，另外，由于水平方向作用力的影響，要保證剪力墻在設(shè)計過程中保持一定的張力，否則很容易出現(xiàn)墻面裂縫現(xiàn)現(xiàn)象。

另外，剪力墻在和平面外的梁連接過程中，一定會對剪力墻自身產(chǎn)生彎矩現(xiàn)象，工作人員必須采取一定措施進(jìn)行防護(hù)，保證剪力墻的平面安全。另外，剪力墻在設(shè)計時需要進(jìn)行精準(zhǔn)的設(shè)計計算，保證在各種作用力的壓迫下，實(shí)現(xiàn)自身形狀不變，且不受到損傷，還要對建筑物墻的寬度和剪力墻之間的距離進(jìn)行細(xì)致分析，這樣才可以更好提升建筑物的質(zhì)量效果。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中側(cè)向剛度不要太大，如采用全剪力墻結(jié)構(gòu)（即除了門窗洞外均為剪力墻，且無后砌填充墻），它的側(cè)向剛度會過大，其地震作用也會隨之增加，經(jīng)濟(jì)性和合理性顯然不足。按照底層剪力墻厚度的設(shè)計要求：抗震設(shè)計中，簡體和一般的剪力墻所承受的第一振型底部的地震傾覆力矩不能小于總底部地震的傾覆力矩的一半。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，很多設(shè)計人員選擇把短的墻段畫成約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件，還把計算中用到的縱向鋼筋均勻的配置在墻段內(nèi)，使墻肢及軸附近鋼筋難以發(fā)揮效用，這種做法顯然很不妥。為改善該現(xiàn)象，縱向鋼筋應(yīng)向著墻肢端部集中，該做法可打印出剪力墻邊緣構(gòu)件配筋的計算結(jié)果，幫助完成復(fù)核工作。此外，抗震墻的截面高度與厚度之比不大于3時，設(shè)計時應(yīng)按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計，箍筋應(yīng)以框架柱要求來加密，SATWE等的程序在計算中也應(yīng)合規(guī)。

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

（一）對大墻肢的處理

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻的結(jié)構(gòu)首先要具有延展性，一些寬高比小于2的剪力墻在設(shè)計過程中就會變成具有延性、易于彎曲破壞的剪力墻，從而避免剪力墻受到脆性剪切毀壞。當(dāng)剪力墻的長度較長時，為了保證每個墻段的寬高比都能不小于2，可以對長墻進(jìn)行開洞分割，使長墻被均勻的分為符合條件的獨(dú)立墻段，這樣形成的墻段比較小，受彎所能產(chǎn)生的裂縫的寬度也會比較小，這樣就能保證墻體配筋發(fā)揮其良好的支撐作用。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，當(dāng)出現(xiàn)一些長度超過8m的大墻肢時，在計算整個樓層的剪力時一般都是由這些大墻肢來承載這些力量，這樣當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈震動例如地震時，這些大墻肢最先受到破壞，那些較小的墻肢由于沒有充足的配筋來支撐墻面，從而導(dǎo)致墻面受到全面的破壞。

（二）合理的平面布置

在對剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量沿著主軸方向或者其他方向展開雙向或多向布置；在對剪力墻的平面進(jìn)行布置時，應(yīng)該嚴(yán)格按照均勻、對稱的原則，盡可能的將墻面結(jié)構(gòu)中的剛度中心和質(zhì)量中心重合在一起，不管是內(nèi)剪力墻還是外剪力墻都應(yīng)該盡量的對直拉通，從而有效減少剪力墻的扭矩現(xiàn)象；在設(shè)計過程中抗側(cè)力剛度不應(yīng)該設(shè)計的太大。在對剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了使剪力墻的抗側(cè)力剛度和承載能力得到充分發(fā)揮，增強(qiáng)剪力墻的空間利用率，剪力墻之間的距離不應(yīng)太密，其設(shè)計結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度也應(yīng)合適。

（三）短肢墻的處理方法

相關(guān)管理部門在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用方法已做了明確規(guī)定。即各個橫截面的高度與厚度之比要控制在 4～8 之間，指截面的厚度要在 300mm 以下。短肢墻與傳統(tǒng)長肢墻的相比，其肢厚更小，這種剪力墻結(jié)構(gòu)將有利于節(jié)省空間的排布。同時，短肢墻的運(yùn)用還將節(jié)省室內(nèi)的空間布局，對于二次設(shè)計中容易受到的結(jié)構(gòu)限制也得到一定程度的控制。然而，在實(shí)際運(yùn)用過程中，短肢墻的承載能力十分有限。相關(guān)研究人員通過對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的受力效果進(jìn)行測試表明，短肢剪力墻確實(shí)對結(jié)構(gòu)受力的影響較小，但在高層建筑工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，則不建議使用該類剪力墻結(jié)構(gòu)。對于這方面的運(yùn)用問題，需要相關(guān)建設(shè)者加大科研力度，以解決其應(yīng)用缺陷。此外，在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置的過程中，如果短肢剪力墻的數(shù)量布置較多，則應(yīng)將其設(shè)計成筒體或者是一般剪力墻結(jié)構(gòu)。

（四）約束邊緣構(gòu)件的方法

在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，約束剪力墻結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件設(shè)計，將使剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)揮出更大的承重作用。具體來說，設(shè)計人員可采用約束邊緣構(gòu)件和無約束邊緣構(gòu)件兩種方法，對約束邊緣的構(gòu)建進(jìn)行處理。這兩種處理方式的選擇，要根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況來進(jìn)行。例如，對于承載力需求量大的可采用無約束邊緣構(gòu)件作為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件；對于穩(wěn)定性以及抗震性需求大的建筑工程結(jié)構(gòu)，則要采用約束邊緣構(gòu)件。

結(jié)語

綜上所述，在建設(shè)結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計得到了深入應(yīng)用，這些新技術(shù)的加入，讓建筑改變了人們的生活，在滿足人們生活的同時，也為人類提供了很多樂趣和更安全的居住環(huán)境，為了進(jìn)行更好的建筑設(shè)計，在未來的發(fā)展中建筑人員還要繼續(xù)進(jìn)行創(chuàng)新，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)用更多新技術(shù)，這樣，才能讓建筑行業(yè)隨著人類文明的進(jìn)步而不斷向前發(fā)展。

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