論剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

苗遇霖

（天津中機建設(shè)工程設(shè)計有限公司，天津 300381）

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通過剪力墻在建筑中數(shù)量及位置的適當調(diào)整，可以形成一種高效抵抗水平作用力的結(jié)構(gòu)體系。尤其在一些房屋高度較高的結(jié)構(gòu)中，采用剪力墻可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，并能獲得相對較低的綜合造價。因此，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用方法進行適當分析非常必要。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要原則

1.1 規(guī)則性

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員要以區(qū)域的功能和用途及剪力墻設(shè)計的基本要求和原則為基礎(chǔ)，合理劃分建筑區(qū)域。建筑能夠形成多種不同的功能區(qū)，從而滿足住戶對建筑的個性化需求，增強建筑空間的功能性和布局的合理性。因此，在剪力墻設(shè)計工作中，設(shè)計人員要依據(jù)業(yè)主的實際需要和行業(yè)發(fā)展趨勢，調(diào)整并優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而完善剪力墻設(shè)計，最大限度的展現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)勢。

1.2 連續(xù)性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)主要目的是保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度及強度，避免因剛度突變而導(dǎo)致側(cè)移問題的產(chǎn)生。不過在實際設(shè)計中，要想達到上述目標，設(shè)計人員需在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中堅持連續(xù)性原則，合理布置剪力墻結(jié)構(gòu)，降低剛度突變帶來的影響。此外，在設(shè)計中，還要對墻肢和墻體的高度予以綜合考量，運用合理方式來增大剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，并通過混凝土澆筑等方式來優(yōu)化結(jié)構(gòu)的抗震性能，增強建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。而對于抗震性能較高的結(jié)構(gòu)來說，要需加強剪力墻結(jié)構(gòu)之間的連續(xù)性，就需要在設(shè)計中對剪力墻實施延伸處理，優(yōu)化其抗震性能。

1.3 延性原則

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需合理利用延性原則，該原則的有效應(yīng)用能夠增強剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)延性設(shè)計，抗震設(shè)計時應(yīng)做到以下原則：1）強墻弱梁；2）強剪弱彎；3）限值墻肢軸壓比；4）設(shè)置邊緣構(gòu)件；5）做好底部加強部位；6）對連梁進行特殊處理措施：比如采用降低連梁彎矩設(shè)計值的方法，使連梁實現(xiàn)彎曲屈服；采用限制連梁名義剪應(yīng)力的方法來推遲連梁的剪切破壞等措施；7）高度重視墻體設(shè)計長度的控制，當墻體長度控制在8m以內(nèi)，且高寬比大于2時，容易設(shè)計成彎曲破壞的延性剪力墻。如在設(shè)計中結(jié)構(gòu)墻體本身較長，設(shè)計人員可采取有效措施科學處理墻體的翼緣，但須避免出現(xiàn)一字型剪力墻；設(shè)計中還可在部分截面設(shè)置洞口，將墻體分為若干段由弱連梁連接的性能良好的聯(lián)肢墻。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用

2.1 合理選擇合適的剪力墻結(jié)構(gòu)

由于建筑類型的不同，所選取的剪力墻種類也就有不同的側(cè)重點，不同剪力墻種類就有不同的優(yōu)勢。比如就短肢型的剪力墻來說，通常是指墻肢的長度為厚度的四到八倍結(jié)構(gòu)的剪力墻，通常在建筑中所采用的有折線型、一字型等不同類型，根據(jù)不同建筑物的特點，應(yīng)該合理選擇不同種類的結(jié)構(gòu)形態(tài)。首先在建筑的設(shè)計中可以對墻體進行靈活的設(shè)計，由于其類型比較多，可以進行綜合分析，進而選擇出最合適高效的方案來，使得整個操作過程變得簡單快捷，并促進建筑物的質(zhì)量達標。其次根據(jù)不同平面的抗側(cè)剛度的需要進行不同的設(shè)計，比如可以通過規(guī)劃使其組成一個中心，在建筑物中起到主要扛側(cè)力的作用，這樣不僅可以節(jié)省建筑設(shè)計中的費用%提高施工效率，而且可以滿足施工單位對剛度和強度的要求。最后，由于不同建筑物的不同特點，在實際進展的過程中會遇到各種各樣的問題來，因此需要根據(jù)實際情況進行及時調(diào)整，而短肢墻的數(shù)量在設(shè)計時可多可少，并且長度可長可短，可以根據(jù)實際情況及時調(diào)整，從而實現(xiàn)不用進行墻體的更換就可以實現(xiàn)完美融合，因此在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中運用此方法，可以大大提升建筑的效率。

2.2 墻體配筋的方式

剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑設(shè)計當中的主要承重結(jié)構(gòu)，墻體必須堅固結(jié)實。因此，相關(guān)設(shè)計人員在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，需要充分考慮墻體的配筋方式，鋼筋是穩(wěn)固墻體的重要材料，科學而合理的鋼筋配置可以保證墻體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，能夠保證墻體不受外力影響而彎曲，遭到破壞，還能有效地提升剪力墻的抗震效果，這都與建筑的整體質(zhì)量水平息息相關(guān)。同時，配筋率問題也與建筑施工的成本有著直接的聯(lián)系，它關(guān)系著建筑施工項目的經(jīng)濟收益問題。設(shè)計人員按照配筋率，可以將縱向的鋼筋放置在剪力墻的墻體內(nèi)部，而外部使用橫向的鋼筋。這樣即可以滿足建筑施工的要求，也可以有效地減少墻體的配筋量。

2.3 優(yōu)化剪力墻連梁設(shè)計

連梁能夠連接墻肢，能確保墻肢在受到外力作用時不出現(xiàn)變形或超筋等問題，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量，這就要求剪力墻連梁的設(shè)計要不斷進行優(yōu)化，因此在設(shè)計過程中要注重以下幾方面內(nèi)容：要根據(jù)實際工程情況進行連梁設(shè)計，確保連梁高度符合工程要求，避免連梁因高度問題影響剪力墻質(zhì)量；連梁對剪力墻的抗震性能起著至關(guān)重要的作用，因此在對連梁進行設(shè)計時一定要注重連梁的抗震性，增強連梁的塑性；為了確保連梁具有良好的抗震性能，在設(shè)計之初就要對連梁的受力范圍進行精準計算，有效預(yù)防連梁出現(xiàn)超出荷載能力的現(xiàn)象。剪力墻如出現(xiàn)超出荷載能力的情況，相關(guān)人員應(yīng)及時采取應(yīng)對措施，如可以采用鉸接的方式來處理，嚴格控制剪力墻荷載情況。

2.4 邊緣構(gòu)件設(shè)計

現(xiàn)階段常用的邊緣構(gòu)件主要有構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件兩種，需要在具體選擇應(yīng)用中根據(jù)不同需求詳細分析。構(gòu)造邊緣構(gòu)件設(shè)計與剪力墻結(jié)構(gòu)性能的發(fā)揮有著直接關(guān)系。而約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計則包含較多內(nèi)容，如暗柱設(shè)計、翼墻設(shè)計、端柱設(shè)計等。主要是通過磚混結(jié)構(gòu)來對結(jié)構(gòu)各柱體予以約束，保證結(jié)構(gòu)強度及剛度。另外，約束構(gòu)件設(shè)計的合理性，能夠確保建筑在地震災(zāi)害中，不會出現(xiàn)較大層間位移或點位移，降低結(jié)構(gòu)變形問題帶來的影響。不過在約束構(gòu)件設(shè)計中，除了要遵循現(xiàn)有的規(guī)定要求，還應(yīng)對暗柱、翼墻及端柱邊緣構(gòu)件的尺寸及配筋率實行管控，這樣才能提升約束構(gòu)件的設(shè)計水平。在尺寸及配筋率的計算中，需要按照現(xiàn)有規(guī)范要求，選用合理的計算方式獲得較為精準的數(shù)據(jù)，與此同時，還需要充分考慮到抗震設(shè)計的不同要求，確保其能夠在不同抗震等級要求下具備理想匹配度，縱向鋼筋最小截面積得到靈活設(shè)計。

2.5 謹慎對待平面內(nèi)的搭接工作

從實際的應(yīng)用情況來看，剪力墻結(jié)構(gòu)需要起到梁柱的作用，因此在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，要保證同時兼顧梁和柱的功能，此外還要保證所構(gòu)建的剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定規(guī)律性，確保排列的方向是順著主軸方向的。在垂直方向上布置剪力墻，要體現(xiàn)一定的連續(xù)性，防止剛性弱化。如果在剪力墻上開洞，則要保證與設(shè)計規(guī)范相符合。不管是在設(shè)計還是應(yīng)用剪力墻的過程中，都應(yīng)該將剪力墻的功能考慮在內(nèi)。剪力墻的應(yīng)用不宜過多，在關(guān)鍵位置上使用才能充分發(fā)揮剪力墻的作用。實際應(yīng)用時，不能出現(xiàn)梁、柱與剪力墻連在一起的情況，這種設(shè)計會使剪力墻結(jié)構(gòu)力矩分散。在某些情況下如果必須這樣設(shè)計，可適當加大剪力墻承載力，從而實現(xiàn)局部平衡的目標。

2.6 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制措施

在對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化調(diào)整的過程中，為了能夠?qū)袅φw受力均衡性做出保證，應(yīng)當施行科學合理的措施。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作進行的過程中，工程項目造價及建筑物安全性應(yīng)當被放置在首要位置上，切實依據(jù)兩項指標對剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置情況進行優(yōu)化調(diào)整。除去上文中所說的問題之外，為了能夠?qū)⒔ㄖこ添椖吭靸r控制在一定范圍內(nèi)，應(yīng)當詳細分析技術(shù)及原材料的應(yīng)用問題。在工程項目施工環(huán)節(jié)當中，科學合理的控制鋼材使用量，在不對建筑物運行安全性造成任何形式影響的背景之下，盡可能降低建筑工程項目造價，是優(yōu)化建筑剪力墻設(shè)計方案的過程中，應(yīng)當充分重視的問題。

3 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著重要地位。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)在嚴格依據(jù)國家的相關(guān)規(guī)范，規(guī)程的規(guī)定，充分理解抗震概念設(shè)計及抗震性能化設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合日常實踐設(shè)計經(jīng)驗，同時綜合考慮平面及豎向結(jié)構(gòu)規(guī)則性、滿足建筑使用功能的前提下，進行剪力墻的合理設(shè)置，保證剪力墻結(jié)構(gòu)實際作用的充分發(fā)揮。