淺談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

樊文霞 胡艷嬌

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)得到非常迅速的發(fā)展，特別是對(duì)于城市建設(shè)來(lái)說(shuō)，建筑高度不斷增加，結(jié)構(gòu)體系更加多樣化。剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的主要形式之一，由于其整體性好，抗側(cè)剛度大，水平荷載作用下側(cè)移小，承載力容易滿足，墻面平整等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在非地震區(qū)和地震區(qū)的高層住宅及旅館建筑中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文重點(diǎn)就對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

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

一、剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵及分類

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵。剪力墻結(jié)構(gòu)是指采用鋼筋混凝土墻板，替代原有建筑物框架結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)荷載承擔(dān)，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力進(jìn)行有效制約。換言之，選用鋼筋混凝土墻板對(duì)原有墻體進(jìn)行替代。除卻性能優(yōu)勢(shì)外，剪力墻結(jié)構(gòu)使用成本低，有助于節(jié)約工程投資。現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到我國(guó)高層建筑中。假使單個(gè)建筑物中包含很多剪力墻，會(huì)對(duì)簡(jiǎn)體和剪力墻進(jìn)行同步應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)建筑物水平方向荷載承擔(dān)。盡管剪力墻多被用以高層建筑中，但為避免建筑物質(zhì)量受損，僅將其作為高層建筑墻體的一部分，以延長(zhǎng)建筑工程整體壽命。

對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)剪力墻墻體地震傾覆力作為重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。其要高出結(jié)構(gòu)承受的地震傾覆力矩1/2。而地震傾覆力矩位置是第一振型底部。假使剪力墻墻體數(shù)量比較少，可對(duì)墻體承受的傾覆力矩進(jìn)行削減，將削減范圍控制在15%-40%之間。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)分類。依據(jù)剪力墻墻體是否開(kāi)洞或開(kāi)洞尺寸大小，對(duì)剪力墻進(jìn)行分類。實(shí)體墻。實(shí)體墻可開(kāi)洞，也可不開(kāi)洞。但開(kāi)洞面積在剪力墻墻體面積15%之內(nèi)。而實(shí)體墻墻體具備很強(qiáng)的承受力，剪力墻墻體彎矩部位不會(huì)出現(xiàn)反彎等異常情況，更不會(huì)發(fā)生突變狀況；剪力墻整體小開(kāi)口。該種狀況是指剪力墻開(kāi)洞面積在整墻體15%之內(nèi)。墻體彎矩處不會(huì)存在異常情況，其異常情況多發(fā)生在連梁部位；雙肢或多肢類型剪力墻。該類剪力墻，墻體洞口呈列狀排列，或開(kāi)洞面積比較大。該類剪力墻墻體彎矩處無(wú)反彎等異常情況，其異常情況也多發(fā)生在連梁部位；壁式框架剪力墻。該類墻體開(kāi)洞尺寸很大，而且剪力墻墻肢線上具備的剛度與墻體連梁線上的剛度并無(wú)明顯差異，二者極為接近。該種剪力墻突變狀況多發(fā)生在樓層彎矩點(diǎn)處。同時(shí)，很多建筑樓層會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化原則

（一）剪力墻平面內(nèi)外承載力及剛度適當(dāng)

工程設(shè)計(jì)應(yīng)注重剪力墻平面內(nèi)外承載力及剛度適當(dāng)?shù)脑瓌t，應(yīng)保證剪力墻平面外承載力及剛度較小，而平面內(nèi)承載力及剛度則相對(duì)較大。實(shí)際建筑施工過(guò)程中，梁與平面外方向的剪力墻的連接方式為單側(cè)連接，這常會(huì)導(dǎo)致墻肢平面外彎矩，但常規(guī)的設(shè)計(jì)施工對(duì)墻的平面外的承載力及剛度實(shí)際驗(yàn)算量不足，除了特殊設(shè)計(jì)施工需求，通常不要采用平面外單側(cè)連接方式，當(dāng)使用平面外單側(cè)連接方式，應(yīng)采用合理改進(jìn)方法，保證剪力墻平面外穩(wěn)定性。

（二）樓層剪力系數(shù)最小

實(shí)際工程施工過(guò)程，應(yīng)保證各樓層間的剪力系數(shù)最小的原則，有效降低建筑物重量，防止建筑物的抗震性能降低進(jìn)而引起嚴(yán)重安全隱患的問(wèn)題，建筑設(shè)計(jì)根據(jù)短肢剪力墻承受力矩的大小，實(shí)際調(diào)整樓層間剪力系數(shù)達(dá)到最小值，并保證建筑物質(zhì)量的前提下，合理減少剪力墻的數(shù)量，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，這可以有效降低整個(gè)建筑工程的建設(shè)成本和資源浪費(fèi)，在合理范圍內(nèi)擴(kuò)大建筑各方和建筑用戶的經(jīng)濟(jì)利益。

（三）樓層間位移最大化

與層高比在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)實(shí)際調(diào)整層間位移和層高比，以保證樓層間位移最大值和層高比原則。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算位移沒(méi)有加入建筑結(jié)構(gòu)變形因素，其位移計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)是樓層間的彎曲變形情況，而通常樓層間發(fā)生的彎曲變形主要是扭轉(zhuǎn)和剪切，就剪切變形而言，其主要受建筑結(jié)構(gòu)中的豎向構(gòu)件影響。豎向構(gòu)件應(yīng)根據(jù)實(shí)際建筑情況進(jìn)行有效調(diào)整，保證數(shù)量適中，保證樓層間不會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形或變形程度較小。因此實(shí)際高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)樓層間位移最大化與層高比進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以降低扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性和剛度。

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

（一）剪力墻墻的測(cè)量技術(shù)

對(duì)于剪力墻的施工來(lái)說(shuō)，其施工質(zhì)量會(huì)受到剪力墻自身測(cè)量方法及測(cè)量頻率的影響，當(dāng)施工工程中剪力墻數(shù)量較多時(shí)，在實(shí)際的施工過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)彎曲及變形的現(xiàn)象，同時(shí)，會(huì)造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因還有混凝土剪力墻面積較大、側(cè)向剛度較小、拼接縫較多時(shí)，也一樣會(huì)造成混凝土剪力墻發(fā)生彎曲及變形的現(xiàn)象，所以，在工程施工前就需要對(duì)混凝土剪力墻墻進(jìn)行測(cè)量工作，并進(jìn)行提前的預(yù)控及復(fù)測(cè)。

在進(jìn)行混凝土剪力墻施工前，需要對(duì)剪力墻的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量所用到的方法主要是通過(guò)對(duì)內(nèi)、外控制軸網(wǎng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)剪力墻坐標(biāo)的測(cè)量。具體的步驟是：首先要對(duì)角部框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量校正、加固工作；其次要對(duì)剪力墻進(jìn)行測(cè)量，要對(duì)每節(jié)剪力墻都按照基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查及引測(cè)工作。

同時(shí)，在工程施工過(guò)程中，還需要對(duì)剪力墻側(cè)向垂直度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量工作中所需要運(yùn)用到的主要儀器有全站儀、鉛錘儀、三角鋼尺等。對(duì)于所需要應(yīng)用到的測(cè)量設(shè)備來(lái)說(shuō)，其都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)才能夠使用，檢驗(yàn)結(jié)果要保證能夠達(dá)到合格的基礎(chǔ)。

（二）定位剪力墻

在對(duì)剪力墻進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，如果工作人員沒(méi)有高效的完成平面布置工作，導(dǎo)致平面均勻程度與行業(yè)要求存在偏差，就會(huì)使剪力墻自身所固有的剛強(qiáng)度和力作用相重合的偏差增大，進(jìn)而導(dǎo)致墻體出現(xiàn)扭矩的現(xiàn)象[3]。因此，在對(duì)剪力墻進(jìn)行定位的過(guò)程中，工作人員應(yīng)當(dāng)以事先科學(xué)估算的相關(guān)數(shù)值作為定位工作的主要參考依據(jù)，在保證平面均勻程度的基礎(chǔ)上，保證內(nèi)外墻體的直通，避免墻體扭矩或是其他問(wèn)題的出現(xiàn)。

（三）邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)

作為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要構(gòu)成部分，對(duì)邊緣構(gòu)件加以設(shè)計(jì)的主要目的在于對(duì)剪力墻所具有延伸性能的有效增加，并且對(duì)水平位移現(xiàn)象的出現(xiàn)加以規(guī)避，也就是說(shuō)，對(duì)邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)能夠在一定程度上提高剪力墻所具有的抗剪能力。在對(duì)邊緣構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員首先需要明確邊緣構(gòu)件的構(gòu)成，然后再以此為基礎(chǔ)結(jié)合不同建筑的實(shí)際情況和需求，開(kāi)展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，將剪力墻所具有的積極作用進(jìn)行最大化發(fā)揮。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)剪力墻所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要嚴(yán)格遵循的原則內(nèi)容加以掌握，結(jié)合建筑的實(shí)際情況，保證將剪力墻具有的作用進(jìn)行完整呈現(xiàn)。在提升建筑安全性的基礎(chǔ)上，降低施工所需成本，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李敏，羅聯(lián)訓(xùn). 分析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 江西建材，2014，05：34

[2]付艷強(qiáng). 論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng)，2014，01：142-143