建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

程世鵬

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院 重慶市 400000）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

程世鵬

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院 重慶市 400000）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)也取得了日新月異的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法開始在人們的日常生活中滲透，隨著人們對(duì)物質(zhì)文化需求的多樣化，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也面臨著新的挑戰(zhàn)。鑒于此，本文首先對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類及特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，然后論述了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則，最后針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用展開了進(jìn)一步的分析，希望本文的分析可以為同行業(yè)人士的研究提供一些借鑒或者參考。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

近年來隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑工程建設(shè)施工技術(shù)水平取得了極大的提升，但是在建筑施工過程中也暴露出了一系列問題，這些問題的休閑引起了全社會(huì)的關(guān)注。就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，作為一種主要的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，對(duì)于降低施工難度、延長(zhǎng)建筑使用時(shí)間存在非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，與具體建筑特點(diǎn)相結(jié)合對(duì)合適的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇。

1　剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類及特點(diǎn)分析

為了進(jìn)一步滿足建筑使用者的多元化需求，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中會(huì)在整個(gè)墻體中開出一定蘇亮的門窗洞口，據(jù)相關(guān)實(shí)例分析，剪力墻洞口的開設(shè)情況對(duì)剪力墻荷載變形情況及洞口開設(shè)情況具有非常重要的影響，因此在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，洞口開設(shè)的數(shù)量、大小、排列方式，一般被劃分成以下幾種不同的形式，不同類型剪力墻因?yàn)榻孛鎽?yīng)力分布差異可以在不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的建筑類型中使用。

1.1整體剪力墻

整體剪力墻主要是指整個(gè)剪力墻上沒有開設(shè)洞口，或者整個(gè)門窗洞口的面積和在剪力墻側(cè)面積15%以內(nèi)的墻體。這種墻體的受力特點(diǎn)與整體懸臂墻比較類似，實(shí)際上就是下端沒有被固定，但是同時(shí)上端是自由的豎向懸臂構(gòu)件，在建筑水平荷載的作用下，整個(gè)截面的正應(yīng)力呈現(xiàn)出直線分布的態(tài)勢(shì)。一般來說，彎矩圖在整個(gè)墻肢高度上是不會(huì)出現(xiàn)彎點(diǎn)的，突變情況更是很少發(fā)生。

1.2整體小開口剪力墻

這種剪力墻的開口比較小，因此基于整體剪力墻的概念提出了整體小開口剪力墻的概念，雖然墻體開口比較小，但是從總體上來看，所有門窗洞口之和始終要大于剪力墻側(cè)面積的15%。所以，這種剪力墻在變形及受力曲線圖上經(jīng)常會(huì)變成彎曲形。在建筑水平荷載的影響下，整個(gè)正應(yīng)力分布呈現(xiàn)直線分布，這主要是因?yàn)檎w墻彎矩應(yīng)力和局部彎曲應(yīng)力部分疊加的結(jié)果。此外，一般來說這種剪力墻彎矩圖是不會(huì)在墻肢高度上出現(xiàn)彎曲點(diǎn)的，雖然如此，但是因?yàn)殚_口的面積相對(duì)較大，所以在一些彎矩圖的主要位置上極有可能會(huì)出現(xiàn)突變。

1.3雙肢及多肢剪力墻

這種剪力墻主要是指在整個(gè)墻面上開設(shè)一列或者多個(gè)列的洞口，這種墻體其洞口開設(shè)面積比較大，從受力情況以及開口大小來看，與整體小開口剪力墻比較類似，所以其彎矩圖以及相關(guān)概念在二者之間是不存在較大差異的。但是從連續(xù)對(duì)墻肢的約束作用角度上來看，因?yàn)檎麄€(gè)墻體的機(jī)構(gòu)受到開設(shè)過多的洞口而受到破壞，所以墻肢局部會(huì)有較大彎曲現(xiàn)象出現(xiàn)，如果洞口開設(shè)過多，極有可能會(huì)出現(xiàn)正應(yīng)力分布曲線圖與直線分布完全背離的情況。

1.4壁式框架剪力墻

高層建筑多采用這種壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)，這種剪力墻開設(shè)洞口的數(shù)量比較多，同時(shí)洞口開設(shè)的尺寸也比較大，與洞口相比較，整個(gè)墻肢寬度顯得比較小，從線剛度角度上來說，墻肢和連續(xù)不存在較大的差異性，也就是說，這種剪力墻從受力分析和框架結(jié)構(gòu)上來看，和框架結(jié)構(gòu)是比較類似的，其正應(yīng)力分布比較集中，同時(shí)墻肢截面上容易有局部彎矩出現(xiàn)。

2　剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則

2.1規(guī)則性

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)師不僅要對(duì)建筑物內(nèi)部不同區(qū)域的不同作用進(jìn)行充分考慮，同時(shí)還要利用一些簡(jiǎn)單規(guī)則的剪力墻將建筑區(qū)域進(jìn)行劃分，這樣一來就形成了不同的功能區(qū)域，這種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來的方案，不僅可以使現(xiàn)代建筑多樣化的需求得到滿足，同時(shí)還能緊密的和時(shí)代發(fā)展相結(jié)合，將最好的效果發(fā)揮出來，此外，對(duì)于后期維護(hù)和拓展來說也非常重要。所以，在剪力墻設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)該重視規(guī)則性原則。

2.2連續(xù)性

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置的第一個(gè)目的就是在建筑結(jié)構(gòu)中起到維護(hù)與分隔構(gòu)件的作用，承受水平和豎向的承載力，為了避免因?yàn)閯偠韧蛔兌霈F(xiàn)建筑側(cè)移的問題，應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，自上而下對(duì)剪力墻進(jìn)行連續(xù)布置，這樣就可以從最大程度上避免出現(xiàn)剛度突變的問題。建筑人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該對(duì)部分墻肢或墻體高度的方向，利用更加剛登記的混凝土去分擔(dān)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，對(duì)于一些對(duì)抗震性能要求比較高的結(jié)構(gòu)，其剪力墻連續(xù)性很難得到保證，因此需要加強(qiáng)剪力墻的延伸，使結(jié)構(gòu)抗震性得到增加。

2.3延性

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)剪力墻來說，較好的延性對(duì)其穩(wěn)定性是非常重要的，細(xì)高的剪力墻結(jié)構(gòu)會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中因?yàn)檫B梁應(yīng)力而出現(xiàn)嚴(yán)重的拉伸問題，甚至?xí)霈F(xiàn)很難恢復(fù)的脆性剪切破壞。所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，注意整個(gè)墻體的長(zhǎng)度不應(yīng)該在9m以上，采用9m以上場(chǎng)地，小于2m寬度的剪力墻，如果其結(jié)構(gòu)采用的是較長(zhǎng)的墻體，那么一定要對(duì)翼緣進(jìn)行設(shè)置，這樣才能盡量避免剪力墻出現(xiàn)一字型，也可以在一些截面上開設(shè)洞口，將整個(gè)墻體的長(zhǎng)度分割成不同的段，這樣一來就可以形成連梁連接的聯(lián)肢墻。

3　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

現(xiàn)階段我國(guó)建筑工程中，高層建筑結(jié)構(gòu)占有的比例在不斷增大，逐漸成為建筑市場(chǎng)中的主流，所以，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用顯得非常重要。

3.1剪力墻的整體布局

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)布局非常重要，在建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻不僅需要承載高層建筑自身的荷載，同時(shí)還要承載風(fēng)荷載以及地震作用等，因此在布局上一定要對(duì)軸線受力最小的特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮，同時(shí)還要保證在聚不上體現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。所以，在剪力墻結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該對(duì)一些抗震性能比較低的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行謹(jǐn)慎的選用，并在設(shè)計(jì)過程中對(duì)開設(shè)的洞口進(jìn)行良好的合并處理，還要對(duì)剪力墻進(jìn)行合理布置，這樣才能避免出現(xiàn)獨(dú)立墻肢，同時(shí)還要針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)整體上的剛度進(jìn)行良好的控制，這樣才能保證達(dá)到位移限制的相關(guān)要求，促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的提高。

3.2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)控制

從整體上來看，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括剛重比、位移比以及周期比等，其中，位移比主要是指高層建筑豎向構(gòu)件層間位移、水平位移以及本樓層平均值的比值。在剪力墻結(jié)構(gòu)布置過程中應(yīng)對(duì)整體結(jié)構(gòu)上存在的不規(guī)則形進(jìn)行相應(yīng)的限制，這樣才能避免大偏心問題的出現(xiàn)，進(jìn)而使得整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。此外，位移比的提出主要是針對(duì)剛性樓板而言的，不僅要對(duì)偏心的問題進(jìn)行充分的考慮，在位移比高于1.2的時(shí)候還要對(duì)雙向地震作用進(jìn)行考慮。

3.3鋼筋配比驗(yàn)算

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，配筋率的計(jì)算主要包括墻體本身和連梁兩個(gè)部分，在對(duì)配筋率進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，需要從水平方向和豎向兩方面，針對(duì)鋼筋展開抗彎承載力以及抗剪承載力等驗(yàn)算，進(jìn)而對(duì)鋼筋用量進(jìn)行控制，在此基礎(chǔ)上有效保證抗震性能。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)鋼筋配置的要求為：在一、二、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)中，水平和豎向的配筋率都不弄那個(gè)比0.25%低。此外，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平和豎向鋼筋之間的距離應(yīng)該保持在300mm左右，直徑應(yīng)該在8mm以上。針對(duì)連梁來說，其設(shè)置有助于提高剪力墻的剛度，同時(shí)對(duì)連接墻肢也存在非常重要的作用，所以，應(yīng)對(duì)連梁的剛度進(jìn)行相應(yīng)的折減，折減值應(yīng)保證在0.5以上，如果剛度折減之后，建筑結(jié)構(gòu)正結(jié)構(gòu)面的受剪承載力和受彎承載力都不足，那么，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該利用降低連梁高度以及減少整體上的剛度的方式，來減少地震對(duì)建筑物帶來的影響。

4　結(jié)語

綜上所述，近年來隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中不斷引進(jìn)新的工藝和技術(shù)，建筑整體質(zhì)量和抗震性能均得到了一定程度的提高。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，不僅使建筑質(zhì)量得到了提高，增加了建筑物的抗震性能和穩(wěn)定性，最重要的是充分滿足了人們各方面的需求，因此剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

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TU398+.2

A

1673-0038（2015）42-0081-02

2015-10-2

程世鵬（1977-），男，工程師，碩士研究生，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。