建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用淺析

仇揚(yáng)軍

安徽省歙縣建筑設(shè)計(jì)院

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用淺析

仇揚(yáng)軍

安徽省歙縣建筑設(shè)計(jì)院

剪力墻結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要結(jié)構(gòu)，在建筑行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。要實(shí)施剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員不僅需具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)需要具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文對(duì)其在建筑結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用的看法與思考，為建筑同行提供一些參考。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻結(jié)構(gòu)；運(yùn)用

前言

隨著現(xiàn)代社會(huì)生活水平不斷提高，人們對(duì)于居住環(huán)境的舒適性有了更高的要求。剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢厚度和填充墻之間保持一致，其平面不會(huì)像框架柱一樣凸出到房間內(nèi)，可促使空間利用率有效提高。因此剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用日益增多。

1　剪力墻結(jié)構(gòu)概念、特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)原則

剪力墻結(jié)構(gòu)在目前的建筑物設(shè)計(jì)實(shí)踐中已經(jīng)被越來越廣泛地運(yùn)用，尤其是那些大型高層建筑，使用案例更是比比皆是。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)已然成為建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域一個(gè)傳統(tǒng)問題。在高層甚至超高層建筑不斷涌現(xiàn)的現(xiàn)代社會(huì)背景中，怎樣在建筑物設(shè)計(jì)中既符合建筑物創(chuàng)新、綠色、高效、安全又要滿足時(shí)下設(shè)計(jì)師與建筑使用者追求新穎性和個(gè)性化要求，已經(jīng)成為建筑設(shè)計(jì)者重點(diǎn)思考與研究的問題。

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)概念

剪力墻結(jié)構(gòu)，即承載各種負(fù)荷帶來的各種橫向力和縱向力時(shí)，主要運(yùn)用鋼筋混凝土板而非過去的框架結(jié)構(gòu)，而且能有效控制結(jié)構(gòu)的橫向力。剪力墻結(jié)構(gòu)在目前的高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被大量的使用。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

剪力墻有時(shí)候也叫擋風(fēng)抗震墻、結(jié)構(gòu)墻，因而剪力墻在建筑物結(jié)構(gòu)中的主要功能在于承擔(dān)各種負(fù)荷，是一種主要的支撐結(jié)構(gòu)。剪力墻作為承擔(dān)縱向荷載（ 重力） 與橫向荷載的最重要結(jié)構(gòu)，能夠與墻體、樓板一起構(gòu)成荷載體系。這種結(jié)構(gòu)主要缺點(diǎn)是很難拆除。就中國目前建筑工程設(shè)計(jì)狀況來講，這種墻體結(jié)構(gòu)受材料耗費(fèi)大、造價(jià)高與施工困難等原因的限制，許多建設(shè)單位不傾向使用這種結(jié)構(gòu)。因此設(shè)計(jì)師在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要認(rèn)真的進(jìn)行歸納和總結(jié)，設(shè)置合理的部位，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，努力克服技術(shù)問題。

1.3剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

剪力墻在我國目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛運(yùn)用。剪力墻在各種建筑中主要作用為承受風(fēng)荷載、水平荷載，因此可以說剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中主要起著支撐作用。同時(shí)設(shè)計(jì)師對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的選擇還要考慮到其在抗震與抗風(fēng)方面的良好特性，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，剪力墻能夠及時(shí)有效地將能量吸收，防止墻體結(jié)構(gòu)受到地震能量的剪切破壞。受到這一原理的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)τ诩袅Y(jié)構(gòu)需要注意合理控制剪力墻高寬比。因?yàn)榧袅Y(jié)構(gòu)的高度較高，寬度較寬，但厚度較小，幾何形態(tài)很明顯，這就使受力形態(tài)很明顯地呈柱狀結(jié)構(gòu)。然而，其受力形態(tài)又明顯區(qū)別于柱體，二者厚度和肢長(zhǎng)之間存在顯著的差異性，當(dāng)二者比值小于一定值的時(shí)候完全可以依照柱體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)去設(shè)計(jì)。剪力墻墻體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的時(shí)候呈平面結(jié)構(gòu)，其承受相應(yīng)的水平力、彎矩力的時(shí)候是沿著平面在作用，除此之外，還要承受相應(yīng)的縱向壓力。基于此，在建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要滿足彈性要求，還要滿足非彈性以及延性要求。建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)墻體的時(shí)候，要綜合分析、計(jì)算墻體縱向重力和橫向延展力。設(shè)計(jì)師針對(duì)剪力墻承載能力的綜合分析與計(jì)算過程中，取值的時(shí)候依據(jù)分析計(jì)算帶翼墻的寬度和門窗與洞口之間的翼緣距離還有剪力墻之間的寬度的最小數(shù)值，這個(gè)最小數(shù)值通常都是墻肢總體高度的10%。

2　剪力墻結(jié)構(gòu)分類

剪力墻結(jié)構(gòu)共分為四類，分類依據(jù)為剪力墻上是否有開洞以及開洞大小。其分類如下： （ 1） 整體小開口剪力墻： 整體小開口剪力墻的開口雖然相對(duì)較小，但其開洞面積為15% 以上。剪力墻主要發(fā)生彎曲型變形，而整個(gè)墻肢高度基本無反彎點(diǎn)，墻上彎矩圖位置出現(xiàn)變化；（2） 截面剪力墻或?qū)嶓w墻不開洞，或開洞面積不足15%，這一種剪力墻主要發(fā)生曲型變形，整個(gè)墻肢高度上彎矩圖無彎點(diǎn)、無突變； （3）壁式框架： 壁式框架剪力墻上有較大的開洞，連梁線具有與墻肢線十分接近的剛度，整個(gè)受力墻發(fā)生剪切型變形，其受力特點(diǎn)類似于框架結(jié)構(gòu)。在高層建筑樓層中，這一剪力墻會(huì)有反彎點(diǎn)，而樓層之處也有有彎矩圖突變； （4） 雙肢、多肢剪力墻： 這一種剪力墻一般具有較大的開口或洞口以成列方式分布。其開口和整體小開口的剪力墻雖有不同，然而二者之間有十分相似的受力特點(diǎn)。

3　在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用

3.1合理定位剪力墻

盡最大可能的均勻與對(duì)稱是剪力墻平面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則，以便縮小扭矩。剪力墻內(nèi)部與外部應(yīng)當(dāng)盡最大可能地對(duì)直與拉通，其肢截面應(yīng)當(dāng)具有簡(jiǎn)潔性和規(guī)則性。尤其是目前常用的整體剪力墻形式，對(duì)截面的規(guī)則性以及應(yīng)力分布需要嚴(yán)格注意。通常情況下，墻上門窗洞口等開洞面積在墻面整體面積的15%以下，且孔洞凈距和孔洞至墻邊的凈距大于孔洞長(zhǎng)邊時(shí)，可忽略洞口對(duì)墻面的影響，按整體懸臂墻的方法對(duì)墻處于水平荷載下的截面內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。

3.2對(duì)大墻肢的處理

在施工的時(shí)候剪力墻結(jié)構(gòu)因?yàn)樽陨碛袑?duì)延伸性的要求，所以，墻體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)施工過程中同樣需要符合延展性方面相應(yīng)的要求，這一點(diǎn)對(duì)于提升剪力墻結(jié)構(gòu)承重力度和完整性特別重要。一般情況下，在設(shè)計(jì)剪力墻過程中特別容易設(shè)計(jì)為高狀結(jié)構(gòu)，而且特別容易出現(xiàn)墻體結(jié)構(gòu)體系模式和彎曲破壞結(jié)構(gòu)，如此一來，脆性破壞情況特別容易出現(xiàn)。所以，在剪力墻設(shè)計(jì)過程中，那些墻體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的墻體設(shè)計(jì)不僅要符合其承重要求而且要對(duì)其進(jìn)行間隔分層設(shè)計(jì)，將其分割成為獨(dú)立的小巧、均勻的墻段，這種設(shè)計(jì)方式對(duì)于提升剪力墻結(jié)構(gòu)的承重能力特別有效。此外，當(dāng)墻段長(zhǎng)度較短的情況下彎曲而生成的裂縫明顯縮小，高效發(fā)揮了剪力墻體配筋的支撐功能。為了使這種不利情況有效避免，對(duì)于那些＞ 8m 的墻肢，有兩種處理方法可供采納： 一是在施工過程中墻體留洞，竣工的時(shí)候填充完整，將長(zhǎng)墻肢分割為短墻肢。二是開計(jì)算洞，也就是在計(jì)算結(jié)構(gòu)的過程中將洞納入計(jì)算范圍，施工開始的時(shí)候仍然是混凝土墻，利用這種形式的計(jì)算方式，使其小墻肢的配筋功能大大提高。

3.3剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體配筋情況

就剪力墻結(jié)構(gòu)來講，其墻面廣、量大，所以剪力墻配筋控制得當(dāng)對(duì)于墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性以及工程施工的經(jīng)濟(jì)性有極其重要的意義。剪力墻結(jié)構(gòu)墻體配筋一般是將縱向鋼筋放置于內(nèi)側(cè)，將橫向鋼筋置于外側(cè)，符合計(jì)算和規(guī)范的最小配筋率是剪力墻配筋的時(shí)候必須要滿足的。在選擇了雙向鋼筋網(wǎng)片的情況下，迎水面保護(hù)層厚度最小可取值為30mm，如此一來，墻體配筋量將大大減少。

4　結(jié)束語

總而言之，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)施剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)重視基本概念設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則嚴(yán)格把握，并對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的寬度與長(zhǎng)度合理確定，確保設(shè)計(jì)發(fā)揮最佳效果，從而為建筑結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)提供有力保障。

［1］朱彩梅，徐慧飛.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］.工程技術(shù)（引文版） ，2016（5）：278.

［2］劉建立，張茗涵.框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)分析［J］.江西建材，2016（2）：77－78.

［3］周克.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)研究［J］.工程技術(shù)（引文版） ，2016（3）：292.