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

張成旺

摘 要：隨著我國科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建筑已經(jīng)越來越接近人們的生活，人們對建筑物的安全要求也越來越高，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中使用剪力墻結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力，而且還能夠提高整個建筑物的穩(wěn)固程度，

關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)；原則；應(yīng)用

1.剪力墻結(jié)構(gòu)的概念

剪力墻結(jié)構(gòu)是指在建筑中墻肢的截面高度和厚度之比在5～8范圍內(nèi)的剪力墻體。如果在一個建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)，剪力墻設(shè)置較多的話，就需要采用筒體的支撐形式，以便于和剪力墻產(chǎn)生的水平作用力相平衡，在高層建筑中多采用部分剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。在剪力墻結(jié)構(gòu)中進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，墻體所承受的地震傾覆力矩不能夠低于建筑整體結(jié)構(gòu)的傾覆力矩。如果整體結(jié)構(gòu)中的墻體較少，傾覆力矩可以適當(dāng)減少30%左右。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和種類

我國在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用的剪力墻類型可以分為以下幾種：

2.1實(shí)體墻

當(dāng)剪力墻為實(shí)體墻時，有的墻體出現(xiàn)開洞，有的沒有開洞。即使有開洞的墻體，開洞的面積也不會超過整個墻體面積的15%。因此，實(shí)體墻在使用的過程中不會出現(xiàn)反彎點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的突變。

2.2壁式框架結(jié)構(gòu)的剪力墻

壁式框架結(jié)構(gòu)的剪力墻，在墻體中洞口的尺寸較大，在進(jìn)行墻肢線剛度和連梁線剛度的設(shè)計時，其大小接近。壁式框架結(jié)構(gòu)的剪力墻的主要受力特點(diǎn)在于墻體的彎矩圖會產(chǎn)生突變，在建筑中的多數(shù)樓層中會出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

2.3 開口較小的剪力墻

開口較小的剪力墻其特點(diǎn)和實(shí)體墻相同。墻體中的開口面積較小是指墻體中的開洞面積在15%以內(nèi)，在受力過程中墻體中的彎矩圖點(diǎn)不會產(chǎn)生反彎點(diǎn)，但容易在連梁出產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性的突變。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

3.1調(diào)整建筑物樓層之間的最小剪力系數(shù)的原則

在建筑施工過程中，為了達(dá)到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，應(yīng)該在不超過規(guī)定系數(shù)范圍內(nèi)盡量地減少剪力墻的使用數(shù)量，以便于把樓層的最小剪力系數(shù)控制在設(shè)計要求所規(guī)范的限制內(nèi)。

3.2剪力墻連梁超限的調(diào)整原則

此原則主要是要求在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計過程中，根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其連梁的跨高比值一般情況下要大于2.5.若其比值在2.5以下的話，容易出現(xiàn)墻體的彎矩和剪力值超出有關(guān)技術(shù)所規(guī)定的限值的狀況。另外，絕大部分剪力墻的連梁跨度會超出比值到5，此時就需用框架梁的方式來完成其連梁的建設(shè)。而對于超出比值在5—6范圍內(nèi)時，要想確保其墻體不發(fā)生剛度不發(fā)生變化，則剪力墻的剪力或彎矩就會出現(xiàn)異常，超出其結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定的要求。因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對剪力墻連梁的超限進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)有效的對建筑工程投入的資金成本進(jìn)行控制。

3.3建筑物樓層層高與層間最大位移之間的比例調(diào)整原則

在對遭遇地震作用影響較多的建筑樓層進(jìn)行最大彈性層間位移值規(guī)定和規(guī)范時，把以變形為主要形式的高層建筑排除在外，且計算其他建筑時可不扣除其整體的變形彎曲，而轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)變形的計算。其中，豎向構(gòu)件數(shù)量是控制剪切變形的決定性因素，但是，豎向構(gòu)件不能過多使用，否則會引起結(jié)構(gòu)的扭曲變形。因此，在對高層建筑驚喜結(jié)構(gòu)設(shè)計是，應(yīng)該盡可能的縮小扭轉(zhuǎn)變形。

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

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要充分考慮其在建筑整體中的應(yīng)用，做到對剪力墻進(jìn)行合理的定位、充分考慮剪力墻中的鋼筋構(gòu)造、確定剪力墻設(shè)置的厚度，有效處理剪力墻中存在的連梁超筋現(xiàn)象。

4.1對剪力墻進(jìn)行合理定位

在剪力墻設(shè)計的過程中，要順應(yīng)建筑物的主軸方向進(jìn)行雙向布置，在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，要盡量減少出現(xiàn)單項(xiàng)墻的形式。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中要做好以下幾點(diǎn)：

4.1.1如果在建筑的設(shè)計中牽涉到弧形、圓形或多邊的平面結(jié)構(gòu)，可以將剪力墻設(shè)計為環(huán)形或者沿著徑向的位置設(shè)置剪力墻。

4.1.2在設(shè)計中如果呈Y型的結(jié)構(gòu)，就需要根據(jù)建筑自身的三個軸線的分布方向進(jìn)行剪力墻的設(shè)置。

4.1.3在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中如果呈現(xiàn)出T型或矩形等平面結(jié)構(gòu)，就需要沿著自身結(jié)構(gòu)的兩個軸線的方向進(jìn)行設(shè)計。

因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中要保證結(jié)構(gòu)的對稱和均勻，將整體結(jié)構(gòu)中的質(zhì)量核心和剛度中心進(jìn)行重合設(shè)置，以保證建立的墻體不會產(chǎn)生扭矩。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，要保證剪力墻的墻肢的設(shè)置能夠滿足規(guī)則，并且遵循建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單的原則。

4.2確定剪力墻設(shè)置的厚度

根據(jù)國家的建筑設(shè)計規(guī)范的要求，在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計時，它的截面尺寸要滿足建筑物抗震等級的要求。墻面的厚度要根據(jù)整體的抗震等級要求進(jìn)行設(shè)計，墻體的底部要加強(qiáng)厚度，保證在200mm以上，其他部位的厚度要保持在160mm以上，在獨(dú)立剪力墻的設(shè)置中，墻體底部的厚度要設(shè)置在180mm以上。

4.3剪力墻中的鋼筋構(gòu)造

在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中有明確規(guī)定，在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，既要保證剪力墻結(jié)構(gòu)水平方向和豎直方向中的配筋率，又要保證剪力墻的結(jié)構(gòu)能夠滿足抗震設(shè)計的要求。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，配筋率要保持在0.2%以上。

4.4處理剪力墻中存在的連梁超筋現(xiàn)象

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，比較容易出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)是墻體整體的剪力與設(shè)計過程中對剪壓比規(guī)定的數(shù)值要求不相符。在墻體中出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象，主要是由于剪力墻整體結(jié)構(gòu)的高度，位于建筑整體結(jié)構(gòu)高度的三分之一處。如果在平面結(jié)構(gòu)中，墻體較長的話，就會比較容易出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象。在出現(xiàn)連梁超筋時，墻體會發(fā)生嚴(yán)重的剪切變形。如果是墻體中較容易出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象的部位時，可以采用鉸鏈的形式進(jìn)行處理。

4.5剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的其他要點(diǎn)

在建筑施工過程中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑質(zhì)量，應(yīng)該綜合考慮多種因素，實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

4.5.1必須保證剪力墻結(jié)構(gòu)的順利建設(shè)，這是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)工作。

4.5.2要充分考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性問題。我們知道，剪力墻結(jié)構(gòu)本身的建設(shè)就是為了增強(qiáng)建筑的抗震性能，保證房屋及構(gòu)筑物的安全施工。反過來，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的安全可靠度，也能夠使剪力墻結(jié)構(gòu)的功能得到最大化程度的發(fā)揮，同樣能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計目的。

4.5.3還應(yīng)該考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的工程造價問題。為了節(jié)省工程造價，我們可以從技術(shù)手段以及原材料的使用等方面著手。例如，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，將原材料的含鋼量控制在一定的范圍之內(nèi)，力求達(dá)到在不損害建筑的安全性的前提之下充分發(fā)揮原材料的最大用途，就能實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

結(jié)束語：在對剪力墻進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該考慮到對剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置，剪力墻的長度和厚度要達(dá)到配筋的要求等。同時應(yīng)該嚴(yán)格的遵循設(shè)計的要求和原則，是剪力墻的優(yōu)勢最大限度的發(fā)揮，從而是建筑物更加的堅(jiān)固、舒適。并且使建筑物的質(zhì)量達(dá)到最好。

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