剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

張桂云

（福建省地質(zhì)工程勘察院 福建省閩地建筑設(shè)計院 350002）

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

張桂云

（福建省地質(zhì)工程勘察院 福建省閩地建筑設(shè)計院 350002）

經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的繁榮發(fā)展，為各行各業(yè)的發(fā)展進(jìn)步提供了契機(jī)。城市化進(jìn)程的加快，人們生活水平和審美水平的提高都在一定程度上促進(jìn)了我國建筑業(yè)的高速發(fā)展。作為我國基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的支柱，建筑業(yè)之間的競爭也逐漸加劇。為了具有強(qiáng)有力的市場競爭優(yōu)勢，建筑企業(yè)紛紛在建筑設(shè)計和施工管理水平等方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計就是其中的一種。本文圍繞剪力墻在實際建筑工程中的使用，分析其應(yīng)用的基本原則、具體實施中可能遇到的問題以及相關(guān)的解決方案等。為以后剪力墻結(jié)構(gòu)在實際工程中的使用提供參考。

建筑結(jié)構(gòu)；工程；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計；高層建筑

引言

剪力墻結(jié)構(gòu)被較多的使用在各種不同的建筑結(jié)構(gòu)中，特別是在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)的使用更是頻繁。這不光是因為剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能好，還因為其具有不易側(cè)移和抗側(cè)剛度的的優(yōu)點。但是在實際工程中，剪力墻結(jié)構(gòu)的使用應(yīng)當(dāng)因地制宜，結(jié)合實際。合理的設(shè)計剪力墻墻體的尺寸大小、各墻體之間的距離以及剪力墻位置的安放。爭取最大程度地與建筑結(jié)構(gòu)本身相協(xié)調(diào)。對于這些問題，我們還沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)來參考。因此這就需要建筑設(shè)計師根據(jù)自身的職業(yè)判斷的以往的經(jīng)歷來安排剪力墻結(jié)構(gòu)的整體格局。在具體實施過程中，不排除會出現(xiàn)一些相關(guān)問題的可能行，這必然會對工程的整體進(jìn)度和造價產(chǎn)生一定的影響。

1　在建筑工程中使用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)具有平面內(nèi)外剛度和承載力相對的特性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體施工都需要注意這點。否則，在剪力墻與平面外的梁相連的情況下，可能會產(chǎn)生向外彎的不利后果。大部分建筑工程隊忽視了對墻體平面外側(cè)承載力和剛度的測算和檢驗。因而在平面外搭接是具有一定的風(fēng)險性的，在迫不得已必須使用平面外搭接設(shè)計時，相關(guān)人員應(yīng)做好預(yù)防措施和應(yīng)對方案。

1.2剪力墻的寬度、高度和其厚度

剪力墻的寬度、高度和其厚度明顯不成比例，就像板狀物一樣，但是它的受力情況類似于圓柱體。所以在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)墻體厚度和長度的比例來調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，以保證安全性。具體實施時，應(yīng)按照墻體厚度和長度的比例選擇柱體結(jié)構(gòu)和雙向受壓結(jié)構(gòu)。

1.3剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)的使用，應(yīng)注意水平方向和垂直方向與整體受力的協(xié)調(diào)。為了保證整體結(jié)構(gòu)的安全性，相關(guān)人員最好對各方承載力進(jìn)行分析，檢驗測量。調(diào)整墻體的長度和厚度以及墻體之間的間距，是整體和局部的負(fù)載在可接受的范圍內(nèi)。這不僅需要工程隊進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計、精確地測算，還需要設(shè)計人員與具體施工人員進(jìn)行充分的溝通。

1.4剪力墻的梁連

在剪力墻與梁連接時，跨高要在合理限度內(nèi)。其跨高比要不小于2.5，否則有很大可能發(fā)生剪力不合格和距面彎曲的情形。相關(guān)文書中介紹，工程隊?wèi)?yīng)根據(jù)跨高比結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案。在跨高比不小于5.01的連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)采用框架梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。而對跨高比在5.01和6.01之間的情況，應(yīng)適當(dāng)減少連梁的剛度。如果在建筑工程中嚴(yán)格遵守這一原則，不僅能提高工程質(zhì)量，還能節(jié)約工程的制造成本。

1.5剪力墻布局

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體應(yīng)用中，大部分情況下是以主軸的方向為基準(zhǔn)，進(jìn)行兩個或者兩個以上方向的設(shè)計。為了充分發(fā)揮剪力墻的效力，不僅要把各個方向的墻體連成一個整體，還要杜絕拉通對直的情況?？拐鸾Y(jié)構(gòu)建筑中，為了達(dá)到一定的抗震性能，各方面要求更高。墻肢不易采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)墻體兩個方向側(cè)面的剛度不能有太大懸殊。在較高的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，墻肢的設(shè)計必須以主軸的方向為基準(zhǔn)，進(jìn)行兩個或者兩個以上方向的設(shè)計。盡量杜絕僅一個方向有墻的情況，只有這樣才能協(xié)調(diào)整體。還要注意的是，剪力墻在建筑工程中的使用密度要均勻。在保證抗側(cè)力剛度和抗震性能的同時，要避免浪費資源和墻體承重過大的情況。

2　剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在具體工程中的應(yīng)用

2.1墻體平面的合理布置

為了減少墻體距面發(fā)生扭曲，在對剪力墻進(jìn)項平面布置時，要遵循均勻和對稱的原則，墻體的質(zhì)量和剛度中心要保持在一點，剪力墻墻體內(nèi)外側(cè)最好是對直、拉通。①剪力墻墻體不能一味的追求抗側(cè)力剛度，因為這可能導(dǎo)致墻體承受的重力過大。②應(yīng)用相關(guān)公式對剪力墻的使用密度進(jìn)行測算，例如t=（0.05～ 0.06）n（n為層數(shù)）。分析檢測后。對加剪力墻的布置和數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。這樣才能在保證墻體抗側(cè)力剛度和負(fù)重能力的同時，擴(kuò)展墻體之間可利用的空間。③所有剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用實例表明，僅一面有墻體的設(shè)計結(jié)構(gòu)不利于建筑物的抗震性能。所以，剪力墻最好主軸的方向為基準(zhǔn)，進(jìn)行兩個或者兩個以上方向的布置。

2.2墻體布置中大墻肢可能出現(xiàn)的問題及相關(guān)措施

在墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的各種特性，這樣才能兼顧各個方面。其中可延展是不容忽視的一個因素，否則高寬不協(xié)調(diào)的墻體會發(fā)生彎曲，受到剪切破壞，最終導(dǎo)致脆性斷裂。這就需要調(diào)節(jié)剪力墻的寬高比，確保墻體的長度在合理的范圍內(nèi)。墻體長度與其彎曲時的裂縫寬度成正比。所以，可以采用開洞的方法，來增強(qiáng)其配筋的作用，從而保證墻體的牢固和穩(wěn)定。數(shù)據(jù)表明建筑物的剪力和受到地震等劇烈搖晃時的承受力大部分都是有大墻肢來承擔(dān)的。因為小墻肢的材料運用的少，支撐力不夠，容易受到毀滅性的沖擊。為了做好預(yù)防措施，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)墻肢的長度，選擇處理辦法，例如開施工洞、計算洞或者兩種方法相結(jié)合。具體實施過程中應(yīng)當(dāng)聯(lián)系實際情況，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)項開洞，填充。

2.3無約束邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件的選擇和解決相關(guān)問題

大量實踐顯示，邊緣構(gòu)件的選擇關(guān)系著培板牢不牢固。因為約束邊緣構(gòu)件和無約束邊緣構(gòu)件在很多方面存在差異。約束邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻抗震性能更好，承載力的極限更大，會使墻體更牢固。連梁設(shè)計和高層的建筑都應(yīng)該選擇約束邊緣構(gòu)件，因為它們的要求更高。而普通要求的建筑結(jié)構(gòu)可以選擇無約束邊緣構(gòu)件，因為其對重力荷載和穩(wěn)定性的要求都低于梁設(shè)計和叫高層的建筑。在選擇構(gòu)件時應(yīng)考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的級別和布置點力的作用。

2.4墻體鋼筋的使用細(xì)節(jié)

在相關(guān)的文書中，國家做了具體的細(xì)節(jié)規(guī)定。只要是針對墻體各個方向鋼筋的分布密度提出了標(biāo)準(zhǔn)和范圍。鋼筋的分布與抗震級別要求息息相關(guān)?？拐鸺墑e要求越高，鋼筋的分布密度就應(yīng)越大。在具體施工過程中應(yīng)參考相關(guān)條例規(guī)定，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。否則，可能多整體抗震能力產(chǎn)生不利影響。從而達(dá)不到相關(guān)指標(biāo)的要求，會降低整個建筑工程的質(zhì)量。

2.5在實際中把梁和剪力墻相連可能會發(fā)生的狀況

（1）剪力墻與梁相連的效果

連梁指的是把剪力墻的墻體的某一面與建筑物的梁連起來。連梁在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中被廣泛的應(yīng)用。在這個施工過程中。必須權(quán)衡利弊，多方面考慮，選擇左最優(yōu)方案。著重分析各方受力情況：內(nèi)力，外力和承重，以防止出現(xiàn)墻體不堪負(fù)重發(fā)生彎曲變形的情況。一定要把握住力的平衡，達(dá)到束縛和穩(wěn)定墻肢，避免其形變的效果。

（2）對連梁超筋的分析和相關(guān)決策

剪力墻與梁相連，對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為關(guān)鍵。其設(shè)計的合理性與否會對整個剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響。所以在連接位置、墻體的長度和寬度、接觸面的受力情況以及平面受力情況都需要經(jīng)過斟酌和測算。對于連梁過程中，鋼筋使用超標(biāo)的問題更要著重注意。剪力墻與梁相連的尺寸不合適會影響框架各方位的平衡。而鋼筋的濫用又會使墻體承重過大。在相關(guān)文書中我們可以找到一些解決以上問題的方案：①當(dāng)墻體承重不是很大時，可以在考慮地震的情況下，不采用連梁設(shè)計，僅需要考慮只有剪力墻墻肢支撐的情況下，整體結(jié)構(gòu)遇到劇烈震動可能產(chǎn)生的后果。并對可能的結(jié)果進(jìn)行分析并做好應(yīng)對預(yù)案和事后處理準(zhǔn)備。②降低剪力墻墻肢和梁接觸面的高度。③對剪力墻墻肢和梁相連的結(jié)構(gòu)進(jìn)項塑形解決。應(yīng)注意的是，選擇方案時應(yīng)謹(jǐn)慎使用第一方案，在其他方案不可用時再選擇第一方案。

3　結(jié)束語

整體來看，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑業(yè)中有很大的發(fā)展?jié)摿?，這不僅是因為建筑業(yè)競爭的加劇和人們對美觀的追求，更重要的是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計自身無法比擬的優(yōu)越性。在建筑工程中使用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，會增加工程的整體結(jié)構(gòu)性，加強(qiáng)抗側(cè)剛度，減少發(fā)生形變的可能，與此同時，還能滿足應(yīng)對劇烈震動和承載力的要求。但是不可避免的嗎，在實際應(yīng)用過程中會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，例如：混凝土和鋼筋的使用數(shù)量不合理，連梁的截面大小和位置安排不協(xié)調(diào)，剪力墻墻體之間的間距不合適，墻體外側(cè)連接的方案不妥當(dāng)?shù)?。這些將會影響建筑的整體結(jié)構(gòu)，美觀度，穩(wěn)定性以及安全性。所以在使用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎周到，做到從實際處罰，協(xié)調(diào)各個方面，避免顧此失彼，促進(jìn)工程高效率，高質(zhì)量的完成，完美收尾。

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TU398.2

A

1673-0038（2015）18-0019-02

2015-4-16