高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問題實(shí)踐思考

艾啟亮

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市化的發(fā)展進(jìn)程帶動(dòng)了我國建筑事業(yè)的高速發(fā)展，建筑行業(yè)作為我國的支柱性產(chǎn)業(yè)與國家經(jīng)濟(jì)與人民生活水平息息相關(guān)，當(dāng)前我國住房用地緊張，高層建筑的建設(shè)已經(jīng)成為緩解土地資源壓力、提升城市建筑實(shí)用性的有效措施，剪力墻作為高層建筑的一種重要結(jié)構(gòu)形式，對提升高層建筑的抗震性及安全性具有重要作用，它的設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系著建筑整體的質(zhì)量。本文通過對高層建筑剪力墻設(shè)計(jì)中的若干問題進(jìn)行探討，分析了剪力墻設(shè)計(jì)在高層建筑中的重要作用，提出了高層剪力墻設(shè)計(jì)的實(shí)踐思路，為相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;剪力墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻是目前高層建筑中常用的建筑結(jié)構(gòu)，所謂剪力墻就是指建筑主體內(nèi)縱向、橫向的主要承重結(jié)構(gòu)為墻體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。剪力墻是高層建筑中不可缺少的一部分，合理的剪力墻設(shè)計(jì)，可以有效分割室內(nèi)空間、承擔(dān)室內(nèi)建筑重力、降低建筑成本、提升建筑物整體的安全抗震性能。剪力墻的有效使用與其合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)密不可分，因此建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮室內(nèi)空間的特點(diǎn)，將剪力墻的位置、高度等內(nèi)容進(jìn)行合理規(guī)劃，以確保室內(nèi)空間分割合理，使剪力墻的作用得到充分發(fā)揮。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)的概念與優(yōu)勢

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)概念

剪力墻又稱抗風(fēng)墻、抗震墻或結(jié)構(gòu)墻，一般用鋼筋混凝土做成，剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，使其能夠承受各類房屋中的內(nèi)力，同時(shí)有效控制墻體結(jié)構(gòu)的水平力量，剪力墻的厚度較小，但承受能力較強(qiáng)，因此被廣泛使用在高層民用住宅結(jié)構(gòu)中[1]。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1、剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性

剪力墻結(jié)構(gòu)是使用鋼筋混凝土墻板來替代房屋梁柱，其剛度較強(qiáng)，能夠承受房屋內(nèi)部的各種荷載，支撐效果強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且耐用，并且具有一定的抗震作用，因此剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅中的使用可以較好的提升房屋的穩(wěn)定性，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)的核心優(yōu)勢。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)成本低、效果好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用

剪力墻結(jié)構(gòu)是采用鋼筋混凝土澆筑的方式進(jìn)行，因此其含鋼量少，極大節(jié)約了建筑裝飾的成本，雖然其成本低，但承重效果非常理想，因此受到廣受建筑施工裝飾單位的青睞，被廣泛應(yīng)用于高層建筑當(dāng)中，并發(fā)揮了良好效果。

3、剪力墻結(jié)構(gòu)美觀度高、舒適性好

剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體厚度較小，外觀美觀大方，剪力墻結(jié)構(gòu)可以通過合理設(shè)計(jì)將房屋內(nèi)部分隔墻與承重墻進(jìn)行完成結(jié)合，增加了房屋內(nèi)部的空間范圍，提升了室內(nèi)整體視覺效果，并且不會(huì)阻礙室內(nèi)光照及通風(fēng)，在人民生活水平不斷提高，對居住環(huán)境的要求越來越高的情況下，極大提升了建筑房屋內(nèi)部的美觀度和舒適性。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分為平面和豎向兩個(gè)部分，其主要設(shè)計(jì)原則有：

（1）剪力墻結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)應(yīng)做到簡單大方，且線條規(guī)則，宜沿平面和豎直兩個(gè)方向或其他方向進(jìn)行雙向設(shè)計(jì)，特別是在用于抗震效果的結(jié)構(gòu)中，最好不要使用單向設(shè)計(jì)剪力墻，平面及豎直方向的剪力墻剛度應(yīng)盡量接近，避免差別過大[2]。（2）剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)宜遵循從下到上的原則，因?yàn)榧袅Φ膭偠容^大，如果在建筑的一層或幾層當(dāng)中，將剪力墻隔斷，很容易造成建筑剛度的變化，影響剪力墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（3）剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，門窗的預(yù)留口應(yīng)上下對齊，成列進(jìn)行布置，門窗開洞的洞口要規(guī)則，預(yù)留口的開洞應(yīng)成排或成列進(jìn)行布置，房屋內(nèi)部墻體和連梁的設(shè)計(jì)明確，分布均勻，這樣才能保證房屋墻體與門窗的協(xié)調(diào)美觀。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍

（一）剪力墻與框架結(jié)構(gòu)的組合。這種結(jié)構(gòu)組合適用于房屋內(nèi)部需要設(shè)計(jì)局部大空間的建筑主體，在房屋內(nèi)部使用結(jié)構(gòu)框架與剪力墻的結(jié)合，可以分割出較大空間，同時(shí)又兼顧抗側(cè)能力，是高層建筑最常用的結(jié)構(gòu)。

（二）普通剪力墻結(jié)構(gòu)，是指房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)全部由剪力墻構(gòu)成。

（三）剪力墻與框支結(jié)構(gòu)的組合。這種情況適用于當(dāng)房屋內(nèi)部的剪力墻結(jié)構(gòu)下部有較大空間導(dǎo)致剪力墻無法全部落地時(shí)，由底部框支結(jié)構(gòu)來輔助剪力墻結(jié)構(gòu)。

四、高層剪力墻結(jié)構(gòu)的住宅優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

（一）高層剪力墻的住宅設(shè)計(jì)要為后續(xù)的房屋內(nèi)部改造留有空間

高層剪力墻的住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意要為后續(xù)房屋內(nèi)部的重新改造等施工留下余地，保證剪力墻的墻體在滿足房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)為房屋的門窗安裝留有空間，在房屋設(shè)計(jì)初期做好規(guī)劃，并嚴(yán)格按照房屋施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工，在設(shè)計(jì)施工中預(yù)留門窗門洞，切忌反復(fù)挖掘門洞以免影響房屋穩(wěn)定性，在室內(nèi)空間的分割上，提前做好規(guī)劃，并且在每個(gè)分割空間中提前預(yù)留門窗位置。

（二）高層剪力墻設(shè)計(jì)要合理設(shè)計(jì)平面與豎直方向的布置

在高層剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先要注意保持潛力墻面平面和豎直方向的對稱和均勻，確保剪力墻的墻面重心和剛度基本吻合，避免墻面扭曲，確保墻體上下對直，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及美觀度;其次，在抗震剪力墻的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意在房屋內(nèi)部保證兩面墻壁都使用剪力墻，這樣的設(shè)計(jì)可以最大限度保證房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，起到良好的抗震作用;最后，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意剪力墻的抗側(cè)力剛度不能過高，這里可借助公式T= （0.05-0.06） n，其中T是經(jīng)驗(yàn)公式，n是剪力墻結(jié)構(gòu)的層數(shù)，通過此公式來確定剪力墻剛度的單位，保證剪力墻設(shè)計(jì)的合理性。

（三）在剪力墻的設(shè)計(jì)中對墻支進(jìn)行合理處理

在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，要保證剪力墻體具有一定的延展性，在材料的選擇上注意選擇質(zhì)量較好、延展性較高的剪力墻材料;針對長度較長的墻體可以采用挖洞的方式進(jìn)行分割，以保證墻體整體的安全性，避免裂縫的出現(xiàn)，同時(shí)這種操作方法還可以充分發(fā)揮墻體內(nèi)鋼筋的支撐作用，起到良好的避震性能。

（四）在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要合理處理邊緣構(gòu)件

邊緣構(gòu)件一般分為構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件，在具體的設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意具體問題具體分析，對于抗震等級一、二、三級的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的剪力墻肢，應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，其他的部位應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。（根據(jù)建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范GB50011-2010 6.4.5條;JGJ3-2010 7.2.14條）約束邊緣構(gòu)件對體積配箍率等要求更嚴(yán)，用在比較重要的受力較大結(jié)構(gòu)部位;構(gòu)造邊緣構(gòu)件要求松一些。針對室內(nèi)不同的情況選擇適合的邊緣構(gòu)件，滿足房屋設(shè)計(jì)的需求。

（五）在高層剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)過渡層

過渡層是高層剪力墻設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，可以在一定程度上緩解房屋內(nèi)部墻體荷載，增強(qiáng)剪力墻體的耐受力，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工中，過渡層的設(shè)計(jì)如果缺乏合理性，會(huì)影響過渡層作用的發(fā)揮，因此，在進(jìn)行剪力墻體的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意對過渡層的合理設(shè)計(jì)，充分利用過渡層的性能，增強(qiáng)剪力墻墻體的穩(wěn)定性和抗震能力。

五、結(jié)語

高層建筑如今已經(jīng)遍布城市，為緩解城市的住房用地緊張?zhí)岬搅肆己米饔茫袅ψ鳛楦邔咏ㄖ畛Ｓ玫慕ㄖO(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性高、成本低、美觀大方，且能夠很好的保護(hù)室內(nèi)面積及采光通風(fēng)，并具有一定抗震性能，因此，廣受建筑施工單位的青睞，剪力墻體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案，注意整體的協(xié)調(diào)性，才能使其作用得到充分發(fā)揮，為市民提供更具穩(wěn)定性及舒適性的居住環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙琨.高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討 [J].住宅與房地產(chǎn)，2018（6）：65.

[2]譚劍鋒.談剪力墻結(jié)構(gòu)在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（31）： 530.