剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用探析

金殿玉

【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)具有比較廣泛的使用優(yōu)勢，整體結(jié)構(gòu)空間靈活，滿足了人們個性化、多樣化的生活需求，剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，應根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)的特點，采用合理的布置形式，調(diào)整和控制剪力墻結(jié)構(gòu)體系剛度，改善剪力墻的抗震性能。本文筆者對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用進行了探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】剪力墻結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；應用

前言：

建筑剪力墻是采用鋼筋混凝土作為原材料砌成的墻體結(jié)構(gòu)，我國現(xiàn)有的剪力墻結(jié)構(gòu)種類很多，通常具有較好的抗震性、較強的穩(wěn)定性，符合人們的審美觀。剪力墻的主要結(jié)構(gòu)是由橫向承重樓板以及垂直方向承重樓板相互交錯搭接組成的高層樓房主要的承重系統(tǒng)，在抵抗地震、美觀方面都起到很重要的作用，還在一定程度上避免了由于承重柱帶來的空間局限，為室內(nèi)創(chuàng)造了更大的空間，滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)居民的需求。

1.剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻是指在建筑工程中用于承受地震、風荷載等作用引起的水平荷載墻體，剪力墻也可以稱為抗震墻、抗風墻，剪力墻的主要目的是為了避免建筑承受剪切作用造成的破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)是指采用鋼筋混凝土墻板承受來自水平方向和垂直方向荷載的結(jié)構(gòu)，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，施工單位經(jīng)常會使用鋼筋混凝土墻板代替建筑物框架結(jié)構(gòu)的梁柱，從而有效地控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的剛度、抗震性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有十分廣泛的應用。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

剪力墻的特點是外平面承載力小，內(nèi)平面承載力大，外平面剛度小，內(nèi)平面剛度大，因此，當剪力墻和外平面方向的梁連接時，會產(chǎn)生墻肢平面外彎矩，因此，在設(shè)計過程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要盡量沿著主軸的方向進行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現(xiàn)拉通對直的現(xiàn)象；在進行抗震設(shè)計時，要盡量保證兩個方向的側(cè)向剛度相同，并且剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量簡單，防止出現(xiàn)單向有墻的情況，同時要盡量保證各個方向的剪力墻分布均勻，從而充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的工作性能。

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應用

3.1剪力墻平面布置

在進行剪力墻平面布置時，要盡量防止出現(xiàn)單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進行雙向、多向布置；剪力墻的抗側(cè)力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力，可以適當?shù)脑黾蛹袅Φ拈g距，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度合適。設(shè)計人員可以根據(jù)經(jīng)驗公式T=（0.05-0.06）n（其中n為層數(shù)），計算出T值，從而判斷剪力墻的數(shù)量及側(cè)向剛度。如果計算結(jié)果T比搭模計算周期T1大，則可以適當?shù)脑黾蛹袅Φ臄?shù)量；如果計算結(jié)果T比搭模計算周期T1小，則說明剪力墻比較多，可以適當?shù)臏p少剪力墻的數(shù)量或者鑿開一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。

3.2約束邊緣構(gòu)件處理

無約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會減少一倍，對地震能量的消耗能力就會減少20%，因此，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，要根據(jù)不同級別的剪力墻軸壓比，選用相對應的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對于一級剪力墻和二級剪力墻結(jié)構(gòu)，當剪力墻底部加強部位上面的普通部位和三級、四級非抗震設(shè)計建筑底部加強部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時，要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件；當一級剪力墻和二級剪力墻結(jié)構(gòu)，當剪力墻底部加強部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

3.3剪力墻墻身鋼筋

在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般情況下，對于四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%；對于一級、二級、三級抗震設(shè)計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。

3.4剪力墻連梁問題

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在水平荷載的作用下，墻肢會發(fā)生變形，從而引起連梁產(chǎn)生內(nèi)力，這時連梁端部的內(nèi)力會減小連接墻肢產(chǎn)生的變形內(nèi)力，從而約束墻肢變形，連梁對剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要，因此，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注意連梁問題的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見的問題，其本質(zhì)是剪力剪壓比無法滿足相關(guān)要求，當墻段比較長時，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段；當墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時，墻肢處連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象后，可以采用以下幾種方法進行處理：（1）可以通過調(diào)整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進行處理；（2）根據(jù)實際情況，適當?shù)臏p少連梁截面高度；（3）當連梁破壞對垂直方向的荷載影響不大時，可以從地震作用的角度進行思考，放棄使用該連梁，計算獨立墻肢在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋則應按照兩次計算得出的大內(nèi)力進行。

4.建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

4.1平面結(jié)構(gòu)布置

平面結(jié)構(gòu)要具有良好的整體性，同時要做到簡單、均勻?qū)ΨQ、規(guī)則，對于長度、寬度比較大，或者不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，要設(shè)置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結(jié)構(gòu)的整體性，為增強抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對于質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心偏差比較大的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，受扭轉(zhuǎn)力的影響會產(chǎn)生巨大的破壞，因此，在設(shè)計過程中要注意盡量將質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心重合在一起。

4.2垂直結(jié)構(gòu)布置

由于垂直受力構(gòu)件在轉(zhuǎn)換過程中，會對建筑的垂直剛度造成影響，如果發(fā)生地震，這部分就會成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)，因此，要對剪力墻轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度進行嚴格的控制。轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)建在傳力過程中要盡量做到簡單、直接，避免出現(xiàn)水平方向的多級轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換次梁的現(xiàn)象。由于剪力墻轉(zhuǎn)換梁上一層墻體和中間支柱承載的垂直荷載比較大，因此，要盡量避免在這些部位設(shè)置門洞，同時要盡量加強轉(zhuǎn)換層下部剪力墻的剛度。轉(zhuǎn)換層會對上下傳力構(gòu)件的直接傳力造成影響，因此，要將轉(zhuǎn)換層上部的垂直抗側(cè)力構(gòu)件直接設(shè)置在轉(zhuǎn)換層主結(jié)構(gòu)上，防止出現(xiàn)多級轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。

5. 剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計重點

綜合所有的情況得出下面幾點剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計重點：（1）假如地震的影響比較突出，就不可以單一的增強剪力墻的抗側(cè)力強度，這樣做不會有較好的收益，還會造成加大投入的可能性。（2）對于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，數(shù)量是比較關(guān)鍵的因素，因此一定要注意剪力墻的數(shù)量。假如剪力墻較大就會增加自身的重量，還會出現(xiàn)投入浪費的現(xiàn)象，剪力墻如果超標就會出現(xiàn)不能完成支撐的作用。（3）一定要依據(jù)設(shè)計的要求來給剪力墻配筋，依據(jù)規(guī)定的要求實施構(gòu)建鋼筋的施工，配筋的比率決定剪力墻結(jié)構(gòu)的延伸性。（4）嚴格依據(jù)設(shè)計的要求來完成剪力墻的長度和厚度的設(shè)計，發(fā)揮好墻肢的承載能力，防止出現(xiàn)不必要的浪費。總之，一定要按照設(shè)計的要求來進行剪力墻的設(shè)計，要保證剪力墻具有良好的抗側(cè)強度。同時，要注意控制好剪力墻的投入成本，防止發(fā)生浪費的現(xiàn)象。

6.總結(jié)

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中有十分廣泛的應用，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要根據(jù)建筑工程的實際情況，確保制定的剪力墻結(jié)構(gòu)施工方案既符合施工質(zhì)量標準，又能滿足經(jīng)濟要求，從而為建筑工程的施工質(zhì)量提供保障，有效地促進和諧和會的構(gòu)建。

參考文獻

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