建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)應用與設計

(常德市天城規(guī)劃建筑設計有限公司 湖南 常德 415000)

隨著建筑高度與體量的持續(xù)增大，越來越多的建筑采用剪力墻來承受水平荷載，水平荷載主要由風荷載和地震作用產(chǎn)生，剪力墻的合理布置，能防止結(jié)構(gòu)因水平荷載而發(fā)生剪切破壞，現(xiàn)實意義突出。但其對設計有著較高的要求，設計水平直接決定應用效果，要引起足夠重視。

一、剪力墻介紹

剪力墻還可稱作結(jié)構(gòu)墻、抗風墻與抗震墻，其作用在于承受由地震或風荷載等造成的水平、豎向荷載，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切破壞。剪力墻主要分為兩種形式，即筒體剪力墻與平面剪力墻。其中，平面剪力墻經(jīng)常用在以下結(jié)構(gòu)體系：無梁樓蓋、框架與升板結(jié)構(gòu)。為了提高某一結(jié)構(gòu)的強度與剛度，增強抗倒塌性能，可根據(jù)實際情況采取現(xiàn)澆或預制工藝形成剪力墻。采用現(xiàn)澆工藝的剪力墻一般和柱及周邊梁同時進行澆筑，具有良好的整體性與可靠性。筒體剪力墻常用在以下結(jié)構(gòu)體系：懸吊與高聳結(jié)構(gòu)，此外高層建筑也正越來越多的采用這種剪力墻，它由建筑中的設備間、樓梯間等的間隔墻圍成，外壁都是采用現(xiàn)澆工藝而成的墻體，相較于平面剪力墻，筒體剪力墻具有更大的強度與剛度，能承受很大水平荷載[1]。

建筑墻體若按受力特征進行分類，則可分為兩種，即剪力墻與承重墻，二者有本質(zhì)上的差別。其中，承重墻主要承受豎向荷載；而剪力墻主要承受水平荷載。對于抗震設防區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)，其水平荷載一般由地震產(chǎn)生，這也是剪力墻被稱為抗震墻的原因。按材料可將剪力墻分成以下幾種：一，鋼板剪力墻；二，鋼筋混凝土剪力墻；三，配筋砌塊剪力墻。在實際情況中，大多采用鋼筋混凝土剪力墻。

二、剪力墻分類與特點

(一)剪力墻分類

1.整體剪力墻

當剪力墻墻體上沒有洞口，或洞口數(shù)量與大小都很小，達到可以忽略的程度時，即屬于整體剪力墻。規(guī)范中給出了更精確的整體剪力墻判別依據(jù)：如果墻體洞口總面積在其側(cè)面積15%以內(nèi)，同時洞口之間的凈距離和洞口到墻體邊緣的凈距離都超過洞口長邊大小，則此墻屬于整體剪力墻。

2.小開口整體剪力墻

當墻體洞口略大于整體剪力墻時，由于在墻肢當中已經(jīng)有局部產(chǎn)生彎矩，所以認為這種墻體屬于小開口整體剪力墻。

3.連肢剪力墻

當墻體上存在數(shù)列洞口，同時洞口較大時，由于墻體受力可認為是經(jīng)洞口連梁相連的多個墻肢，所以稱其為連肢剪力墻(連梁的凈跨和截面高度比不能超過5，而且連梁高度要在400mm以上)。

4.框支剪力墻

如果底層需布置大空間，由框架結(jié)構(gòu)為上部墻體提供支撐，則這種墻體即為框支剪力墻。要注意的是，在部分地區(qū)這種剪力墻是不能單獨設置的[2]。

(二)剪力墻特點

短肢剪力墻，即墻肢長度在自身厚度4-8倍范圍內(nèi)的剪力墻，類型多樣，如L型、Z型、T型等，其特點主要有：充分考慮建筑平面，在間隔墻處對豎向構(gòu)件進行布置，避免了使用功能之間產(chǎn)生沖突；墻體數(shù)量與肢長可根據(jù)要求選定，即抗側(cè)力要求；布置靈活，有很多可選方案；用于連接墻體的梁，可根據(jù)墻肢具體位置設置在間隔墻的豎向平面中，具有隱蔽性。

三、剪力墻設計

(一)平面布置

剪力墻必須沿平面軸線進行布置。當平面為T型、矩形與L型時，應沿保持正交關系的主軸進行布置；當平面為Y型、三角形時，可沿墻體的三個方向進行布置；當平面為弧形、正多邊形或圓形時，應沿其環(huán)向進行布置。對于單片剪力墻而言，其長度不得太大：如果剪力墻長度過大，則會縮短結(jié)構(gòu)周期，不利于結(jié)構(gòu)設計經(jīng)濟性；剪力墻只有在受彎時才能充分發(fā)揮延性，所以墻體應當是高而細的，一旦長度較大，剪力墻將變成低寬，抗剪力減弱，整體呈脆性，對抗震極為不利。因此，在剪力墻長度較大時，需要借助連梁對其進行分段，將每段高寬比控制在2以上，墻肢寬度不能超過8m，以此使墻肢受控于受彎承載力，并發(fā)揮豎向筋應有作用。在進行內(nèi)力計算時，各墻段均按單獨剪力墻實施計算。設計初期就要確定剪力墻最佳數(shù)量，遵循合理、對稱和均勻的基本原則，當開間為6.0-7.0m時，屬于大開間，優(yōu)于小開間，因為可以減少材料消耗，并增加可用面積。

(二)豎向布置

建筑的剪力墻在豎向上應做到連續(xù)，不能出現(xiàn)中斷。如果剪力墻豎向不連續(xù)，則會產(chǎn)生剛度突變，后果嚴重。如果建筑頂層不設置剪力墻，則其它部位上的剪力墻必須進行構(gòu)造加強；如果建筑底層不設置剪力墻，則必須設置轉(zhuǎn)換層。為防止剛度突變的產(chǎn)生，墻厚需按階段變化，厚度減小的幅度不能超過50-100mm范圍，也不能太大，確保剛度變化的連續(xù)性與均勻性。此外還要注意，無論是剪力墻厚度變化還是混凝土強度變化，都要錯開樓層。當剪力墻厚度發(fā)生變化時，應在墻體兩側(cè)同時進行內(nèi)收，電梯間的墻體與外墻除外。對于剪力墻的配筋率，在設計中應按表1要求確定[3]。

表1 剪力墻配筋率要求

四、結(jié)束語

通過以上分析可以得出，剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位，是承擔水平荷載的主要結(jié)構(gòu)體系，其作用與重要性不亞于承重墻，在高層建筑和有地震設防要求的地區(qū)得到了廣泛應用。在設計時，應做到橫向分段，豎向連續(xù)，以保證剪力墻發(fā)揮最大化作用。

【參考文獻】

[1]許曉冬.建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)設計的應用分析[J].黑龍江科技信息，2014(23):251.

[2]曹彬，李銘.高層建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)的要點分析[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013(22):65.

[3]趙宇.剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用分析[J].科技傳播，2012(17):45-46.