高層住宅剪力墻設計與應用探究

文/ 王彥春 唐山市住房和城鄉(xiāng)建局　河北唐山　063000

高層住宅剪力墻設計與應用探究

文/ 王彥春 唐山市住房和城鄉(xiāng)建局河北唐山063000

伴隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，我國的城市化建設也加快了步伐，大量的人口不斷的涌向城市，因此，城市面臨著越來越緊張的建筑局面。近些年來，為了緩解這一現(xiàn)象，我國不斷的增加高層建筑的數(shù)量，而在高層住宅中，應用最為廣泛的設計便是剪力墻設計，本文將會詳細的對剪力墻設計在高層住宅中的應用進行詳細分析，為今后的建筑設計工作提供相關(guān)借鑒。筆者希望本文的探討與分析，能給大家?guī)硪欢ǖ乃伎己蛦l(fā)。

高層住宅；剪力墻；設計；應用；技術(shù)；結(jié)構(gòu)

引言

伴隨著經(jīng)濟和社會的飛速發(fā)展而帶來的城市人口的壓力，目前的住房形式越來越不容樂觀，住房作為人們賴以生存的生活必需品，人們在建設過程中對于住房的質(zhì)量要求也越來越高，因此，住房的安全性和耐用性在建設過程中越來越受到關(guān)注。為了解決住房的耐用問題，越來越多的建筑企業(yè)在高層住宅的建設過程中應用了剪力墻設計，并且取得了特別理想的效果，剪力墻結(jié)構(gòu)無論從實用性、安全性、經(jīng)濟性等各個方面考慮都具有一定的優(yōu)勢[1]。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)概述

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的定義

剪力墻結(jié)構(gòu)是一種為了能夠更好的解決水平以及豎直方向上的載荷，而采取將縱橫混凝土墻和屋面梁板相結(jié)合的一種受力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有剛度大、承載負荷能力強、位移小等優(yōu)點。但是剪力墻結(jié)構(gòu)由于自身的結(jié)構(gòu)體系的影響，必須要求相互之間間隔較小。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)設計應用在高層住宅的優(yōu)點

在當今的建筑設計中，要對一項建筑的建筑質(zhì)量、建筑安全以及經(jīng)濟效益等方面綜合考慮，剪力墻是一種兼顧上述各種因素的綜合性設計方案。通過應用剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑物的抗震性能能夠明顯的提升一個檔次，很好地解決了建筑安全因素；在應用剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑中，建筑物內(nèi)的分隔墻很多，實現(xiàn)了輕質(zhì)材料的應用，通過降低承載墻的數(shù)量來達到減小壓力的目的，很好的解決了建筑質(zhì)量問題；此外，應用剪力墻結(jié)構(gòu)能夠在施工中減少建筑材料的應用，十分經(jīng)濟劃算，因此又很好的解決了建筑中的經(jīng)濟效益問題；剪力墻結(jié)構(gòu)的設計十分對稱整齊，沒有多余的漏梁等瑕疵，因此，具有十分高的美觀性。綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)由于自身的多種優(yōu)點，在目前的高層建筑的建設中收到了廣泛的應用。

二、高層住宅剪力墻設計的相關(guān)要點

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻主體作為受力的主要對象，承擔著剪力、彎矩等，是剛度強度要求的主體，因此，為了防止剪力墻出現(xiàn)一系列的破壞問題，需要對剪力墻結(jié)構(gòu)進行以下設置。

（一）對于剪力墻的布置

為了能夠使剪力墻實現(xiàn)對稱、均勻，并且具有良好的側(cè)向剛度，通常在進行剪力墻的平面布置時采取雙向布置的方式，如果采取單向布置的方式，則非常容易導致墻體出現(xiàn)過于密集的現(xiàn)象。

要根據(jù)國家規(guī)定來確定剪力墻的墻厚和墻高，在滿足國家規(guī)定的要求外，盡量做到優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，做到安全、經(jīng)濟。在墻體的選擇中，通常會采取T形、L形、十字形。

剪力墻按照所開洞口的大小可以分為整體墻、聯(lián)肢墻、壁式框架等；按照墻肢高度和墻厚度的比值可以將單片剪力墻分為高墻和矮墻；按照高厚比可以分為一般剪力墻和短肢剪力墻。按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程》（JGJ3-2010）的要求，在抗震設計中，短肢剪力墻要設置翼緣。

（二）高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁設計

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，進行連接墻肢和墻肢的梁被稱為連梁。連梁對于剪力墻結(jié)構(gòu)具有十分關(guān)鍵的作用。能夠?qū)χ鸬接行У募s束作用。在具體的剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁通常會出現(xiàn)脆性破壞和延性破壞兩種狀況。一旦剪力墻出現(xiàn)脆性破壞的狀況，也就意味著剪力墻失去了承載作用，最終可能導致坍塌現(xiàn)象的發(fā)生，一旦發(fā)生延性破壞，剪力墻的剛度則會下降，會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

在進行連梁設計時，框架梁要按照框架結(jié)構(gòu)的框架梁設計。對于連梁超筋的處理，要將連梁的剛度進行折減，通過減少剪力設計值的方式來實現(xiàn)目的，或者是采取減少梁截面的方式。由于連梁是一種耗能構(gòu)件，在進行設計時要按照普通框架梁的要求，對混凝土壓區(qū)高度進行控制，按照強剪弱彎、強柱弱梁的延性要求進行計算。

三、高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)整體設計分析

（一）剪力墻的高層結(jié)構(gòu)參數(shù)計算和選擇

對高層住宅的內(nèi)力位移進行分析，計算中要將結(jié)構(gòu)的剛度以及自振周期考慮以及非承重墻的剛度在內(nèi)，在進行自振周期折減系數(shù)的選取時選擇1.0最為適宜（非承重墻較多周期折減系數(shù)選擇0.9）；為了能夠使高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的性能，通常會在分析過程中選取振型分解反應譜法。

對于高層結(jié)構(gòu)設計中以下比值的確定需要重視：第一，控制結(jié)構(gòu)延性的軸壓比；第二，控制地震剪力的剪重比；控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性的剛度比，剛度比的選取可以有效地避免薄弱層的出現(xiàn)；控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性的位移比；控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應的周期比，選取合適的周期比，可以有效地防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生；控制穩(wěn)定性的剛重比。以上的比值都要滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）的相應要求。

（二）高層結(jié)構(gòu)風荷載的取值

首先根據(jù)規(guī)范確定體型系數(shù)，要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)平面布置，在確定體型系數(shù)的X、Y值。然后對樓群間的群體效應進行考慮，參考風載荷實驗數(shù)據(jù)進行取值。使用SATWE軟件進行體型系數(shù)的輸入，最后確保求得的剛重比要符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程》（JGJ3-2010）的相應要求。

（三）結(jié)構(gòu)細節(jié)優(yōu)化

考慮到高層懸挑構(gòu)建承受反向風載荷的影響，要采取雙層雙向結(jié)構(gòu)配筋；考慮到連梁和剪力墻剛度，采取鉸接的方式；在梁和墻相互垂直交界的地方，一般會采取以下兩種方式：在梁支座設置扶壁柱，該方式將會影響到美觀；另一種方式是采取鉸接方式。要盡量避免在角部出現(xiàn)短肢剪力墻。在對墻體進行開洞計算時，將窗洞視為門洞，洞口被截斷的分布筋要集中在洞口周邊。要考慮到地下室外墻擋土作用，剪力墻縱筋要設在墻水平鋼筋外側(cè)。

結(jié)語：

綜上所述，有著優(yōu)良剛度性能、強度性能、經(jīng)濟效益、美觀性能等優(yōu)點的剪力墻結(jié)構(gòu)在當前的高層住宅中得到了廣泛的應用。在進行剪力墻結(jié)構(gòu)的設計過程中，要充分考慮剪力墻的剛度、自重、抗震性能等，并根據(jù)實際狀況進行細致的計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，從而確保建筑物的質(zhì)量。

[1]孫海濤,蒲曉琴,盧建宇,依力帕提.某高層住宅剪力墻設計與應用[J].建筑技術(shù),2011,04:361-363.

[2]高順樁.建筑工程中剪力墻施工技術(shù)的運用[J].中國房地產(chǎn)業(yè).2015.8