建筑剪力墻結構工程設計的應用分析

段巨平

摘 要：建筑剪力墻結構工程建設目的是防止建筑結構遭到剪切破壞。并且建筑剪力墻結構工程具有抗側剛度大，能有效的減少側移，而且具有較好的抗震性能等優點，為了充分發揮其作用，本文概述了建筑剪力墻結構工程，闡述了建筑剪力墻結構工程設計要求，對建筑剪力墻結構工程設計的應用進行了探討分析。

關鍵詞：建筑剪力墻結構工作；結構設計；要求；應用

1 建筑剪力墻結構工程的概述

剪力墻結構工程是指用來承受風荷載或者地震作用引起的水平荷載的墻體，其在現代建筑結構工程建設中應用非常廣泛。建筑剪力墻結構不僅具有抗側剛度大，能有效的減少側移，而且具有較好的抗震性能等優點.建設剪力墻的主要目的是防止建筑結構遭到剪切破壞。為了保證房屋及構筑物的堅固性，剪力墻的建筑材料一般選用鋼筋混凝土。由于建筑剪力墻結構具有抗側剛度大、用鋼量小以及抗震性能強等優點，目前已經在我國建筑結構設計中得到了較為廣泛的應用。

2 建筑剪力墻結構工程設計要求的分析

建筑剪力墻結構工程設計的要求主要體現在：（1）調整樓層之間最小剪力系數的要求。首先，在施工的過程當中，為了降低房屋及構筑物的自身重量，進一步增強建筑物的抗震能力，應該在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩40%以內的前提之下，盡量控制剪力墻的數量。其次，在遵循上一前提的基礎之上，對剪力墻進行大開間處理，使得建筑剪力墻結構的側向剛度變得更好。這樣，建筑樓層之間的最小剪力系數將得到有效的控制，有效地降低了建筑工程成本。（2）合理調整剪力墻連梁超限的要求。剪力墻的跨高比小于2.5，可能會出現剪力和彎矩超過相應的規定限度的現象。因此，建筑剪力墻結構工程設計還應該遵循建筑剪力墻結構的連梁跨高比大于2.5的原則。應該注意的是，剪力墻的連梁跨高比也不是越大越好，例如：在保證剪力墻連梁剛度不發生變化的前提下，當剪力墻的連梁跨高比在5～6之間的時候，剪力墻的剪力或者彎矩就會出現超出規定限值的現象，勢必導致建筑剪力墻結構出現異常。因此在建筑剪力墻結構工程設計過程中，必須對剪力墻連梁的超限情況進行調整，一方面保證剪力墻施工質量，一方面控制建筑工程資金成本投入。（3）調整樓層之間最大位移和樓層高之間比例的要求。在建筑剪力墻結構的設計過程中，設計的重點主要集中在對樓層之間的扭轉變形和剪切變形的處理上。建筑物的剪切變形處理是用豎向構件的數量進行控制的。因此，一旦豎向構件的數量過多，剪力墻的剪重比例勢必變得偏大。這種不合理的建筑剪力墻結構工程設計將直接導致建筑樓層之間的扭轉變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，建筑剪力墻結構同樣難以滿足建筑物樓層之間發生位移的需要。因此在建筑剪力墻結構工程設計中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構件的剛度進行調整，還應該盡可能地減少樓層之間的扭轉變形，這就需要注意調整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。

3 建筑剪力墻結構工程設計的應用分析

3.1 某建筑工程概況

某建筑工程地表無不良地質現象，設計使用年限為50年，建筑耐火等級為二級。抗震設防烈度為七度，主體為剪力墻結構，裙房為框架結構。地基基礎設計等級為乙級，主體為筏板基礎，裙房為柱下獨立基礎和墻下條形基礎。主體為地上12層帶1層地下室，右邊裙房為地上1層帶1層地下室，前邊裙房為地上1層。

3.2 剪力墻基礎設計的應用分析

建筑剪力墻體系一般均設置地下室，其基礎多采用筏板基礎。合理選擇筏板厚度及邊緣挑出長度也直接影響結構整體安全和工程造價。該工程上部12層帶1層地下室，根據勘察報告，取筏板厚為1000mm，經細算后筏板可減至800mm，經濟性明顯。因此，基礎選型應作方案比較，才能選定經濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值，對小高層來說一般筏板厚初選時可按樓層數計，即每層按50mm厚增加。如12層建筑則初選可取600mm厚試算，試算后根據筏板配筋情況調整筏板厚度。由于考慮地下室的使用合理性，常規采用設置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用非常重要，但也給施工帶來了不少麻煩，甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層，長寬均達百米以上，中間就設置幾條后澆帶。目前可采用添加劑以補償混凝土的因水化熱引起膨脹與收縮，或采用纖維混凝土等方法在一定范圍內可不設或少設后澆帶，并且對所設后澆帶采取必要的保護和加強措施。該工程長50.75m，大于規范要求的45m，故應用筏板基礎采后澆帶來解決結構超長的問題。

3.3 剪力墻結構設計的應用分析。

具體體現在：（1）合理布置剪力墻。剪力墻的布置必須均勻合理，使整個建筑物的質心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。在結構布置應避免“一”字形剪力墻，若出現則應盡可能布置成長墻；應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件時兩個方向均應布置成長墻；規范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍及8倍以下為短肢墻，大于8倍則為普通墻。該工程剪力墻布置后，剛心和質心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大減小了扭轉效應；主梁擱置在剪力墻上的，在相應部位設置暗柱，以控制剪力墻平面外的彎矩。（2）剪力墻配筋及構造。第一、剪力墻配筋。該工程剪力墻一層墻厚為250mm，其余地面以上墻厚均為200mm，水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。六層以下水平筋Φ10@200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用Φ6@400拉筋；六層以上Φ8@200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用Φ6@600拉筋。地下部分外圍墻體豎向配筋14@200為主要受力鋼筋，水平筋則構造配置，該工程均取12@150。地下部分墻體配筋大多由水壓力、土壓力產生的側壓力控制，簡化計算后由豎向筋控制。為增大計算墻體的有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。第二、剪力墻邊緣構件的設置。相關研究表明，鋼筋混凝土設置邊緣構件后與不設邊緣構件的矩形截面剪力墻相比，其極限承載力提高約40%，耗能能力增大20%，且增加了墻體的穩定性，因此一般一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件；其余剪力墻應按《高規》設置構造邊緣構件。有工程技術人員對某具體工程計算結果中在墻肢軸壓比小于0.25情況下計算配筋僅為構造配筋，而約束邊緣構件配筋則高達40c㎡，造成設計時鋼筋配置困難，施工難度更大，所以對剪力墻的配筋應首先區分剪力墻的受力特性及類別，即普通剪力墻（長墻）、短肢剪力墻、小墻肢和一個方向長肢墻而另一方向屬短肢墻來區別對待。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%；對于短肢剪力墻，應按《高規》控制配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應嚴格按《高規》控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計。

4 結束語

綜上所述，城市化建設的不斷推進，使得高層建筑不斷增多，剪力墻結構作為高層建筑主要的結構形式，其憑借其良好的抗震及抗風性能，在建筑結構設計中具有重要作用。因此對建筑剪力墻結構工程設計的應用進行分析具有重要意義。

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