建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

文/王黎 浙江經(jīng)緯工程設(shè)計(jì)有限公司 浙江杭州 310000

辛宇 凌云環(huán)境建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310000

隨著我國科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步和穩(wěn)步提高，現(xiàn)代高層建筑正在朝著多元化的功能方向發(fā)展，人們對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更加嚴(yán)格的要求，普通框架已經(jīng)不能滿足實(shí)際的建設(shè)需要，為了提高建筑的安全性，并使建筑總高度不斷突破，剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于建筑中，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行合理分析，從根本提高設(shè)計(jì)水平，使建筑質(zhì)量可以滿足實(shí)際的發(fā)展需要，使建筑質(zhì)量不斷提升。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)近些年來被廣泛應(yīng)用于高層建筑中，這種結(jié)構(gòu)體系大幅度的提高了建筑允許的最大適用高度。由于剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻部分在整個(gè)工程造價(jià)中的占比較大，同時(shí)施工技術(shù)也比較復(fù)雜，如果不能進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，將會(huì)造成工程成本的增加，同時(shí)如果剪力墻數(shù)量或者布置不合理，還可能影響建筑物的安全性和使用舒適性[1]。在現(xiàn)代高層建筑的設(shè)計(jì)中，建筑物的抗震性能已經(jīng)成為設(shè)計(jì)中的主要考慮因素。為了能夠有較好的抗震性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)體系具有適宜的側(cè)向剛度，平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，且兩個(gè)方向的側(cè)向剛度不宜相差過大，以避免兩向動(dòng)力特性的過大差異。對(duì)于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理控制剪力墻部分承受的地震傾覆力矩在結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩中的占比，以及框架和剪力墻的剪力分?jǐn)偙?。在滿足抗震要求的前提下，能有較好的經(jīng)濟(jì)性。

在應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)或者框架剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意兩種結(jié)構(gòu)體系所適用的最大建筑高度。對(duì)于剪力墻墻肢的高度和厚度要求比較嚴(yán)格，應(yīng)按照規(guī)范要求取值，并且特別注意對(duì)底部加強(qiáng)區(qū)的加強(qiáng)處理。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，在規(guī)定的水平力作用下，結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值不盡相同，結(jié)構(gòu)性能也有較大的差別。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)依據(jù)傾覆力矩的比值確定該結(jié)構(gòu)相應(yīng)的適用高度和構(gòu)造措施等。確定傾覆力矩比時(shí)，應(yīng)按框架和剪力墻組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際輸入和計(jì)算。并根據(jù)計(jì)算所得的框架和剪力墻的實(shí)際傾覆力矩比例，來確定框架部分和剪力墻部分各自的抗震等級(jí)。

剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該靈活進(jìn)行運(yùn)用。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑的平面布置格局，在合適的位置布置剪力墻，既能滿足建筑使用要求，又能保證結(jié)構(gòu)的安全性。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

2.1 合理定位剪力墻結(jié)構(gòu)

如果想從根本上提升剪力墻的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)該對(duì)剪力墻進(jìn)行正確的布置，宜沿兩個(gè)主軸方向或其他方向雙向布置，以使建筑具有適宜的側(cè)向剛度。在剪力墻布置時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)的原則和規(guī)定，應(yīng)使剛心可以與質(zhì)心盡量吻合。對(duì)扭矩進(jìn)行控制和約束[4]。內(nèi)外剪力墻應(yīng)該處于垂直的狀態(tài)，剪力墻的肢截面不能過于繁瑣，應(yīng)該保持簡(jiǎn)單、明了，滿足實(shí)際的建筑需要。應(yīng)避免因剪力墻布置造成的結(jié)構(gòu)上、下層剛度的突變。對(duì)剪力墻上的洞口應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的規(guī)則化處理，剪力墻的門窗洞口宜上下對(duì)齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。洞口設(shè)置應(yīng)合理，避免使墻肢剛度相差過大。剪力墻的內(nèi)收和外挑距離應(yīng)該控制在合理的范圍內(nèi)。

2.2 大墻肢處理

對(duì)于形狀比較長的剪力墻在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)對(duì)其延性進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，避免剪力墻在進(jìn)行剪切時(shí)墻體表面遭受破壞。當(dāng)強(qiáng)度和長度都比較短時(shí)，因?yàn)槭軓澯绊懚霈F(xiàn)的裂縫也不會(huì)很寬，可以真正發(fā)揮墻體的作用。針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)而言，剪力主要就是墻肢進(jìn)行承受，當(dāng)墻肢發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)時(shí)，很容易對(duì)墻體造成破壞，需要采取切實(shí)有效的措施進(jìn)行處理，避免質(zhì)量問題的發(fā)生[5]。故此，在實(shí)際施工過程中，對(duì)于長墻肢應(yīng)該開洞，再用填充墻進(jìn)行砌筑，將長墻肢變成短墻肢。

2.3 墻體配筋

在對(duì)剪力墻進(jìn)行配筋時(shí)應(yīng)該合理進(jìn)行控制，才能從根本保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為建筑企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)收益，剪力墻結(jié)構(gòu)不僅數(shù)量繁多，涉及范圍也比較寬廣，在進(jìn)行具體配筋時(shí)，對(duì)于不同方向的配筋應(yīng)該放在不同的位置，同時(shí)需要按照最小配筋率進(jìn)行計(jì)算。如果選擇雙向鋼筋網(wǎng)片，保護(hù)層厚度不能超過三十厘米，避免墻體配筋出現(xiàn)資源浪費(fèi)的問題。使剪力墻無論在任何方向，都能具有較好的抗彎性能，當(dāng)前形勢(shì)下剪力墻在超高層建筑中主要就是構(gòu)造配筋，不過在進(jìn)行配筋時(shí)，邊緣構(gòu)件的配筋需要按照最小的配筋率進(jìn)行配筋。結(jié)合相關(guān)規(guī)定和要求，將鋼筋設(shè)置于比較脆弱的部分，同時(shí)如果豎向配筋數(shù)量較多，需要及時(shí)加強(qiáng)抗彎強(qiáng)度，從根本保證剪力墻的抗震能力。

2.4 剪力墻連梁（LL）超筋的處理

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)連梁超筋進(jìn)行針對(duì)性的處理，對(duì)剪力和剪壓進(jìn)行合理的控制，使其符合實(shí)際的設(shè)計(jì)需要，避免連梁超筋問題的出現(xiàn)。對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)來說，一般在樓層三分之一高度比較容易出現(xiàn)連梁超筋問題，如果墻體較長，位置就會(huì)發(fā)生變化，在中部位置比較常見，如果墻段墻肢截面高度大小存在差異，連梁超筋問題也會(huì)在墻肢部分出現(xiàn)。剪切之所以會(huì)發(fā)生形狀變化，主要就是因?yàn)槭艿郊袅B梁的影響，如果剪力墻連梁尺寸不能保持統(tǒng)一，需要對(duì)連梁截面高度進(jìn)行控制，使其更加科學(xué)、規(guī)范。對(duì)于連梁彎矩和剪力應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，使剪力墻的抗震性能更加良好。如果連梁因?yàn)檎駝?dòng)的影響，出現(xiàn)不同程度的皮壞，不能保證墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要保持墻肢的獨(dú)立，同時(shí)對(duì)其應(yīng)力進(jìn)行深入的分析和研究，根據(jù)科學(xué)計(jì)算會(huì)得出墻肢的最大內(nèi)力，在根據(jù)內(nèi)力進(jìn)行具體的配筋。

結(jié)論：

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中比較關(guān)鍵的組成部分，具有非常廣泛的應(yīng)用空間。從設(shè)計(jì)方面來說，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局和安排，從整體方面進(jìn)行分析和評(píng)估，對(duì)建筑質(zhì)量提供保證。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷更新自己的知識(shí)，擁有先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，從多個(gè)角度考慮問題，提升剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性和有效性，進(jìn)而促進(jìn)建筑工程的發(fā)展和完善。