分析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

■李 敏，羅聯(lián)訓

■1．中國美術學院風景建筑設計研究院，浙江 杭州 310000;2．大象建筑設計有限公司，浙江 杭州 310000

引言

隨著城市人口數(shù)量不斷增多，住宅建筑與商業(yè)建筑數(shù)量呈現(xiàn)出快速的擴張趨勢。高層建筑的數(shù)量已經(jīng)非常多，甚至出現(xiàn)了近34層的高層住宅建筑。高層建筑可以有效利用土地面積，但其對建筑的結構要求了相對高一些。如何在高層建筑中進行結構設計成為工程項目的工作重點。通過結構設計要不斷提高建筑結構的實用性與耐久性。另外現(xiàn)代人們還對建筑提出了美觀、和諧等要求，剪力墻結構是建筑工程中覺的一種結構，目前已經(jīng)在大型建筑結構中得以應用，充分體現(xiàn)了整體性、耐久性方面的優(yōu)勢。

1 剪力墻結構基本概念

剪力墻結構主要昌指利用鋼筋混凝土板來對傳統(tǒng)的框架中的梁柱進行代替的辦法，通過墻來對荷載進行承擔，可以有效控制水平力作用。鋼筋混凝土板梁可以有效承受豎向壓力與橫向結構剪力，統(tǒng)稱為剪力墻結構。隨著現(xiàn)代社會高層建筑、超高層商業(yè)建筑數(shù)量的不斷增多，剪力墻結構技術已經(jīng)得到廣泛應用。剪力墻結構可以有效適應現(xiàn)代社會發(fā)展趨勢，在設計中滿足建筑需求的創(chuàng)新、安全與人性化需求，不斷突出結構的個性與新穎。剪力墻結構設計成為現(xiàn)代建筑結構設計中一項重要的組成部分。［1］

剪力墻在建筑結構中的主要作用是抵抗各種荷載，支撐整個建筑的上層結構，俗稱為擋風墻、抗震墻或結構墻。對于豎向荷載，主要是指重力，而水平荷載則主要是針對結構應力。剪力墻一旦設計、施工成型，不可隨意進行破壞或拆除，以免對上層結構造成嚴重影響，受力不均有可能會導致坍塌危險。剪力墻的設計要與施工的難易程度、造價等進行充分結合，通過設計案例不斷進行總結。

2 剪力墻優(yōu)劣勢分析

剪力墻結構設計合理，僅僅利用較少的鋼量就可以達到很高的剛度，從而確保整體性良好?；谶@種優(yōu)勢，目前剪力墻結構已經(jīng)廣泛應用于高層建筑工程中。住宅建筑的風格多樣化進展過程中，室內(nèi)的不均勻布置與分隔墻在住宅建筑中應用越來發(fā)揮多，建設單位多采用把承重墻與分隔墻利用現(xiàn)澆混凝土的結構來進行設計，充分體現(xiàn)了經(jīng)濟性的要求，同時也滿足業(yè)主需求。［2］凡事都有兩面性，剪力墻結構也存在著一定的缺點。在剪力墻結構中混凝土使用量較大，會不斷增加建筑結構的重量，在發(fā)生地震等災害時，由于抗接側剛度大，上層將會產(chǎn)生結構不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而對高層人們的正常生活造成威脅。在剪力墻的結構設計計算中，要有效發(fā)揮結構優(yōu)勢，避免劣勢問題，或采取相應的補充措施，對缺陷進行有效化解。

3 剪力墻結構設計在建筑結構中的應用

3．1 剪力墻的布置

剪力墻是高層建筑結構的核心主體框架，其在平面布置時應該盡可能地保持均勻與對稱，同時墻面結構的剛度中心與質量重心保持吻合，減少因為兩側受力不均導致的扭矩問題。剪力墻布置不均，造成的建筑主體出現(xiàn)沉降不均的問題也時有發(fā)生。內(nèi)外剪力墻要拉通、對直。在剪力墻的結構設計時要充分計算應力，同時也要考慮施工的難以程度，在同樣滿足業(yè)主需求的同時，降低整個項目的成本也是結構設計要考慮的一項因素之一。最后剪力墻的肢截面要盡可能地簡單、規(guī)則，適應性更強，也更容易得到業(yè)主的認可。

3．2 剪力墻大墻肢處理應用

剪力墻本身的剛度非常大，同時也存在著一定的延伸性，這主要是因為施工材料無可避免的形成的。正因為如此，在進行剪力墻結構設計時同樣需要考慮到延展特性，從實際出發(fā)，結構設計對整體性的作用將會更加科學。在剪力墻的結構設計中，極易出現(xiàn)彎曲破壞形式，容易在投入使用后經(jīng)過一段時間的應力積累，造成脆性破壞。所以在設計過程中，要對剪力墻在滿足承載要求的基礎上，進行分層間隔設計，均勻獨立的剪力墻對于提高墻體的結構承載力非常有效。長度較小的剪力墻在受彎時造成的裂縫寬度較小，可以發(fā)揮配筋的作用。一般而言，對于超過八米的墻肢長度，要采用開施工釬與開計算洞的方式進行處理。前者是在施工墻上留洞，在完成后進行砌填，對墻肢進行分解，而第二種是在計算時就設有孔洞，不過在施工階段卻為混凝土墻，從而加強其他的墻腳的配筋能力。

3．3 結構設計中的墻體配筋

對于整體建筑結構的安全與工程經(jīng)濟性來說，控制好剪力墻的配筋作用十分明顯，剪力墻的面積非常大，整個建筑規(guī)模都需要使用到剪力墻。剪力墻的配筋多把豎向鋼筋置于內(nèi)側，而把橫向的鋼筋置于外介。剪力墻的配筋需要滿足最小配筋率要求，如果采用雙向鋼筋網(wǎng)片可以有效節(jié)省墻體配筋。墻體配盤減少，將對規(guī)模龐大的高層建筑工程造價有著積極的作用，得到了建設單位的認可。

4 剪力墻結構設計中需要注意的問題

剪力墻結構的應用主要是需要其提供對上層建筑的可靠支撐，從而加強建筑的堅固性。剪力墻結構在發(fā)生地震時，能夠有效增強建筑結構的抗震性，盡量減少破壞。業(yè)主對于剪力墻的破壞非常困難，從側面提高了整體建筑的使用壽命。在建筑結構設計中進行剪力墻結構設計時需要注意幾個問題。首先要控制好剪力墻的高度與寬度的比例，剪力墻的結構高度較高，也就是我們平時所稱的層高較大，在一些通透型建筑中剪力墻的寬度也非常大，為了減輕重點，只得在厚度方面不斷降低，也就在形式上向框架、柱子結構靠攏。與柱子結構不同的是，二者在厚度方面存在明顯不同，如果剪力墻的高寬比例過低時，可以按照柱子結構進行設計。剪力墻是一個平面結構，不但需要承載水平應力與彎矩力，還要承擔豎向壓力，所以需要滿足彈性要求。其次，在進行剪力墻設計計算時，要把重力與橫向延展力結構進行分析計算。在一些剪力墻中有門洞等情況時，更需要對其進行精確計算，避免在某處產(chǎn)生應力弱點，影響使用，產(chǎn)生施工后的裂縫問題。

5 結束語

隨著人們的高層需求不斷增多，商業(yè)與住宅都出現(xiàn)了大量的高層建筑，這對城市的土地面積是一種有效的利用，符合目前社會發(fā)展的趨勢要求。高層建筑中剪力墻的應用更是體現(xiàn)出了絕對的優(yōu)勢。不但滿足最基本的實用性要求，更是對人們?nèi)找嬖鲩L的個性化需求、工程經(jīng)濟性需求以及耐久性要求都可以實現(xiàn)。剪力墻結構設計技術的應用，極大地提高了建筑工程的質量，也有效降低了生產(chǎn)成本。在未來，剪力墻的結構設計將會有效避免劣勢問題，通過技術的運用、完善的計算，不斷提高剪力墻結構設計技術水平，促進我國建筑工程質量的不斷提升。

［1］秦瑩．剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］．科技致富向導，2013，29∶309．

［2］王燕．剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］．科技與企業(yè)，2014，02∶173．