建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用分析

■蔣耀勤 ■宜興市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 宜興 214200

多層和高層建筑的不斷涌現(xiàn)，作為現(xiàn)代建筑中重要的組成部分剪力墻結(jié)構(gòu)也隨之被廣泛的應(yīng)用。建筑中墻是一種應(yīng)力傳導(dǎo)的重要紐帶，其強(qiáng)度、剛度、延性等都會(huì)對(duì)建筑的穩(wěn)定性以及剪力墻的性能產(chǎn)生巨大的影響。剪力墻結(jié)構(gòu)中梁柱的承載形式將被改變，如果可以對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行控制其可以承擔(dān)主要載力的承擔(dān)機(jī)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)主要性能優(yōu)勢(shì)使其在小高層建筑中起到了更好的抗震性能以及適應(yīng)性。

1 剪力墻的特征分析

剪力墻最初的使用功能就是在建筑結(jié)構(gòu)中承載一定的風(fēng)載荷，同時(shí)也可作為抵抗地震作用中的水平載荷的墻體。雖然剪力墻在墻體結(jié)構(gòu)中剪切變形大且平面布置不能靈活控制限制了剪力墻的應(yīng)用，但是其承載力以及平面內(nèi)的剛度強(qiáng)，同時(shí)承受水平載荷以及豎向載荷的性能較強(qiáng)，與框架結(jié)構(gòu)配合可以為建筑提供較好的承載性能。

2 剪力墻運(yùn)用的基本原則

當(dāng)建筑物中的豎向承重構(gòu)件需要由墻體承擔(dān)時(shí)，剪力墻既承擔(dān)水平構(gòu)件傳來(lái)的豎向荷載，還能承擔(dān)風(fēng)力或地震作用傳來(lái)的水平地震作用，能夠可以更好的滿足建筑載荷;結(jié)構(gòu)形成的墻面平整，可以很好的包裹梁柱結(jié)構(gòu)，對(duì)于室內(nèi)的空間利用較為有利;經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)，剪力墻結(jié)構(gòu)可以在建筑中起到抗震的延性作用，因此剪力墻在小高層的建筑中應(yīng)用較為廣泛，也取得了較好的效果。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，一些設(shè)計(jì)不能按照剪力墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與結(jié)合，僅僅依靠規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，對(duì)于剛度選擇不能因地制宜。因?yàn)閷?shí)際情況是結(jié)構(gòu)剛度不是越大越好，剪力墻不是依靠數(shù)量取勝，結(jié)構(gòu)剛度一味的增加其在地震中所起到的延性作用將降低，不能保證安全也給工程帶來(lái)了更大的成本支出。所以在設(shè)計(jì)中必須考慮剪力墻設(shè)計(jì)的基本原則，這樣才能保證其功能發(fā)揮。

2．1 數(shù)量控制

剪力墻在結(jié)構(gòu)中整體性較好，具有較大的剛度且水平位移小，可以最大限度的滿足結(jié)構(gòu)的性能需求。近些年高層建筑以及住宅都選擇了剪力墻結(jié)構(gòu)作為其主要的承載系統(tǒng)。但是在工程中設(shè)計(jì)人員會(huì)按照經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際情況分析選擇剪力墻的應(yīng)用形式和數(shù)量等。其中數(shù)量選擇就成為一個(gè)重要的基本原則。設(shè)計(jì)工程師如果安排過(guò)多的剪力墻則會(huì)導(dǎo)致其不能充分發(fā)揮其真正的作用，反而為成本支出背上不必要的負(fù)擔(dān)。所以對(duì)剪力墻的數(shù)量選擇是工程實(shí)踐的重要原則之一，選擇數(shù)量的時(shí)候應(yīng)注意對(duì)建立起的自重以及短肢剪力墻的剛度進(jìn)行分析，控制最小剪力系數(shù)，以此控制剪力墻的合理數(shù)量。

2．2 樓層間剪力控制

剪力墻在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮樓層之間的最小剪力系數(shù)。在施工中要求降低房屋的自重，且保證建筑的抗震性能。由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對(duì)較小，設(shè)計(jì)時(shí)宜布置適當(dāng)數(shù)量的長(zhǎng)墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時(shí)也形成兩道抗震設(shè)防。在基礎(chǔ)上對(duì)剪力墻進(jìn)行大開(kāi)間的處理，讓剪力墻的側(cè)向剛度增加。這樣才能合理的控制工程的成本支出。

2．3 剪力墻連梁超限調(diào)整

剪力墻在建筑應(yīng)用中，其設(shè)計(jì)的要求是剪力墻跨高比例在一定范圍內(nèi)進(jìn)行總體規(guī)劃。如果跨高比例小于2．5則容易出現(xiàn)一種剪力墻和彎矩超過(guò)規(guī)定的情況，即超限。所以剪力墻在設(shè)計(jì)中基本應(yīng)遵照剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁跨高比小于2．5的基本原則、但是應(yīng)注意的是剪力墻獲的連梁跨高比例不是越大越好。例如:某工程中保證了剪力墻剛度固定的原則，設(shè)計(jì)時(shí)選擇剪力墻的連梁跨高比為5-6之間，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)其剪力或者彎矩都會(huì)出現(xiàn)超限的情況。而這樣的選擇直接導(dǎo)致剪力墻設(shè)計(jì)出現(xiàn)了不滿足實(shí)際需求的情況。所采用的克服措施是剪力墻的連梁跨高比超過(guò)5的時(shí)候，剪力墻就應(yīng)選擇框架梁進(jìn)行調(diào)整，以此滿足建筑設(shè)計(jì)的基本需求?？傮w看，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對(duì)剪力墻連梁的超限情況進(jìn)行充分考慮與調(diào)整，一方面保證剪力墻建筑的施工可行性與質(zhì)量保證;一方面對(duì)建筑所支出的投資成本加以控制，達(dá)到雙贏的效果。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用

3．1 合理處理大墻肢

建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻必須突出其延性作用，剪力墻的寬高比也應(yīng)，按照一定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)表明比例小于2的時(shí)候，剪力墻的延性較好，容易受到彎曲破壞，從而剪力墻不易受到剪切而破壞。但是如果剪力墻的長(zhǎng)度增加，為了保證剪力墻都可具備一定的延性，確保每個(gè)獨(dú)立墻段的剪力墻滿足建筑結(jié)構(gòu)的需求，一些剪力墻的寬高比會(huì)大于2，此時(shí)如果要保證剪力墻的延性就必須進(jìn)行開(kāi)洞，減小剪力墻因?yàn)閺澗囟霈F(xiàn)裂縫，保證鋼筋的支撐效果、如果墻肢的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，則整個(gè)建筑樓層的載荷都會(huì)有長(zhǎng)墻肢進(jìn)行承擔(dān)，地震時(shí)最先破壞的也就是這些較長(zhǎng)的墻肢，偏小的墻肢配筋不足也不能起到承載作用，所以墻肢會(huì)出現(xiàn)大范圍的破壞，要克服這個(gè)問(wèn)題就必須在墻上進(jìn)行合理的開(kāi)洞以滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求。

3．2 平面布置合理

在建筑設(shè)計(jì)中，剪力墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行合理的平面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮利用主軸作為中心進(jìn)行輻射式的布置，布置剪力墻的平面位置時(shí)，應(yīng)按照對(duì)稱和均勻的原則進(jìn)行。使得建筑的墻體和與質(zhì)量中心、剛度中心重合。對(duì)每一面墻都應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，減小剪力墻扭曲的程度。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力的剛度應(yīng)進(jìn)行合理計(jì)算，不能過(guò)大，應(yīng)平衡剪力墻承載和抗側(cè)力的能力，增加空間利用效率，控制剪力墻的密度。

3．3 其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)

建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為重要和基礎(chǔ)，要保證建筑的穩(wěn)定性，就應(yīng)考慮綜合性的因素。剪力墻的設(shè)計(jì)也應(yīng)被優(yōu)化。應(yīng)先保證剪力墻的施工便利性，即剪力墻可以順利施工，同時(shí)也應(yīng)充分考慮剪力墻的安全性問(wèn)題，剪力墻的主要功能就是幫助建筑提高抗震能力，保證建筑的整體安全性。因此設(shè)計(jì)中必須考慮剪力墻的安全性和可靠性，使得剪力墻在地震中起到削弱地震能力的效果。最后還應(yīng)考慮剪力墻的造價(jià)問(wèn)題，在工程中造價(jià)和利潤(rùn)有直接的關(guān)系，因此在剪力墻設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮材料和工藝等問(wèn)題，如剪力墻設(shè)計(jì)中原材料的用量鋼應(yīng)盡量控制，在保證安全性的前提下，最大限度的節(jié)約材料，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑設(shè)計(jì)中選擇利用剪力墻為主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，就是因?yàn)槠渚哂休^好的抗震性和抗側(cè)向力的剛度。目前在我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)中尤其小高層的建筑中應(yīng)用較為廣泛。其使得建筑結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，促進(jìn)建筑質(zhì)量提高。但是綜合上述分析，其在應(yīng)用中應(yīng)遵照基本原理以及相關(guān)原則，把握剪力墻的實(shí)際性能和需求，充分考慮實(shí)踐對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)形式的需求，這樣才能保證設(shè)計(jì)合理性。最后還應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)等措施對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新和新技術(shù)結(jié)合，以此促進(jìn)剪力墻以及其他建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，提高建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值。

［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(5):34．

［2］楊春．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析［J］黑龍江科技信息，2014(5):7-9．