高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

【摘要】城市化進(jìn)程的加快，城市人口急劇增加，剛性需求和用地矛盾日益突出，高層建筑如雨后春筍、拔地而起，混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)是高層住宅建筑一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)形式，本文就該結(jié)構(gòu)的形式及如何布置為研究視角，通過(guò)分析探索高層建筑物混凝土剪力墻的設(shè)計(jì)與優(yōu)化做法，望能有助于實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】高層；結(jié)構(gòu)；剪力墻；開(kāi)洞；設(shè)計(jì)

隨著城市化進(jìn)程的加快和建筑技術(shù)的提升，高層建筑成為了當(dāng)前城市住宅建筑的主流，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）中的規(guī)定，我國(guó)將10層及10層以上的民用建筑，或是房屋高度超過(guò)了28m的混凝土結(jié)構(gòu)民用建筑物定義為高層建筑。本文研究的就是高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略。

一、剪力墻的劃分及其結(jié)構(gòu)形式

1、根據(jù)高層建筑剪力墻開(kāi)洞率及自身受力特性受開(kāi)洞的影響實(shí)施劃分

單片剪力墻根據(jù)高層建筑剪力墻開(kāi)洞率及自身受力特性受開(kāi)洞的影響實(shí)施劃分，可以分為如下幾種類(lèi)型如表1所示。

除了表1所列出來(lái)的四種規(guī)則開(kāi)洞的剪力墻類(lèi)型外，設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的有錯(cuò)洞剪力墻和疊合錯(cuò)洞剪力墻等一些不規(guī)則開(kāi)洞的剪力墻。

2、根據(jù)墻體的高寬比實(shí)施劃分

根據(jù)墻體的高寬比實(shí)施劃分，通?？梢詫⒏邔咏ㄖ袅Ψ譃楦摺⒌桶袅煞N形式。

3、根據(jù)豎縫及配筋的設(shè)計(jì)方式實(shí)施劃分

根據(jù)豎縫及配筋的設(shè)計(jì)方式實(shí)施劃分，通?？梢詫⒏邔咏ㄖ袅Ψ譃槠胀ㄅ浣罴袅?、帶暗支撐剪力墻、帶豎縫剪力墻和交叉配筋剪力墻等等形式。其中帶暗支撐剪力墻、帶豎縫剪力墻兩種形式（如圖1所示）在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為常用。

二、注重空間布置，提高剪力墻結(jié)構(gòu)性能

大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，注重剪力墻的空間布置可以提高其結(jié)構(gòu)性能，具體在設(shè)計(jì)上應(yīng)從如下幾個(gè)方面出發(fā)由實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)可知，對(duì)于剪力墻的布置應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

1、注重剪力墻布置方式上的設(shè)計(jì)，為了更好地提升剪力墻的結(jié)構(gòu)功能，空間上剪力墻沿主軸方向或其他方向均應(yīng)該科學(xué)的布置，比較適合布置方式為雙向或多向布置，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于不同方向剪力墻在設(shè)計(jì)上應(yīng)有效地聯(lián)結(jié)，構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)性能，研究結(jié)果表明，空間上的科學(xué)布置有效地實(shí)現(xiàn)了拉通、對(duì)直的作用，促使剪力墻空間工作性能能夠最優(yōu)化。

2、注重剪力墻豎向布置的連續(xù)性，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較忌諱的就是豎向剛度的突變，在地震中容易造成局部破壞甚至影響結(jié)構(gòu)整體安全。為了有效地避免不良的剛度突變的發(fā)生，剪力墻在布置上科學(xué)的做法是從下到上連續(xù)地實(shí)施布置。

3、注重剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度要求設(shè)計(jì)，大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，沿高度的方向結(jié)構(gòu)剛性要求上在合理的范圍內(nèi)應(yīng)允許改變墻的厚度和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，或是減少部分墻肢，這樣的剛性要求目的在于確保剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度逐漸沿著高度的方向連續(xù)地減小。大量實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，如果剪力墻在實(shí)驗(yàn)中沿著高度處于非連續(xù)的剛性變化，將會(huì)導(dǎo)致高層建筑的結(jié)構(gòu)沿著高度方向剛度有可能出現(xiàn)突變現(xiàn)象，不利于結(jié)構(gòu)抗震效果的發(fā)揮。

4、注意過(guò)長(zhǎng)剪力墻的設(shè)計(jì)，在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，有時(shí)由于建筑功能的要求，剪力墻的長(zhǎng)度有可能要求比較長(zhǎng)，該情況在設(shè)計(jì)上如圖2所示，做法上可以借助于弱連梁對(duì)剪力墻實(shí)施分段連接處理。

5、注重剪力墻洞口布置的設(shè)計(jì)，從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，剪力墻的開(kāi)洞方式對(duì)剪力墻的力學(xué)性能構(gòu)成了重大的影響。從剪力墻的物理力學(xué)性能要求來(lái)看，剪力墻的門(mén)窗洞口開(kāi)洞方式的設(shè)計(jì)原則上要確保其上下對(duì)齊，成列地科學(xué)布置，工藝墻肢和連梁的布置尤其要求科學(xué)合理，因?yàn)樗鼈儜?yīng)力分布非常的規(guī)則，借助于規(guī)則的設(shè)計(jì)能夠有效地保證達(dá)建筑的安全性能維持在較高的水平。

當(dāng)然，如圖3所示在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，建筑有時(shí)需要有不規(guī)則開(kāi)洞的剪力墻，例如圖3-1為錯(cuò)洞剪力墻；圖3-2和3-3為疊合錯(cuò)洞墻。不規(guī)則的開(kāi)洞形式對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能是極為不利的，在無(wú)法避免時(shí)，設(shè)計(jì)上應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）對(duì)于一、二、三級(jí)抗震等級(jí)剪力墻的底部加強(qiáng)部位應(yīng)杜絕使用錯(cuò)洞墻，對(duì)于工程中的其他部位如果必須使用錯(cuò)洞墻時(shí)，錯(cuò)開(kāi)洞口水平之間的距離應(yīng)確?！?000mm（如圖3中的3-1所示），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合多種因素仔細(xì)地進(jìn)行計(jì)算與分析，在洞口的周邊應(yīng)有針對(duì)性地布設(shè)有效的構(gòu)造措施；

（2）對(duì)于一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻，無(wú)論在什么部位都不可以采用疊合錯(cuò)洞墻，除此之外且必須要用到疊合錯(cuò)洞墻時(shí)，在其布置時(shí)必須借助于有限元的方法進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算和分析，同時(shí)應(yīng)該在洞口周邊布設(shè)加強(qiáng)措施（如圖3中的3-2所示），或者采用其他輕質(zhì)材料填充（圖中陰影部分），如此一來(lái)可講疊合洞口等效看作為框架結(jié)構(gòu)（如圖3中3-3所示）。

參考文獻(xiàn)

[1]葛勇.對(duì)高層建筑框架剪力墻設(shè)計(jì)的探討[J].建材與裝飾（中旬刊），2008（05）

[2]薛云飛，馬曉霞.談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題[J].陜西建筑，2008（06）

[3]李興凱.論高層建筑剪力墻中連梁設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題[J].價(jià)值工程，2011（06）

[4]李麗霞.淺談高層建筑中剪力墻截面的設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009（06）

[5]沈仁興.高層建筑剪力墻加固施工措施分析[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2011（03）

[6]陳峰，張旭.關(guān)于高層建筑剪力墻連梁設(shè)計(jì)的探討[J].科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版），2010（08）