剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對策

黃 河

(寶雞市建筑設(shè)計(jì)院,陜西 寶雞 721000)

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剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對策

黃 河

(寶雞市建筑設(shè)計(jì)院,陜西 寶雞 721000)

簡述了剪力墻的概念及特征，依據(jù)剪力墻最大位移比例、連梁超限、樓層最小剪力系數(shù)等原則，闡述了剪力墻布置、大墻肢處理、墻體配筋應(yīng)用等設(shè)計(jì)策略，以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

剪力墻，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)，原則，對策

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)是較為常見的類型，受到施工單位普遍重視和關(guān)注。該結(jié)構(gòu)不僅側(cè)移小，而且具有良好抗震性能，抗側(cè)剛度大，能適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)風(fēng)格的建筑，尤其在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用越來越廣泛。為促進(jìn)其作用有效發(fā)揮，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)具體需要，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理布局，綜合采取有效對策，提高剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)施工創(chuàng)造良好條件，提高整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工水平。

1 剪力墻的概念及特征

剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的常見類型，尤其在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較常見，它有著自身顯著特征，對建筑工程建設(shè)具有重要作用和現(xiàn)實(shí)意義。

1.1 概念

剪力墻結(jié)構(gòu)一般是指建筑墻肢截面高度與厚度比值在5～8范圍內(nèi)的剪力墻體，常用鋼筋混凝土板代替?zhèn)鹘y(tǒng)框架中的梁柱結(jié)構(gòu)。通過剪力墻對荷載進(jìn)行有效承擔(dān)，能控制水平作用和位移，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)固與可靠。隨著建筑工程的層數(shù)越來越多，剪力墻結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用越來越廣泛。

1.2 特征

作為一種重要的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，剪力墻結(jié)構(gòu)具有自身顯著特點(diǎn)和優(yōu)勢。常見剪力墻結(jié)構(gòu)類型包括實(shí)體墻、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻、壁式框架剪力墻等，其顯著特點(diǎn)是側(cè)移小，抗側(cè)剛度大，抗震性能強(qiáng)，吸收地震能力大，結(jié)構(gòu)自重大，室內(nèi)墻面平整，能有效保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與可靠，尤其適應(yīng)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，其應(yīng)用變得更加廣泛。但不能否定的是，剪力墻結(jié)構(gòu)也存在一些不足，例如，其中最為明顯的缺陷與不足表現(xiàn)為造價(jià)相對較高，施工工藝流程復(fù)雜，對施工人員的素質(zhì)要求高。盡管剪力墻結(jié)構(gòu)存在一些不足與缺陷，但仍然得到施工單位普遍關(guān)注和重視，其應(yīng)用也比較普遍。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)原則對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)揮指導(dǎo)作用，也是設(shè)計(jì)過程中必須嚴(yán)格遵循的規(guī)范和指導(dǎo)，具體來說，主要包括以下幾項(xiàng)原則：

1)最大位移比例原則。嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范要求，以變形彎曲為主要形式的高層建筑，計(jì)算其他結(jié)構(gòu)時(shí)，可以不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，而是采用計(jì)算扭矩變形方法。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算重點(diǎn)為樓層間扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形，剪切變形基本由豎向構(gòu)件數(shù)量所決定，但豎向構(gòu)件過多會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)扭矩變形，而設(shè)計(jì)中需要盡可能的減少扭矩變形。

2)連梁超限原則。為落實(shí)該原則，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要把握以下要點(diǎn)：連梁跨高比值要大于2.5，不得小于該規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值。如果小于該規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值，容易導(dǎo)致墻體彎矩和剪力值超過技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)限定值，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和后續(xù)施工帶來不利影響。

3)樓層最小剪力系數(shù)原則。剪力墻承受地震傾覆力矩設(shè)計(jì)時(shí)，要確保滿足相關(guān)規(guī)范要求，不得超過規(guī)定系數(shù)范圍，同時(shí)還應(yīng)該盡量減少剪力墻布置。堅(jiān)持該設(shè)計(jì)原則，能確保樓層的最小剪力系數(shù)盡量接近規(guī)范限值，滿足設(shè)計(jì)需要。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用對策

在堅(jiān)持設(shè)計(jì)原則的前提下，還要根據(jù)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體需要，綜合采取有效對策，提高剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，更好地滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，為后續(xù)施工創(chuàng)造良好條件。

3.1 剪力墻布置對策

對整個(gè)高層建筑來說，剪力墻是它的核心和主體框架，為提高設(shè)計(jì)水平，首先要做好剪力墻布置工作。剪力墻布置應(yīng)盡量保持均勻和對稱，墻面結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量重心吻合，減少因兩側(cè)受力不均導(dǎo)致扭矩問題發(fā)生。如果剪力墻布置不均，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降不均等問題，影響建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定，給整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)帶來安全威脅，同時(shí)，內(nèi)部和外部剪力墻要對直和拉通。設(shè)計(jì)中還要進(jìn)行充分的應(yīng)力計(jì)算，綜合考慮施工難易程度，這樣不僅滿足業(yè)主需求，還能降低建筑項(xiàng)目成本，剪力墻的肢截面盡量簡單和規(guī)則，提高適應(yīng)性，更好地滿足建筑設(shè)計(jì)需要，得到業(yè)主認(rèn)可。

3.2 大墻肢處理對策

剪力墻本身的剛度比較大，但也具有一定延伸性，這種問題往往由施工材料所導(dǎo)致。因此，設(shè)計(jì)中要考慮結(jié)構(gòu)的延展特性，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)具體需要，做好大墻肢處理工作，以提高建筑結(jié)構(gòu)整體性能和綜合效果。彎曲破壞是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見形式，如果設(shè)計(jì)不到位，當(dāng)高層建筑投入使用之后，經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)力積累，往往會發(fā)生脆性破壞。因而設(shè)計(jì)過程中要確保剪力墻滿足承載要求，進(jìn)行分層間隔設(shè)計(jì)，設(shè)置均勻獨(dú)立的剪力墻，以達(dá)到有效提高剪力墻結(jié)構(gòu)承載力的目的。對長度較小的剪力墻，在受彎曲變形時(shí)，它所導(dǎo)致的裂縫寬度較小，可以發(fā)揮配筋作用，達(dá)到提高承載力，確保剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)固與可靠的目的。

3.3 墻體配筋應(yīng)用對策

為保障高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與可靠，降低施工成本，節(jié)約工程建設(shè)資金，做好墻體配筋設(shè)計(jì)是十分必要的。在剪力墻配筋設(shè)計(jì)過程中，通常將配筋設(shè)置于內(nèi)側(cè)，將橫向鋼筋設(shè)置于外側(cè)。并且配筋設(shè)置需要滿足最小配筋率要求，可以采用雙向鋼筋網(wǎng)片形式，這樣既能節(jié)省墻體配筋數(shù)量，節(jié)約成本，更好地滿足施工需要，還有利于提高建筑工程施工綜合效益。

3.4 剪力墻厚度處理對策

合理設(shè)計(jì)剪力墻厚度也是不可忽視的重要內(nèi)容，確定墻體厚度時(shí)，要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范要求，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，剪力墻截面尺寸需要按照一、二級抗震等級設(shè)計(jì)時(shí)，墻截面厚度也要滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，底部加強(qiáng)厚度大于200 mm，其他部位不小于160 mm。如果按三、四級抗震等級設(shè)計(jì)剪力墻厚度時(shí)，底部加強(qiáng)厚度不小于180 mm，其他部位不小于160 mm。

3.5 其他需要注意的問題

設(shè)計(jì)過程中，注重處理連梁超筋現(xiàn)象，剪力墻抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對中連梁的剪力和彎矩塑性調(diào)幅，盡量減小剪力墻連梁截面高度，容易出現(xiàn)連梁超筋部位，采用鉸連方式處理，并做好計(jì)算工作，使墻體結(jié)構(gòu)層位移比滿足施工規(guī)范要求。此外，設(shè)計(jì)時(shí)還要合理控制剪力墻高度與寬度比，合理設(shè)置剪切力厚度，對重力和橫向延展力結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析計(jì)算，對有門洞的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)該進(jìn)行精確計(jì)算，防止出現(xiàn)應(yīng)力弱點(diǎn)和施工裂縫，從而達(dá)到有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的目的。

4 結(jié)語

隨著建筑行業(yè)發(fā)展和施工技術(shù)的不斷改進(jìn)與完善，對建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)和質(zhì)量要求越來越高。建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是施工前的重要內(nèi)容，對確保施工順利進(jìn)行，提高建筑工程質(zhì)量具有重要指導(dǎo)作用。作為設(shè)計(jì)工作人員，應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體需要，科學(xué)合理設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)，最大限度滿足建筑結(jié)構(gòu)的功能要求。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，提高結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性，以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)形式，提高設(shè)計(jì)水平。同時(shí)還要善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)人員素質(zhì)，促進(jìn)設(shè)計(jì)水平提高，以降低成本，提高工程質(zhì)量，推動(dòng)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1]李 敏,羅聯(lián)訓(xùn).分析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.江西建材,2014(5)：34.

[2]李紅瑞.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2014(11):104.

[3]趙 宇.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析.科技傳播,2012(9):45- 46.

[4]胡金焱.淺談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(31):220.

[5]付艷強(qiáng).論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.科技風(fēng),2014(1):142-143.

The application countermeasure of shear wall structure design in architectural structure design

Huang He

(BaojiArchitecturalDesignInstitute,Baoji721000,China)

This paper discussed the concept and characteristics of shear wall, according to the maximum displacement ratio of shear wall, coupling beam overrun, floor minimum shear coefficient and other principles, elaborated the shear wall arrangement, maximum wall leg treatment, wall reinforcement application and other design strategies, to ensure the scientific of structure design, lifted the structure design level.

shear wall, structure, design, principle, countermeasure

1009-6825(2015)18-0042-02

2015-04-18

黃 河(1973- )，男，工程師

TU318

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