建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)的應(yīng)用

唐煥榮 楊琪

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，人們對(duì)建筑質(zhì)量提出了更高的要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平成為衡量建筑質(zhì)量的一大重要因素。剪力墻結(jié)構(gòu)由于具有抗震、抗側(cè)剛性等優(yōu)勢(shì)，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)的比例成分日益增高。本文主要探索了剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建筑結(jié)構(gòu);應(yīng)用

1 剪力墻的概念

剪力墻是建筑物用來抵抗側(cè)向壓力和承受豎向重力的墻體，縱向貫穿整棟建筑，是建筑物的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于高層建筑領(lǐng)域，在保障建筑穩(wěn)定安全和抗災(zāi)能力方面發(fā)揮著舉足輕重的地位。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的種類

2.1 有壁式框架的剪力墻

這種剪力墻的特點(diǎn)是洞口的尺寸比較大，墻肢線剛度與連梁線剛度非常接近，剪力墻在受力后呈現(xiàn)剪切型，這種受力特點(diǎn)和框架結(jié)構(gòu)非常相似。在高層建筑中采用這種剪力墻容易出現(xiàn)反彎點(diǎn)，在樓層處反彎圖也有可能發(fā)生突變。

2.2 截面剪力墻或者實(shí)體墻

這里所說的截面剪力墻是指墻體不開洞或者所開洞的面積不超過15%。這種類型的剪力墻在受力后的變形主要呈現(xiàn)為彎曲型，整體上看這種剪力墻像是一個(gè)懸壁墻，彎矩圖上既不存在反彎點(diǎn)，也不發(fā)生突變。

2.3雙肢或者多肢剪力墻

這一類型的剪力墻的特點(diǎn)是開口比較大，而且洞口一般成列分布。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

3.1 剪力墻連梁超限的調(diào)整原則

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般來說，連梁的跨高比應(yīng)該大于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的連梁，在設(shè)計(jì)過程中就容易造成剪力墻的彎矩現(xiàn)象，嚴(yán)重超出限值。在《高規(guī)》中對(duì)剪力墻的跨高比就有明確規(guī)定，對(duì)于跨高比高于或等于5 的連梁，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要以框架梁為依據(jù)，不能隨意折減其連梁的剛度。當(dāng)跨高比處于5～6之間時(shí)，必須對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減，從而避免出現(xiàn)剪力超出限制或者連梁出現(xiàn)彎矩等現(xiàn)象。因此，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑企業(yè)必須合理利用該明文規(guī)定，不僅能夠有效增強(qiáng)建筑物的安全性和可靠性，還能節(jié)約建筑成本，為建筑企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.2 調(diào)整建筑物樓層之間的最小剪力系數(shù)的原則

在建筑施工過程中，為了達(dá)到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，應(yīng)該在不超過規(guī)定系數(shù)范圍內(nèi)盡量地減少剪力墻的使用數(shù)量，以便于把樓層的最小剪力系數(shù)控制在設(shè)計(jì)要求所規(guī)范的限制內(nèi)。

3.3 避免剪力墻和平面外梁搭接

剪力墻結(jié)構(gòu)有一個(gè)突出的特點(diǎn)就是其平面內(nèi)剛度和承載力比較大，而平面外剛度和承載力相對(duì)較小。這樣，如果剪力墻和平面外的梁相互連接，墻肢平面外就容易出現(xiàn)彎矩現(xiàn)象，而且，在平常的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員并不會(huì)對(duì)平面外承載力和剛度進(jìn)行驗(yàn)算，因此，為了避免彎矩現(xiàn)象的發(fā)生，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免剪力墻與平面外的梁進(jìn)行搭接，在無法避免的情況下也要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定采取相應(yīng)的防范措施，保證剪力墻與平面外能夠搭接安全。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 剪力墻合理定位

剪力墻最好沿主軸方向或其他方向進(jìn)行雙向布置;對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)特別避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。1）對(duì)一般的矩形、L形、T形等平面則沿著兩條軸線的方向進(jìn)行布置。2）對(duì)于部分j角形平面、Y形平面則可以沿其三個(gè)軸線方向布置。3）對(duì)正多邊形，圓形及弧形平面可沿徑向及環(huán)向布置。總之剪力墻的平面布置應(yīng)本著盡可能均勻、對(duì)稱的原則，盡量使墻面結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心完全重合，從而減少扭矩。而內(nèi)外剪力墻應(yīng)盡量拉通、對(duì)直。剪力墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則。剪力墻的抗側(cè)力剛度不宜過大。為充分發(fā)揮剪力墻的抗側(cè)力剛度和承載能力，增大剪力墻可利用空間，剪力墻的間距不宜太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。判斷結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度與剪力墻數(shù)量的適應(yīng)程度，可以選用經(jīng)驗(yàn)公式T=（0.05―0.06）n，其中n為結(jié)構(gòu)層數(shù)。公式計(jì)算出來的T1值與搭模計(jì)算的周期T2相比較.TI>T2則表示剪力墻偏多，可適當(dāng)減少剪力墻數(shù)或開些適合的大洞來減小墻的剛度，反之則需要增加剪力墻數(shù)量。

4.2 剪力墻厚度確定

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)剪力墻的截面尺寸具體規(guī)定如文獻(xiàn)f“：按一、二級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度.底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應(yīng)小于200mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的l，20，且不應(yīng)小于160ram;按三、四級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應(yīng)小于160mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的1/25，且不應(yīng)小于180ram。”對(duì)于筆者前次設(shè)計(jì)的康定住宅樓，位于9度區(qū)，屬一級(jí)抗震剪力墻，故1、2層底部加強(qiáng)部位剪力墻厚度采用250mm，3～12層剪力墻厚度采用200mm。

4.3 剪力墻中大墻肢處理

剪力墻的結(jié)構(gòu)必須具備延展性，對(duì)于呈細(xì)高狀的剪力墻（高寬比大于2）很容易被設(shè)計(jì)成彎曲破壞的延性剪力墻，這樣一來可以避免受到脆性的剪切破壞。在墻長度較長的情況下，為滿足每墻段的高寬比均大于2，可以通過開洞的方式分割長墻為小而均勻的獨(dú)立墻段。除此以外，在墻段長度較小時(shí)其受彎產(chǎn)生的裂縫寬度較小，可以充分發(fā)揮墻體配筋的支撐作用。而對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)中，存在較少的長度大于8m的大墻肢，在理論計(jì)算中樓層的剪力大部分由這些大墻肢來承受。在發(fā)生地震特別是超烈度等強(qiáng)烈震動(dòng)時(shí)，最容易受到破壞的便是這些大墻肢。小墻肢因沒有足夠的配筋，使整個(gè)墻面結(jié)構(gòu)會(huì)受到全面破壞結(jié)構(gòu)。為避免這種不利現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于超過8m的墻肢長度，可以采取以下兩種處理方法：①開施工洞：殲施工洞即在施工時(shí)墻上留洞，完工時(shí)砌填填充墻，把長墻肢分成短墻肢。②開計(jì)算洞：是指在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)設(shè)有洞，開始施工時(shí)仍為混凝土墻。但通過這樣的計(jì)算方式，可以加強(qiáng)其它小墻肢的配筋能力。這種方式主要適用于地下室外墻等不易實(shí)施開洞的項(xiàng)目。

4.4 約束邊緣構(gòu)件箍筋的設(shè)置

約束邊緣構(gòu)件分為“陰影部分”和“非陰影部分”，對(duì)于“陰影部分”規(guī)范中對(duì)豎向鋼筋和箍筋或拉筋的配置都有較明確的要求，設(shè)計(jì)中易于理解和執(zhí)行。但對(duì)于“非陰影部分”僅規(guī)定其箍筋配箍特征值為“陰影部分”配箍特征值的一半，但箍筋或托筋沿豎向的間距及豎向鋼筋應(yīng)如何配置并未做出具體規(guī)定，因此，目前在1=程設(shè)計(jì)中做法比較混亂。而豎向鋼筋可在箍筋交叉點(diǎn)處按剪力墻豎向分布筋直徑設(shè)置。同時(shí)還應(yīng)注意，為了充分發(fā)揮約束邊緣構(gòu)件的作用，在剪力墻邊緣構(gòu)件范圍內(nèi)箍筋的長短邊之比不宜大于3，相鄰兩個(gè)箍筋之間宜相互搭接l，3箍筋長邊的長度。

5 結(jié)束語

在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮到對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置，剪力墻的長度和厚度要達(dá)到配筋的要求等。同時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格的遵循設(shè)計(jì)的要求和原則，是剪力墻的優(yōu)勢(shì)最大限度的發(fā)揮，從而是建筑物更加的堅(jiān)固、舒適。并且使建筑物的質(zhì)量達(dá)到最好。

參考文獻(xiàn)

[1]秦艷 焦維.剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?011（27）.