建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用探析

摘 要：剪力墻結(jié)構(gòu)是一種常見的建筑結(jié)構(gòu)形式，其抗震性和穩(wěn)定性較好，受到建筑設(shè)計(jì)師的青睞。剪力墻結(jié)構(gòu)在不同建筑工程項(xiàng)目中的計(jì)算和設(shè)計(jì)內(nèi)容不同，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，應(yīng)結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的具體情況，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠性。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

近年來，建筑行業(yè)逐漸進(jìn)入瓶頸期，呈現(xiàn)出疲軟態(tài)勢(shì)，人們?cè)谫?gòu)買建筑物時(shí)，越來越多的考慮建筑空間設(shè)計(jì)的合理性和舒適性，而剪力墻結(jié)構(gòu)具有側(cè)移幅度小、剛度和穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較靈活，因此受到重視。建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常專業(yè)、系統(tǒng)的工作，必須全面考慮各項(xiàng)內(nèi)容，積極優(yōu)化和完善各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

1 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)特性分析

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)也稱為結(jié)構(gòu)墻、抗震墻、擋風(fēng)墻，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)其摒棄了傳統(tǒng)框架梁柱結(jié)構(gòu)，而是利用鋼筋混凝土板來承受建筑荷載，平衡和控制建筑結(jié)構(gòu)中的垂直力和水平力，這種剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛，可有效抵抗建筑物中的各種荷載。在實(shí)際應(yīng)用中，剪力墻結(jié)構(gòu)是一種由樓板、墻體等共同組成的結(jié)構(gòu)體系，在抵擋重力荷載和水平荷載方面優(yōu)勢(shì)明顯，但是無法破壞或者不能隨意拆卸，在我國(guó)很多地區(qū)，剪力墻結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)耗材較大、施工困難、施工成本較高，在實(shí)際應(yīng)用中受到諸多限制。

為了充分發(fā)揮建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足以下原則：其一，在計(jì)算和設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要確定建筑墻體結(jié)構(gòu)的垂直和水平作用力，還需要全面分析建筑結(jié)構(gòu)墻體截面的整體承載能力，結(jié)合建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，合理設(shè)置剪力墻結(jié)構(gòu)，提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和適用性；其二，剪力墻結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)平面中承載能力和剛度比較強(qiáng)，但是平面以外的承載能力和剛度相對(duì)較弱，因此在建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要驗(yàn)算剪力墻結(jié)構(gòu)平面外的承載能力和剛度，可以結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取有效的防護(hù)處理措施，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置，保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；其三，剪力墻結(jié)構(gòu)的寬度和高度較大，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)必須結(jié)合建筑項(xiàng)目的實(shí)際施工設(shè)計(jì)和受力特點(diǎn)，合理確定剪力墻結(jié)構(gòu)的跨度、寬度和高度之間的比值。

2 建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 連梁設(shè)計(jì)

連梁是指建筑結(jié)構(gòu)中連接各個(gè)位置墻肢和墻肢之間的結(jié)構(gòu)梁，這種連梁可以建筑墻肢結(jié)構(gòu)有效連接起來，而且墻肢受到建筑結(jié)構(gòu)水平荷載作用影響很容易發(fā)生變形，使得連梁結(jié)構(gòu)形成內(nèi)力，反過來墻肢對(duì)于連梁形成一個(gè)約束作用力，因此連梁有助于提高建筑墻肢結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)合理設(shè)計(jì)連梁。建筑結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)應(yīng)注意截面尺寸和連梁跨高比，若連梁剛度較大，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行折減，根據(jù)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力荷載轉(zhuǎn)移到墻體中，實(shí)現(xiàn)折減。剪力墻結(jié)構(gòu)折減設(shè)計(jì)，應(yīng)注意折減系數(shù)，通常情況下，若建筑連梁結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度不高，折減度稍微少一些；若設(shè)防烈度較高，折減度稍微多一些，但是建筑連梁結(jié)構(gòu)折減度必須高于0.5，確保建筑連梁結(jié)構(gòu)保持良好的剛度和豎向荷載承受力。

2.2 墻肢厚度和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)中在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)合理控制其長(zhǎng)度。一般情況下，建筑墻肢長(zhǎng)度應(yīng)<8m，跨高比>6。建筑墻體厚度設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度，通常情況下房屋建筑填充墻厚度不小于20cm，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)厚度也不能小于20cm。某些住宅建筑沒有設(shè)計(jì)地下室，墻體高于5m，基礎(chǔ)埋深大于2.5m，如果再根據(jù)1/16比例來設(shè)計(jì)建筑墻肢厚度，會(huì)使得填充墻厚度小于墻肢厚度，不利于整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的具體情況，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程，設(shè)計(jì)合適厚度和長(zhǎng)度的墻肢結(jié)構(gòu)。

2.3 邊緣構(gòu)件設(shè)置

合理設(shè)置邊緣構(gòu)件是建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，和無約束邊緣構(gòu)件剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，約束邊緣矩形剪力墻構(gòu)件的穩(wěn)定性、剛度和承載能力都更好，有效提升了整體建筑結(jié)構(gòu)的極限承載力。邊緣構(gòu)件主要包括構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件，在設(shè)置邊緣構(gòu)件時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑工程項(xiàng)目具體情況，選擇合適類型的邊緣構(gòu)件。通常情況下，建筑墻體平均軸壓比在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)的，盡量設(shè)計(jì)約束邊緣構(gòu)件，非抗震設(shè)計(jì)和四級(jí)建筑底加強(qiáng)部位以及一二級(jí)剪力墻一般部位，多層建筑結(jié)構(gòu)剪力墻計(jì)算值大于相鄰結(jié)構(gòu)軸壓比，都必須結(jié)合建筑工程項(xiàng)目實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)構(gòu)造邊緣構(gòu)件。

2.4 位移、內(nèi)力和地震荷載計(jì)算

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若建筑工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，在分析和計(jì)算過程中，可以利用平面協(xié)同空間框架，若建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合建筑空間分析程序，合理分析剪力墻結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力，遵循簡(jiǎn)化計(jì)算的設(shè)計(jì)原則，根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)的實(shí)際寬度和長(zhǎng)度，合理計(jì)算底盤寬度和長(zhǎng)度。

2.5 剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的重要作用，應(yīng)做好優(yōu)化設(shè)計(jì)，一方面確保建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量，另一方面節(jié)約施工成本。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的建筑工程項(xiàng)目施工情況，運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布局。同時(shí)，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇合適的原材料，使材料性能和剪力墻特性相互匹配，若剪力墻長(zhǎng)度較長(zhǎng)，結(jié)合具體施工情況，可以適當(dāng)剪短剪力墻，但是應(yīng)保障各個(gè)位置剪力墻長(zhǎng)度的一致性，合理設(shè)計(jì)剪力墻洞口。不同區(qū)域的墻段可以通過弱連梁連接起來，剪力墻截面高度和墻段高度之比應(yīng)大于1/3，避免剪力墻發(fā)生破壞，實(shí)際剪力墻墻體厚度應(yīng)大于墻肢厚度，設(shè)置合適大小的框架樁，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，其設(shè)計(jì)必須符合人們對(duì)于現(xiàn)代化建筑項(xiàng)目的要求，結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的特性和優(yōu)勢(shì)，根據(jù)建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，加強(qiáng)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，重點(diǎn)解決剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的一些問題，積極進(jìn)行分析和探索，不斷提高建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：盧偉綱（1980- ），男，浙江溫州人，本科，嘉興聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司，研究方向：土建設(shè)計(jì)。