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

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院 230051)

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

謝定芬

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院 230051)

經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對建筑行業(yè)有了更高的要求，在后續(xù)設(shè)計(jì)階段需要從實(shí)際情況入手，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行分析，按照設(shè)計(jì)流程執(zhí)行。此外剪力墻作為高層建筑體系的重要組成部分，在建筑中有重要的作用。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求入手，對剪力墻本身進(jìn)行了解，做好結(jié)構(gòu)評估工作，按照設(shè)計(jì)流程實(shí)施。在本次研究中對剪力墻結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析，對具體設(shè)計(jì)要求的落實(shí)進(jìn)行探究。

建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻是當(dāng)前建筑系統(tǒng)常見的一種結(jié)構(gòu)類型，該體系剛度比較大，便于施工，抗?fàn)幮阅鼙容^突出，在實(shí)際建筑施工中發(fā)揮重要的作用。剪力墻結(jié)構(gòu)在我國建筑系統(tǒng)中有重要的作用，該結(jié)構(gòu)形式比較特殊，涉及到的內(nèi)容比較多，針對墻體結(jié)構(gòu)的特殊性和具體變化，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和模式落實(shí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)剪力墻的合理化設(shè)計(jì)。

1.剪力墻結(jié)構(gòu)概述

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻指的是在建筑中，用來承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載的墻體，剪力墻結(jié)構(gòu)體系本身起到重要的作用，能保證房屋以及結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性，需要提前對建筑結(jié)構(gòu)的受體引起重視，合理應(yīng)用鋼筋混凝土材料，以提升結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性作為基礎(chǔ)，滿足系統(tǒng)建設(shè)要求。現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)對剪力墻結(jié)構(gòu)體系有嚴(yán)格的要求，根據(jù)建筑物應(yīng)用要求可知，對構(gòu)件方案進(jìn)行了解后，需要結(jié)合組合結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行落實(shí)，以框架系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)模式為基礎(chǔ)，如果剛度比較大，則材料耗費(fèi)的比較少[1]。

簡單而言，剪力墻結(jié)構(gòu)對鋼板承受力有一定的要求，其重力多是來自垂直方向和水平方向。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，施工單位需要對框架體系進(jìn)行掌握，按照結(jié)構(gòu)流程和比例要求實(shí)施，實(shí)踐證明有效的剪力墻結(jié)構(gòu)能提升水平方向的荷載力，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力以及結(jié)構(gòu)屬性進(jìn)行有效的控制。通常而言，剪力墻結(jié)構(gòu)指的是豎向的鋼筋混凝土墻板，水平方向的設(shè)計(jì)以搭載為基礎(chǔ)，優(yōu)勢突出。剪力墻結(jié)構(gòu)在性能上有一定的抗震性，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

對剪力墻的墻體和開洞尺寸掌握后，可以將剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類處理，做好墻體分析工作，按照墻體開洞尺寸進(jìn)行分類。

（1）實(shí)體墻

實(shí)體墻指的沒有開洞的截面墻，或者是截面墻開洞后沒有超過15%的剪力墻。如果墻體出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，則說明彎矩圖設(shè)計(jì)不合理。為了避免出現(xiàn)突變的情況，需要提前對墻體承載力進(jìn)行評估，最大程度減少異常情況，保證剪力墻結(jié)構(gòu)體系的完善性。

（2）小開口的剪力墻

小開口剪力墻是開洞的，開口面積比較小，在墻體設(shè)計(jì)過程中，需要按照設(shè)計(jì)流程和指標(biāo)進(jìn)行落實(shí)。小開口的形式以彎曲型為主，墻體本身不會存在反彎的現(xiàn)象，但是可能出現(xiàn)突變，設(shè)計(jì)人員要做好墻體分析工作，按照指標(biāo)要求實(shí)施[2]。

（3）多肢剪力墻

多肢剪力墻，指的是剪力墻墻體開洞，開洞面積過大或者墻體洞口成列狀分布的剪力墻，此類墻體不會出現(xiàn)異常現(xiàn)象，根據(jù)受力特點(diǎn)和實(shí)際情況，要對開口比進(jìn)行設(shè)定，保證墻體有效性。

（4）壁式框架剪力墻

所謂壁式框架的剪力墻，指的是剪力墻墻體的在開洞尺寸比較大，剛度以及剪力墻的前提剛度比較接近剪力墻，此類墻體的設(shè)計(jì)對受力結(jié)構(gòu)和框架體系有嚴(yán)格的要求，需要按照受力結(jié)構(gòu)和實(shí)際施工要求實(shí)施。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)的原則

針對剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特殊性，在實(shí)踐階段需要提前對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行掌握，以設(shè)計(jì)形式作為基礎(chǔ)，按照比例和要求落實(shí)，保證剪力系統(tǒng)的合理性。以下將對剪力墻結(jié)構(gòu)的原則進(jìn)行分析。

2.1最小剪力系數(shù)調(diào)整原則

在建筑體系設(shè)計(jì)過程中，樓層之間要對剪力系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，施工過程中，為了降低自身重量提高性能，必須對空間進(jìn)行處理，保證剛度適中的前提下調(diào)整。此外樓層間的最小系數(shù)得到控制后，工程造價(jià)減少，成本降低。

2.2比例適當(dāng)調(diào)整的原則

在普通建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)是對扭曲現(xiàn)象進(jìn)行處理，由于建筑區(qū)域?qū)袅ο禂?shù)有嚴(yán)格的要求，如果比例調(diào)整不當(dāng)或者存在其他現(xiàn)象，勢必影響結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用。這種不合理的體系設(shè)計(jì)必然會導(dǎo)致樓宇出現(xiàn)扭曲的情況。如果剪力墻結(jié)構(gòu)無法滿足位移的設(shè)計(jì)要求，則要依據(jù)豎向構(gòu)件的剛度，對其進(jìn)行調(diào)整，注意滿足樓層間最大位移以及樓層高的比例要求。

2.3剪力墻的調(diào)整原則

在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需要對剪力墻的高度進(jìn)行掌握，如果跨度小于2.5，會出現(xiàn)彎矩的情況，因此結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)需要超過2.5.同時需要注意的是，剪力墻的連梁跨高比要進(jìn)行有效規(guī)劃。在保證剪力墻剛度不變的前提下，如果高度比例為5:6，則說明應(yīng)力體系超過限定值的要求。在后續(xù)設(shè)計(jì)階段，需要保證施工質(zhì)量，滿足建筑工程成本投入要求。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用

3.1剪力墻設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

剪力墻在設(shè)計(jì)過程中要以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和空間設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，保證設(shè)計(jì)的對稱性。在地震頻發(fā)以及其他惡劣的環(huán)境下，可行性比較高。在實(shí)際施工階段，需要對施工方案進(jìn)行分析，以實(shí)際行為指導(dǎo)作為基礎(chǔ)，要避免出現(xiàn)單方向剪力墻的設(shè)置，實(shí)踐證明，只有保證剪力墻的平穩(wěn)分布，才能切實(shí)提升施工質(zhì)量。尤其是在地震頻發(fā)的區(qū)域，剪力墻對鋼度受力有嚴(yán)格的要求，要確定厚度，合理進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)階段要充分利用平面內(nèi)部剛度，對承載力進(jìn)行掌握，按照結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造的模式的要求入手，此外需要對剪力墻以及平面外的梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行半剛接設(shè)計(jì)[3]。

3.2剪力墻厚度和配筋

在前期設(shè)計(jì)過程中，剪力墻的厚度和配筋問題是施工關(guān)鍵，為了使其滿足剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，需要做好厚度和配筋問題，提前對強(qiáng)度和要求進(jìn)行掌握。如果高層抗震系數(shù)為1或者2級，對底部位置強(qiáng)化后，可以將其控制在200mm以上。如果對高層的抗震要求是3、4級的話，不應(yīng)小于層高或者無支長度的1/20，剪力墻的厚度要根據(jù)結(jié)構(gòu)和受力要求確定。

3.3剪力墻配筋設(shè)計(jì)

剪力墻的厚度需要結(jié)合實(shí)際抗震要求確定，在配筋設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)抗震等級確定。根據(jù)施工具體要求可知，配筋率是固定的，如果高層建筑的抗震系數(shù)為4級，則分布的配筋率不能少于0.25%，高層設(shè)計(jì)過程中，配筋率為0.20%左右。此外在整體設(shè)計(jì)過程中，對配件和設(shè)備也有一定的要求，要按照抗震要求和剛度進(jìn)行調(diào)整，保證其安全性。

3.4剪力墻的邊緣構(gòu)造設(shè)計(jì)

在現(xiàn)階段，剪力墻施工設(shè)計(jì)取得了突出的成就，在邊緣施工中可以適當(dāng)增加端柱，以邊緣構(gòu)件作為基礎(chǔ)，為了提升抗震性能，要提前對受力現(xiàn)象進(jìn)行掌握，做好受力體系的測量工作。由于本身構(gòu)造比較特殊，要對水平受力以及內(nèi)力等進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)裂縫的情況。由于墻體本身破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，在設(shè)計(jì)過程中要適當(dāng)減少剛度，按照要求和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升建筑體系的設(shè)計(jì)質(zhì)量[4]。

結(jié)束語

近些年來我國高層建筑取得了突出的成就，對建筑系統(tǒng)的安全性有了更高的要求。設(shè)計(jì)人員要掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求，以區(qū)域性剪力墻設(shè)計(jì)指標(biāo)為例，合理選擇剪力墻的厚度和配筋率，進(jìn)而保證建筑整體的安全性和可靠性。

[1]張舉濤.8度地震區(qū)高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的判別及設(shè)計(jì)探討[J].土木工程學(xué)報(bào),2011,09(12):65-70.

[2]戴亞鵬.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)分析[J].山西建筑,2015,04（02）:36-37.

[3]鄭鵬.剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用論述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017,03（02）:248.

[4]陳鐵文.對高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些問題的思索[J].建材與裝飾,2016,26（12）:100-101.

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1007-6344（2017）06-0091-01