剪力墻在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

梅 鳳

(湖北金揚(yáng)建設(shè)工程有限責(zé)任公司 443000)

剪力墻在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

梅 鳳

(湖北金揚(yáng)建設(shè)工程有限責(zé)任公司 443000)

在當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛。剪力墻的設(shè)計(jì)能夠有效的防止樓體受地震等災(zāi)害的影響，有助于加強(qiáng)建筑物的抗震能力、整體性以及側(cè)向剛度，對建筑事業(yè)的發(fā)展起到了很大的作用。本文闡述了剪力墻常見的類型與設(shè)計(jì)原則，介紹了剪力墻在設(shè)計(jì)中要注意的各個(gè)事項(xiàng)，并對剪力墻的設(shè)計(jì)作了分析，希望能為大家?guī)斫梃b。

剪力墻；高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，高層建筑成為城市發(fā)展過程中的主要趨勢，剪力墻是高層建筑結(jié)構(gòu)體系中的重要組成部分，對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。因此要重視對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)的討論，為全面提高高層建筑質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

1、剪力墻常見類型

由于剪力墻具有較大的剛度，在結(jié)構(gòu)中通常承受大部分的水平力，成為一種比較有效的抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，在地震區(qū)的高層建筑中設(shè)置剪力墻或者核心筒可以很好的改善建筑的抗震性能。剪力墻根據(jù)是否開洞以及開洞的大小可以分為以下幾個(gè)類型：

1.1 整截面墻

整截面墻是指不開洞口或洞口面積小于墻體總面積 16%的剪力墻。其受力狀態(tài)如同豎向懸臂梁，截面上正應(yīng)力呈直線分布，沿墻肢的高度方向上彎矩既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。

1.2 整體小開口墻

整體小開口墻是指洞口沿豎向成列布置，各列墻肢和連梁剛度比較均勻。洞口面積雖然大于墻體總面積 16%，但仍然屬于小面積開洞的墻體，其受力性能可按整體的懸臂考慮。并應(yīng)考慮墻肢的局部彎矩，水平荷載作用產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的軸力承擔(dān)，墻體自身彎矩很小，彎矩圖有突變，但基本上無反彎點(diǎn)，截面上正應(yīng)力接近直線分布，變形曲線仍以彎曲型為主。

1.3 聯(lián)肢墻

聯(lián)肢墻是指洞口沿豎向成列布置，且洞口面積超過墻體總面積的 16%，，連梁剛度遠(yuǎn)小于墻肢剛度的墻體。開有一列較大洞口的剪力墻為雙肢墻。開有多列較大洞口的剪力墻為多肢墻。連梁對墻肢有一定的約束作用，墻肢彎矩圖有突變，并有反彎點(diǎn)存在，墻肢局部彎矩較大，整個(gè)截面上正應(yīng)力已不再呈直線分布，變形曲線為彎曲型。

1.4 壁式框架

壁式框架是指洞口的尺寸相對較大，連梁剛度與墻肢剛度比較接近的墻體。其受力特點(diǎn)是彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以剪切型為主。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，剪力墻要按墻肢截面高度與其厚度的比值判斷其類型，按柱或者按雙向受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。剪力墻既要達(dá)到一定的剛度，還要具有一定的變形性能和延伸性能。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)會(huì)承受多方面的荷載與壓力，一方面要承擔(dān)水平剪力和彎矩，另一方面要承擔(dān)建筑物的豎向壓力。剪力墻在承受彎矩、軸力和剪力等多種力的荷載狀態(tài)下工作，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)要考慮到剪力墻的彎曲性能和延伸性，這樣既可以提升建筑物的抗震性能，還能夠避免脆性對建筑物造成的影響。剪力墻在設(shè)計(jì)的時(shí)候要切忌與平面外進(jìn)行搭接，若必須進(jìn)行搭接時(shí)，需要采取相應(yīng)措施，確保剪力墻的平面安全。

3、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

3.1 控制軸壓比

高層建筑中的剪力墻對軸壓比的要求比較嚴(yán)格，尤其是無翼緣和端柱的一字型短肢剪力墻。剪力墻在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，為了確保自身的延性，就要嚴(yán)格的控制軸壓比，避免超過軸壓比限制的剪力墻構(gòu)件出現(xiàn)。還要對結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行合理的布置，減少局部剪力墻軸壓比過大的情況出現(xiàn)。

3.2 加強(qiáng)剪力墻關(guān)鍵部位的抗震性能

高層建筑的結(jié)構(gòu)外邊線和角點(diǎn)的位置都是位于應(yīng)力比較集中的地方，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候，這些區(qū)域就會(huì)最先發(fā)生塑性區(qū)甚至遭到破壞。所以，剪力墻在設(shè)計(jì)時(shí)要充分的考慮角點(diǎn)處以及結(jié)構(gòu)外邊線出的受力情況，并且要采取必要的措施加強(qiáng)剪力墻關(guān)鍵部位的抗震性能，將軸壓比的限制減小，將縱向鋼筋的配箍率增大。尤其是較小的剪力墻的抗震承載力更應(yīng)該受到重視。

3.3 將連梁和框架梁進(jìn)行正確區(qū)分

在設(shè)計(jì)梁構(gòu)件時(shí)，要正確的區(qū)分框架梁和連梁。因?yàn)檫B梁結(jié)構(gòu)體系的綜合抗側(cè)移剛度受剛度的影響顯著，所以要準(zhǔn)確合理的選擇梁截面和配筋，使其與實(shí)際情況相符合，才能正確的判斷和設(shè)計(jì)整體的抗震性能。

3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)整體的抗震設(shè)計(jì)要遵循合理的原則對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行整體布置，合理的布置剪力墻和框架梁。在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)孤立的一字型短肢剪力墻，確保剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性和可靠性。還要適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)剪力墻在角點(diǎn)處和外邊緣等關(guān)鍵部位的抗震性能。

3.5 合理計(jì)算連梁剛度的設(shè)置

在模擬計(jì)算結(jié)構(gòu)模型的數(shù)值時(shí)，要根據(jù)連梁相鄰的墻肢承受地震力、所處的具體位置以及三水準(zhǔn)抗震所起的作用等因素，具體判斷連梁在實(shí)際的工作中貢獻(xiàn)給結(jié)構(gòu)體系的剛度，以此對連梁剛度的折減系數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置。確保模擬計(jì)算的模型數(shù)值與實(shí)際結(jié)構(gòu)的剛度和受力情況相符合，更加的合理經(jīng)濟(jì)和符合實(shí)際。

4、剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)分析

在高層建筑中剪力墻是最為常見的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之一，其擁有抵抗力大、承載能力強(qiáng)及用鋼量少等這些特點(diǎn)，同時(shí)被廣泛應(yīng)用在高層住宅樓或旅館當(dāng)中。在具體設(shè)計(jì)過程中，居室及客房的空間都比較小，所以施工工作人員要用墻面分割空間。這些用于分割空間的墻面多是采用現(xiàn)澆剪力墻技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較快的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

4.1 配筋設(shè)計(jì)。剪力墻水平布筋可以有效預(yù)防墻體出現(xiàn)裂縫造成剪切的破壞，還可以阻擋溫度對于混凝土產(chǎn)生的影響。在進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)時(shí)，對建筑連梁和比較敏感的墻面一定要適當(dāng)?shù)卦黾优浣畹臄?shù)量。對于長度較短且高度較低的建筑，則可以適當(dāng)減少配筋數(shù)量。

剪力墻垂直布筋的主要作用是抗彎曲，在多層剪力墻結(jié)構(gòu)中的配筋通常為除去墻面邊緣的鋼筋。在鋼筋配置中，豎直方向墻體配筋的保障間距不能大于300mm 。豎直方向上鋼筋如果太多會(huì)使得墻體抗彎曲能力大于抗剪能力，如此對建筑物的抗震是極其不利的。

4.2 邊緣設(shè)計(jì)。通常來說，槽型截面的剪力墻結(jié)構(gòu)沿性比之矩形截面的要強(qiáng)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)者可以適當(dāng)增加墻體的截面邊緣約束力，做到有效提高墻體結(jié)構(gòu)延性、剪力墻水平剪力作用與抗剪的能力。此外，在進(jìn)行建造設(shè)計(jì)時(shí)，需要在墻端位置安置暗裝，并規(guī)范其截面數(shù)據(jù)，以防發(fā)生建筑問題。

4.3 墻面設(shè)計(jì)。由于剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度較大，且其受溫度的影響也較多，因此對建筑的樓面和屋面的影響也較大。有時(shí)比較長的剪力墻會(huì)發(fā)生變形甚至出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。這主要是因?yàn)榧袅Φ慕Y(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，混凝土產(chǎn)生變形，且由于建筑施工條件難以掌控，容易發(fā)生墻體所受的拉應(yīng)力不足，最終導(dǎo)致發(fā)生建筑問題。

剪力墻結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，當(dāng)墻體產(chǎn)生裂縫時(shí)很難處理，產(chǎn)生的不良影響也較大；目前，在我國大部分建筑工程都是為了趕工而加班加點(diǎn)，如此的速度導(dǎo)致建筑質(zhì)量的下降。而且在施工過程中，使用混凝土的量較大，加之強(qiáng)度的提高會(huì)使拉應(yīng)力變大，導(dǎo)致了裂縫的出現(xiàn)。此外，在建筑施工過程中要采取泵送施工時(shí)，必須增加水泥使用量，以減少粗等骨料及骨料粒徑的含量?；炷僚浔燃八土线^程如果處理不好，會(huì)大大增加結(jié)構(gòu)的收縮，這樣建筑很容易產(chǎn)生裂縫。在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，一定要重視建設(shè)施工過程，避免建筑問題的發(fā)生。

總之，在高層建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呈多樣化的趨勢，只有不斷的提高施工技術(shù)水平和質(zhì)量，注意剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，發(fā)揮剪力墻在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用，才能促進(jìn)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高。

[1]魏敏.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].江西建材，2014（5）.

[2]徐嘉君.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[J].科技研究，2015（01）：29.

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1007-6344（2016）09-0056-01