建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

賈洋 劉廣志

摘?要：隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國建筑設(shè)計水平也不斷提高。當前隨著城市化進程的不斷加快，城市資源的日益緊張，給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來嚴峻挑戰(zhàn)。剪力墻本身的剛度較大，整體性也較好。剪力墻能夠具有良好的抗震性能，同時，它的價格成本也比較低廉，因而被廣泛地應(yīng)用于高層混凝土建筑中。

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

一、 設(shè)計原則

①樓層高度和層間位移比例。在限定受地震影響較重的建筑樓層的彈性位移值時，要計算高層建筑和其他建筑的整體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形量。一般計算高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計，關(guān)鍵在于樓層扭轉(zhuǎn)和剪切變形。控制剪切變形的主要方法是改變縱向構(gòu)件的數(shù)目，縱向構(gòu)件過多會造成墻面結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形，所以在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要盡量降低扭轉(zhuǎn)變形量。②連梁超限原則。連梁超限原則是指設(shè)計剪力墻時，連梁的跨高比值不小于如果連梁的跨高比值小于5∶2，建筑結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)墻體彎曲或剪力值超標情況。③樓層最低剪力值原則。剪力值最低原則是指為了使樓層的剪力系數(shù)盡可能不超過規(guī)定范圍，在設(shè)計剪力墻抗地震傾覆結(jié)構(gòu)時，要盡量降低剪力值、減少剪力墻布置。

二、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的合理布置

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須沿主軸方向雙向均勻布置，兩個方向抗側(cè)剛度不應(yīng)有較大差別，不宜采用單向方式進行布置。在設(shè)計時應(yīng)當注意剛度的中心應(yīng)盡量與質(zhì)量中心相近，以盡可能地減小地震帶來的結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)。在對剪力墻進行結(jié)構(gòu)性布設(shè)時，墻肢的選擇上以T型和L型為宜，而不應(yīng)該選擇“一”字型的墻肢。

為了減輕剪力墻結(jié)構(gòu)的自重，同時達到加大建筑空間的目的，剪力墻的布置應(yīng)以滿足規(guī)范的側(cè)移限制為好，而不應(yīng)一味地順應(yīng)剛度需求，而使得剪力墻設(shè)計的布置過于密集。在進行剪力墻設(shè)計時，豎向剛度必須勻稱，由下到上的連續(xù)布置，可以根據(jù)高度的不同對剪力墻的厚度以及混凝土等級進行相應(yīng)的調(diào)整。同時，剪力墻上必須布置洞口，盡量成排排列，這樣就能夠形成明確的墻肢和連梁，使應(yīng)力分布較為均勻，同時盡可能地符合計算簡圖，使設(shè)計結(jié)果的可靠度較高。

（二）連梁設(shè)計

連梁主要是連接墻肢與墻肢之間的梁。連梁本身不僅能夠起到連接墻肢的作用，同時又由于在水平荷載作用下墻肢發(fā)生變形導致連梁產(chǎn)生內(nèi)力，最終會使得連梁本身對墻肢產(chǎn)生約束作用。針對連梁的設(shè)計重點是要關(guān)注連梁的跨高比以及截面尺寸這兩個指標。連梁剛度如果過大時就需要折減。針對剪力墻的設(shè)計我們根據(jù)有關(guān)標準是很難實現(xiàn)折減配置的，因而此時就需要通過允許其適當開裂從而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上從而來達到折減目的。在折減過程中有一個重要指標需要高度重視，這就是折減系數(shù)。一般情況下當防裂度較低時就需要少折減一些，防裂度高時就需要多折減一些。但是無論怎樣折減，折減系數(shù)一般是不能小于0.5的。只有不小于0.5才能保證連梁承受豎向荷載能力。此外為了減小連梁剛度可以通過增加剪力墻洞口寬度的方式來實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)整體剛度的減小，地震的作用也將會減小，因而連梁承載力也就有可能不超限。混凝土等級的提升，在實際設(shè)計過程中提高混凝土等級就會有可能使得連梁的抗剪承載力不超限。設(shè)計人員需要根據(jù)建筑實際情況來進行針對性的調(diào)整。

（三）科學確定剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計厚度以及長度

在開展剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，應(yīng)當科學的確定其厚度以及長度。其中在厚度設(shè)定方面，根據(jù)相關(guān)抗震規(guī)定要求，在建筑抗震等級大小在一、二級的情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)的底部加強墻厚應(yīng)當設(shè)置在兩百毫米左右，要求其應(yīng)超過樓層高度大小的1/16，同時，其他地方的墻厚需要維持在160mm左右。在開展設(shè)計作業(yè)時，若是建筑工程項目的情況較為特殊，則需要使用概念設(shè)計分析，同時對墻肢軸壓的比值進行充分、有效的控制，一方面，提升建筑墻體的整體連結(jié)，另一方面，降低墻的實際厚度。在開展剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計作業(yè)時，應(yīng)當使剪力墻結(jié)構(gòu)具有一定的延性，從而防止脆性出現(xiàn)剪切破壞情況。如在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，其抗震等級根據(jù)規(guī)定應(yīng)當有所提高，剪力墻住宅中，填充墻的厚度一般為200mm，相應(yīng)的剪力墻厚度也應(yīng)取200mm，這樣才能使得剪力墻平面外的剛度得到保證，以防止結(jié)構(gòu)在偏心荷載的情況下出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)的情況。

（四）剪力墻中大墻肢處理

大墻肢的長度與數(shù)量都具備更好的承受能力來容納樓層剪力。但是大墻肢也存在抗震性差的弱點，為了提高大墻肢的抗震性能，可以選擇以下幾種方式：①分解長墻肢。具體方法就是開挖施工洞，堆砌填充墻;②當施工的項目不方便在施工時開挖施工洞的時候，可以選擇在施工過程中開挖，但還要選擇混凝土墻。此種方法雖然也可行，只是提高了配筋量的使用，增加了成本。剪力墻本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是細高狀的，但是為了充分發(fā)揮其延展性能，提高在脆性環(huán)境下剪力墻的質(zhì)量，通常會被彎曲成延性剪力墻。當墻段長度太短時，其承受彎曲力后所形成的裂縫也會比較窄，這時墻體配筋的支撐能力就開始顯現(xiàn)出來。

三、 結(jié)語

綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響到建筑整體安全性和工程經(jīng)濟性。因此，在實際工作中有必要對剪力墻結(jié)構(gòu)受力、性能和不同構(gòu)件間的相互作用進行深入了解，從實際入手對設(shè)計進行不斷改進和優(yōu)化，實現(xiàn)預期設(shè)計目標，在保證結(jié)構(gòu)安全性及各項性能的基礎(chǔ)上，降低工程造價，提高經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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作者簡介：賈洋，劉廣志，葉縣昆陽建筑安裝有限公司。