建筑設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

孫野

【摘 要】現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的提高。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，促進(jìn)了高層建筑行業(yè)的發(fā)展。高層建筑物數(shù)量的攀升是肉眼可見的，這也同樣是人們追求生活質(zhì)量的體現(xiàn)。鋼筋混凝土剪力墻的抗側(cè)剛度大，整體性好，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也良好。因此在居民房屋的建造設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛。想要鋪設(shè)優(yōu)質(zhì)的剪力墻，就應(yīng)當(dāng)對(duì)剪力墻的基本構(gòu)造要求和設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了解。本文就剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開討論和分析。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

現(xiàn)今，高層建筑建設(shè)應(yīng)用逐步成為現(xiàn)代建筑建設(shè)發(fā)展的主要方向，為更好地適應(yīng)建筑市場(chǎng)發(fā)展環(huán)境，提高高層建筑質(zhì)量，做好建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析研究尤為必要，尤其是針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)探究，是解決現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及安全性等有關(guān)問題的有效途徑。

一、建筑工程的剪力墻結(jié)構(gòu)

1.剪力墻結(jié)構(gòu)的含義

建筑工程中的剪力墻結(jié)構(gòu)屬于一種重要的承重結(jié)構(gòu)。建筑物在設(shè)置墻體的時(shí)候，能夠有效地抵消所存在的水平作用力，并且剪力墻能有效地分割開建筑空間。在建筑結(jié)構(gòu)里面能承受豎向荷載、風(fēng)荷載以及水平地震的主要受力構(gòu)件指的就是剪力墻結(jié)構(gòu)。對(duì)建筑工程來說，通過使用剪力墻能夠顯著降低由于荷載以及地震所產(chǎn)生的安全隱患，這樣可以使建筑質(zhì)量得到更加可靠的保障，并且可以使人身財(cái)產(chǎn)安全得到保障。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候剪力墻結(jié)構(gòu)的承受力以及結(jié)構(gòu)形狀和形狀板所存在的差異不大，并且剪力墻的受力情況和柱子的受力情況也沒有較大的差異，不過還是有一份的結(jié)構(gòu)存在差異。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)種類

由于剪力墻的受力特點(diǎn)以及變形狀態(tài)存在一定的差異，因此在剪力墻上進(jìn)行開洞候也會(huì)產(chǎn)生一定的差異。通過對(duì)開洞的研究，能夠?qū)⒓袅M(jìn)行分類，其中包括：整體墻、壁式框架、聯(lián)肢墻型剪力墻等，其中這樣幾種剪力墻的特點(diǎn)有：（1）整體型剪力墻。所謂的整體剪力墻指的就是沒有洞口或是有固定的洞口數(shù)量的剪力墻，不過整體剪力墻在進(jìn)行開洞時(shí)，洞口的面積需控制在墻體面積的15%內(nèi)，并且洞孔長邊尺寸需小于洞口的凈距和洞口到墻體邊緣的凈距，在這個(gè)時(shí)期洞口所造成的影響可以不用考慮。整體剪力墻由于受到了水平荷載力，所以能當(dāng)作整體的截面懸臂構(gòu)件，接著就是需要按照有關(guān)的公式來計(jì)算懸臂梁的內(nèi)力以及變形情況，確保剪力墻有著一定的承載力，并且需要防止因?yàn)樗胶奢d力進(jìn)而產(chǎn)生反彎的情況。（2）壁式框架剪力墻。壁式框架剪力墻里的開洞尺寸是較大的，墻肢以及連梁是較明顯的，并且墻肢較寬，并且連梁高度較高，墻肢以及連梁相連的部分比較容易產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)區(qū)，并且節(jié)點(diǎn)區(qū)的尺寸較大，進(jìn)而產(chǎn)生一定的剛性部分。壁式框架剪力墻由于受到了水平荷載力，所以因剪切變形所造成的影響以及梁柱節(jié)點(diǎn)處的剛性部分可以被忽略掉。接著就是能夠選擇D值法來研究內(nèi)力的情況，在進(jìn)行研究的過程中需要預(yù)先改正反彎點(diǎn)的高度以及正壁柱的D值，如此可以得到更加準(zhǔn)確的值。（3）聯(lián)肢墻型剪力墻。所謂的聯(lián)肢剪力墻指的就是洞口成列布置的墻體，聯(lián)肢剪力墻中的墻肢以及連梁的形成是比較明顯的，并且墻壁里面的洞口所呈現(xiàn)的分布形式就是直線分布。由于受到了水平荷載力，所以在墻體上面會(huì)出現(xiàn)彎曲變形的情況，并且墻肢會(huì)因?yàn)槭艿剿胶奢d力的影響進(jìn)而彎曲變形的情況，由于在彎矩圖處因?yàn)橛兄^高的穩(wěn)定性，所以不會(huì)因?yàn)榇嬖谒阶饔昧M(jìn)而出現(xiàn)變形的情況。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.位置選定原則

剪力墻一般是要遵守一定的原則來選取位置的，首先是要均勻分布在建筑的縱橫兩側(cè)，然后再在一些類似于屋頂或者其他形狀曲折多變的地方，在設(shè)計(jì)時(shí)就減少剪力墻的分布；在水平布置中要盡量遵循對(duì)稱原則，如果實(shí)在無法對(duì)稱，那就盡可能讓中心接近；在剪力墻上開洞時(shí)要切記要把洞開在中部，避開墻根等地方，防止安全性降低。

2.間距和厚度設(shè)置原則

剪力墻有一個(gè)最大間距范圍，其最大間距都要在這個(gè)范圍當(dāng)中，才能在保證了屋頂?shù)膫?cè)面剛度一定時(shí)，樓蓋平面在水平受力過大的情況下不容易彎曲變形；厚度的取值則要通過各種指標(biāo)原則計(jì)算確定，這與抗震等級(jí)下的混凝土厚度比是不同的原則，同時(shí)還要滿足剪力墻的穩(wěn)定性原則和結(jié)構(gòu)性原則，最后就是要遵循《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）中的一些強(qiáng)制性要求來確定厚度。

3.墻肢長度確定原則

一般來說，墻肢長度的確定要是情況而定的，但大多數(shù)是≤8m的，因?yàn)檫@樣子太長，容易折斷比較危險(xiǎn)，當(dāng)然肢長也不能太短。有一個(gè)確認(rèn)方法就是把肢長長度確定為厚度的8倍多，而且剪力墻整體長度也應(yīng)≤4m。如果確實(shí)需要設(shè)計(jì)較長的墻體，那么可以使用在墻上開洞的方法使墻體增長，只要比值>2，所開的洞尺寸合適那么墻體就不容易被破壞，也達(dá)到了目的。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用分析

1.加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)位置確定工作

相關(guān)人員要想將剪力墻結(jié)構(gòu)順利應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就需要加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)位置確定工作，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)位置確定時(shí)遵循“均勻?qū)ΨQ性”原則，讓剪力墻面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心可以順利重合，減少誤差。與此同時(shí)，相關(guān)人員在確定剪力墻位置時(shí)還需要保證剪力墻肢截面規(guī)矩、簡單，滿足建筑工程美觀性需求。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用中加強(qiáng)大墻肢處理工作

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，城市居民在剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中更加注重剪力墻延伸性需求，在此種情況下，相關(guān)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就需要加強(qiáng)大墻肢處理工作，具體可以從以下幾個(gè)方面展開：①相關(guān)人員在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)墻體長度較長的剪力進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，滿足其承載力要求，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行分層間隔設(shè)計(jì)，將其分割成均勻、獨(dú)立的各個(gè)部分，提升建筑結(jié)構(gòu)承載能力。②相關(guān)人員進(jìn)行大墻肢處理工作時(shí)，還需要根據(jù)墻段長度調(diào)整期受彎產(chǎn)生的裂縫寬度，保證剪力墻的大墻肢可以充分發(fā)揮墻體配筋的支撐作用，滿足建筑結(jié)構(gòu)的整體需求。③相關(guān)人員在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要展開工洞設(shè)計(jì)工作，在施工時(shí)墻上留洞，并精確計(jì)算出每一混凝土墻面的鋼筋能力，然后再進(jìn)行施工，完工時(shí)砌填填充墻，把長墻肢分成短墻肢，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的大墻肢處理工作質(zhì)量。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋配置

剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋配置設(shè)計(jì)首先要綜合剪力墻主體墻面厚度數(shù)據(jù)。如墻體實(shí)際厚度小于14厘米，則才鋼筋配置方面應(yīng)選用雙排筋設(shè)計(jì)方案，若墻體厚度達(dá)到40厘米以上，則要采用三排布局方面，通常70厘米以上的剪力墻墻體設(shè)計(jì)，需采用四排鋼筋配置設(shè)計(jì)，以免鋼筋配置平衡強(qiáng)度不足，導(dǎo)致剪力墻受力失衡，從而使后續(xù)階段剪力墻墻面出現(xiàn)列橫及內(nèi)部鋼筋彎曲問題。不同的建筑抗震等級(jí)設(shè)計(jì)，所選用的鋼筋配置方案不盡相同，尤其要注重對(duì)剪力墻豎向及水平鋼筋布置配筋率的控制，實(shí)際數(shù)值要達(dá)到0.2%左右，鋼筋直徑需要在保障剪力墻基礎(chǔ)承載力的基礎(chǔ)上，盡可能的選擇大直徑鋼筋材料。例如在鋼筋配置方面，選用8毫米直徑鋼筋，實(shí)際間距控制要大于30厘米，避免鋼筋結(jié)構(gòu)間的互相干擾，針對(duì)抗震部位設(shè)計(jì)鋼筋配筋率應(yīng)達(dá)到0.3%-0.4%階段，必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行增加。

四、結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作具有系統(tǒng)性的特點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，要以建筑的安全性為主，給予人員以安全保證。嚴(yán)格按照國家規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)到建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的重要性，分析建筑結(jié)構(gòu)安全性的主要影響因素，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的現(xiàn)狀出發(fā)，提高我國建筑工程的安全性。

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