淺議高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

摘 要：剪力墻結(jié)構(gòu)作為一種主要高層建筑結(jié)構(gòu)體系，在我國高層建筑的應(yīng)用十分廣泛。文章分析了高層住宅樓剪力墻的特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)體系在我國高層居住建筑中的發(fā)展情況，探討了如何在高層住宅樓中實(shí)現(xiàn)剪力墻的設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人口密度的增長，土地資源日趨緊張，隨著土地的不斷開發(fā)，城市土地資源越來越緊張，建筑向縱向發(fā)展成為滿足人們住房需求的有效途徑。剪力墻結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、抗壓性強(qiáng)、承載力好、整體性優(yōu)、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑中發(fā)揮重要的作用，能保障高層建筑達(dá)到抗震、防偏移的標(biāo)準(zhǔn)，符合現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展要求，因而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，逐步成為高層建筑的最普遍的結(jié)構(gòu)形式。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速的增長，城市化進(jìn)程的不斷加快，人民生活水平不斷提高，人們對(duì)居住面積和舒適度的要求也不斷提高，使得小高層住宅在我國如雨后春筍般大量涌現(xiàn)，如何在小高層住宅設(shè)計(jì)過程中使結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)合理已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的當(dāng)務(wù)之急。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力特點(diǎn)分析

剪力墻結(jié)構(gòu)是指利用房屋墻體作為水平抗側(cè)力和豎向承重的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)體系中，墻體同時(shí)可作為維護(hù)及分隔構(gòu)件。目前，我國大多采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，它的整體性好，剪力墻結(jié)構(gòu)體系承載水平較高，具有較高的抗側(cè)性能和承載性能，自身側(cè)向剛度較大、變形小，能夠有效抵抗和消除水平荷載和豎向荷載，比較適用于高層建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)擁有較強(qiáng)的自重，能夠有效減小地震效應(yīng)的影響；由于不采用梁式結(jié)構(gòu)平板，可以有效增加凈高，提高空間利用率，平面布局較為規(guī)整，剪力墻結(jié)構(gòu)體系適用層高較小的建筑，如高層住宅、高層賓館等。由于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系自重偏大，建筑平面布置空間存在局限性，為了滿足業(yè)主對(duì)大建筑空間的需求，可將剪力墻轉(zhuǎn)化為框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系在我國居住建筑中的發(fā)展

由于我國人口眾多，人均土地愈來愈少，并且需要有足夠的綠化以及人們的活動(dòng)環(huán)境，高層住宅的發(fā)展越來越成為一種趨勢。20世紀(jì)70年代末我國開始興建了大量的高層住宅，根據(jù)各地情況的不同所采用的結(jié)構(gòu)體系也不一樣，最早采用的主要是預(yù)制外墻板大模板現(xiàn)澆內(nèi)墻的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，小開間住宅的樓板結(jié)構(gòu)主要采用預(yù)應(yīng)力圓孔板，90年代以后基本開始采用現(xiàn)澆樓屋蓋結(jié)構(gòu)。通過綜合對(duì)比，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)具有室內(nèi)空間簡潔、使用面積大、施工濕作業(yè)少、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是大中型城市居住建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性十分明顯，分隔墻與承重墻相結(jié)合，可以獲得較大的有效使用空間，同時(shí)可以做到房間內(nèi)不出現(xiàn)露梁露柱現(xiàn)象，簡潔明了，隔音效果好，并且此類結(jié)構(gòu)具有整體性強(qiáng)，側(cè)向剛度大，抗側(cè)力性能好，用鋼量少，施工周期短，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)代高層住宅大都采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)形式。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題

3.1 平面布置宜簡單、規(guī)則，宜沿兩個(gè)主軸方向或其他方向雙向布置，兩個(gè)方向的側(cè)向剛度不宜相差過大，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)采用僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置。

3.2 剪力墻是承受水平荷載和豎向荷載的主要受力構(gòu)件，因此其應(yīng)沿結(jié)構(gòu)的主要軸線進(jìn)行布置，尤其是在抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)中，應(yīng)避免僅單向有墻。一般平面為矩形、T形、L形時(shí)，剪力墻應(yīng)沿兩個(gè)方向布置。選擇L、T型的墻肢，全面把控軸壓比，通過控制墻肢提升剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。剪力墻應(yīng)盡可能設(shè)置翼緣，盡量避免形成一字墻，且高層建筑中不應(yīng)全采用短肢剪力墻，若短肢剪力墻較多時(shí)，可布置成一般剪力墻或簡體，形成共同抵抗水平作用的剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.3 剪力墻布置應(yīng)盡量規(guī)則，規(guī)整、均勻、對(duì)稱，且貫通全高，使建筑物具備合理的雙向剛度，并盡可能使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心重合，以減少扭轉(zhuǎn)。當(dāng)有轉(zhuǎn)折或稍有錯(cuò)開時(shí)，可按一道墻來考慮。

3.4 剪力墻宜從下到上連續(xù)布置，不宜突然取消或中斷，以避免剛度突變。為減少剛度突變，可減少部分墻肢或沿高度方向改變混凝土等級(jí)或墻厚，沿高度逐漸減小剪力墻的抗側(cè)剛度。結(jié)構(gòu)頂層部分剪力墻被取消以形成頂部大房間時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)延伸到頂?shù)募袅Α?/p>

3.5 門窗洞口宜上下對(duì)齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁。

3.6 在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于底部附帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)墻肢總高度的1/8與框支層加上框支層以上2層的高度兩者中的較大值作為剪力墻底部加強(qiáng)部位應(yīng)有的高度；對(duì)于普通的高層剪力墻結(jié)構(gòu)，其可以根據(jù)底部兩層高度與嵌固部位以上墻肢總高度的1/8兩者中的較大值作為底部加強(qiáng)部位應(yīng)有的高度。

3.7 剪力墻太長時(shí)，就會(huì)受剪破壞，剪力墻呈脆性，不利于抗震。故同一軸線上的連續(xù)剪力墻過長時(shí)，將其分成長度均勻的若干墻段，墻段的高度和墻段長度之比不宜小于3。

3.8 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從嚴(yán)控制其軸壓比，使剪力墻具有一定的延性和變形能力，避免剪力墻出現(xiàn)剪切破壞等脆性破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)符合強(qiáng)墻弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件等要求，以使結(jié)構(gòu)具有良好的非彈性延性變形能力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4 結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，高層建筑已成為建筑的主流。在進(jìn)行高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要制定科學(xué)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合建筑工程的實(shí)際條件，合理地布置剪力墻的位置，強(qiáng)化剪力墻的薄弱環(huán)節(jié)，選擇合適的配筋率，合理利用剪力墻，做出安全、合理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

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作者簡介：許寬宏（1993- ），男，湖北鄂州人，本科，湖北工程學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，研究方向：土木工程專業(yè)。