建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王滿齊

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，對施工項(xiàng)目的質(zhì)量要求也越來越高。框架剪力墻結(jié)構(gòu)施工是建筑工程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它可以有效地提高結(jié)構(gòu)的受力、剛度性能，并可節(jié)約建設(shè)費(fèi)用，深化其技術(shù)內(nèi)涵，促進(jìn)建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。同時(shí)，由于建筑業(yè)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)也在逐步走向多樣化。在當(dāng)前的建筑工程中，不斷尋求新的結(jié)構(gòu)形式是當(dāng)前的熱門課題。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用越來越受到重視。本文著重對有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

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

1框架剪力墻特征

在建筑工程中，框架剪力墻是在對原有框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對原有框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，使其具有更大的受力性能，在建筑工程中合理地應(yīng)用框架剪力墻，可以提高建筑的實(shí)用價(jià)值。框架剪力墻是與地面垂直的，根據(jù)其受力特點(diǎn)，若其抗壓強(qiáng)度不夠，將會(huì)引起其變形，從剛度特性上講，框架剪力墻的受力與一般框架結(jié)構(gòu)具有相似之處，且具有交互作用。框架結(jié)構(gòu)抗震性能好，布局靈活，能夠適應(yīng)大面積的功能需求，但在大跨度的基礎(chǔ)上，其抗側(cè)剛度難以達(dá)到;為充分利用框架和剪力墻的優(yōu)勢，避免其缺陷，將框架和剪力墻結(jié)合起來，“改造”剪力墻，“改造”框架結(jié)構(gòu)，將剪力墻的一部分改為框架柱，或拆下框架柱，并在適當(dāng)?shù)牡胤桨唇ㄖ矫娴男枰O(shè)置剪力墻，從而形成框-剪力墻結(jié)構(gòu)。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在保持了框架和剪力墻的優(yōu)勢的同時(shí)，又保持了其優(yōu)勢。同時(shí)，合理安排剪力墻和框架，使其在結(jié)構(gòu)上得到充分的利用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也更好，因此在高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

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

在建筑設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是非常重要的，因此，在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面地考慮到工程的設(shè)計(jì)與施工的基本需求。因此，設(shè)計(jì)者必須對剪力墻的合理布置、剪力墻腿長度的確定、厚度的確定、連續(xù)梁的類型、配筋及邊部的設(shè)計(jì)。

2.1剪力墻的規(guī)劃布置

在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)空間特性進(jìn)行合理布置，通常對于高層建筑，應(yīng)采取雙向剪力墻結(jié)構(gòu)，以保證兩側(cè)剪力墻的剛度均衡，降低橫向位移，防止墻體受外力影響而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而改善結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由于剪力墻在水平方向上的作用比較大，其自身的振動(dòng)周期也比較短，因此很容易對其自身的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意力的均衡，可以采取減少剪力墻的厚度、增大剪力墻間距等措施，減少水平地震力的作用，防止產(chǎn)生位移、斷裂等問題。同時(shí)，以上的施工方法還可以減輕剪力墻的重量，減輕結(jié)構(gòu)的承載力。當(dāng)剪力墻的設(shè)計(jì)中出現(xiàn)大的孔洞時(shí)，應(yīng)確保其在同一直線上。根據(jù)墻體的受力狀況，進(jìn)行合理的應(yīng)力分區(qū)，以保證二者的均衡性和對稱性。若下部結(jié)構(gòu)采用框架支承，則應(yīng)使下部剪力墻的數(shù)目超過上部剪力墻的一半。在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮其抗震性能，以防止由于變形引起的樓板、平面等結(jié)構(gòu)的破壞。

2.2確定剪力墻墻肢長度

在剪力墻腿長度的確定中，首先要考慮到結(jié)構(gòu)的功能需求，然后是剪力墻腿的長度不宜過長或過短，確定的原則是：盡量設(shè)置長墻，減少設(shè)置短墻。由于墻肢長度太長，造成的裂縫寬度也比較大，所以墻節(jié)段的長度不宜太大，墻肢的長度不宜超過8 m;如果墻肢的長度很短，則會(huì)形成短肢剪力墻，造成多個(gè)樓層的反彎點(diǎn)，使受力發(fā)生變化，逐步向異形柱靠攏，抗震能力下降。因此為了保證建筑物的安全，它不會(huì)在震區(qū)使用，并且不能使用全短肢剪力墻。

2.3確定剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，在一級、二級地震時(shí)，下部加固段的剪力墻厚度要大于200 mm，長度要大于或等于1/16，而三級和四級地震時(shí)，墻體的厚度不得低于160，不能低于層高和無支長的1/20。對于其它部分，在一級、二級地震時(shí)，墻厚不能低于160毫米，也不能低于無支長的1/20。為了防止由于剪力墻的厚度太小，剛度不夠，造成結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下降，從而出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)。但這一準(zhǔn)則也有例外，即八級地震帶中多層或?qū)娱g剪力墻結(jié)構(gòu)的房屋，其標(biāo)準(zhǔn)有很大的偏離。例如，10層以下的剪力墻，由于受重力作用，墻肢壓軸比較小，僅能進(jìn)行構(gòu)造配筋，而根據(jù)層高的規(guī)定，剪力墻的厚度通常為240毫米，這已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)規(guī)范。因此，在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)時(shí)，必須依據(jù)規(guī)范，結(jié)合具體情況，對其進(jìn)行全面的分析，以保證其合理的設(shè)計(jì)。

2.4剪力墻連續(xù)梁方案

連續(xù)梁是一種連接墻腿結(jié)構(gòu)的剪力墻，它的特點(diǎn)是跨高比小，連接墻肢剛度大。連續(xù)梁除了作為橋梁的連接功能之外，其支承效果更好，可以抵抗地震、風(fēng)荷載等因素的影響。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際，對連續(xù)梁進(jìn)行合理的施工，提高其剛度，保證其穩(wěn)定。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，剪力墻連續(xù)梁的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“強(qiáng)墻肢弱連續(xù)梁”的原則，以改善其延性，一般在跨高相對較小的連續(xù)梁內(nèi)部，宜采用交叉斜筋，其方向與主拉應(yīng)力方向相一致，以克服彎剪作用下的主應(yīng)力發(fā)生改變，進(jìn)而達(dá)到控制裂縫問題的目的。

2.5剪力墻墻體配筋的合理設(shè)置

由于剪力墻結(jié)構(gòu)中鋼筋的大量使用，所以如何合理地布置剪力墻的鋼筋成為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問題，一般的墻體配筋是由結(jié)構(gòu)計(jì)算得到的，但是一些墻體的配筋是依據(jù)規(guī)范的，在進(jìn)行剪力墻的配筋時(shí)，應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算的條件下，對墻體的橫向和豎向分布的鋼筋進(jìn)行配筋，以達(dá)到墻體的承載力和減少鋼材的消耗，達(dá)到節(jié)省鋼筋的目的。

2.6合理確定剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件

在剪力墻布置完畢后，剪力墻的邊緣構(gòu)件的合理選擇就顯得非常重要。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置剪力墻邊構(gòu)件，以提高其延性、提高耗能性能，進(jìn)而降低其它構(gòu)件的抗震要求。剪力墻的邊框通常是指在剪力墻內(nèi)的暗柱或端柱，通常在墻肢的端部、轉(zhuǎn)角和剪力墻大的孔洞兩側(cè)。在剪力墻中加入邊框構(gòu)件，可以有效地改善其承載力和延性。

結(jié)束語

總體而言，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與其整體的安全、穩(wěn)定有著直接的關(guān)系。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者在充分運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，既要確保建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，又要充分考慮到人們對建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際需要，從而使建筑的設(shè)計(jì)更加舒適和美觀。

參考文獻(xiàn)

[1]李青春.建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（21）：40-41+44.