淺談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用

董洪巖

摘要：隨著當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步和建筑質(zhì)量要求的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用新型設(shè)計(jì)技術(shù)成為廣泛設(shè)計(jì)師的主流設(shè)計(jì)方向。新型剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛，可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體質(zhì)量和技術(shù)水平，使建筑設(shè)計(jì)更加符合用戶需求。

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

前言

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不但可以有效提高建筑設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量水平，更具有較強(qiáng)的美觀性與抗震性，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中深受廣大建筑設(shè)計(jì)師青睞。本文簡單分析了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用策略與對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

現(xiàn)如今，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，成為了建筑設(shè)計(jì)中必不可少的一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，尤其是在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。如何在保證建筑物質(zhì)量的同時(shí)又能滿足人們對于建筑物新穎、個(gè)性的追求是每個(gè)設(shè)計(jì)師研究的重點(diǎn)內(nèi)容，也是建筑設(shè)計(jì)未來發(fā)展的方向。剪力墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用正好彌補(bǔ)了這一問題，采用剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑發(fā)展的必然產(chǎn)物，同時(shí)也有效的提高了建筑設(shè)計(jì)水平和建筑的質(zhì)量，也是建筑施工未來發(fā)展的必然趨勢。

1.剪力墻結(jié)構(gòu)的基本定義

剪力墻結(jié)構(gòu)是在建筑中采用鋼筋混凝土來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的框架中的梁柱，從而由鋼筋混凝土來承載內(nèi)里，并且達(dá)到結(jié)構(gòu)水平力平衡的目的，在這其中所采用的鋼筋混凝土板承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)剪力墻被稱為剪力墻結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)如今，這種結(jié)構(gòu)的使用已經(jīng)非常普及，并且在建筑工程中承擔(dān)著重要的作用，也是必不可少的重要結(jié)構(gòu)體系。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

剪力墻又被人們稱之為擋風(fēng)墻、抗震墻、結(jié)構(gòu)墻等，由此，我們可以看出，剪力墻有著多種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。在建筑結(jié)構(gòu)中，剪力墻的作用主要用于承載建筑的負(fù)荷力，是一種以支撐為核心的建筑結(jié)構(gòu)。通常來說，剪力墻的結(jié)構(gòu)一方面能夠起到承載建筑負(fù)荷力的作用，同時(shí)也擔(dān)當(dāng)了建筑“骨架”的作用，是在墻體和樓板之間構(gòu)建出的負(fù)荷體系結(jié)構(gòu)。一旦剪力墻結(jié)構(gòu)被使用，那么將無法進(jìn)行拆除或者破壞，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。在很多建筑施工中，剪力墻結(jié)構(gòu)由于其造價(jià)高、施工難度大等特點(diǎn)，往往不被建筑單位所采用，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)還有待進(jìn)一步的改善提高。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的幾點(diǎn)內(nèi)容

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要明確其使用的目的，大多數(shù)的建筑需要采用剪力墻結(jié)構(gòu)來為建筑提供可靠的支撐，從而能夠更好的加強(qiáng)建筑的堅(jiān)固性，尤其是在抗震效果上，剪力墻結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮更好的作用，增加建筑物的牢固程度。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也主要表現(xiàn)在減少了人為的對墻體的破壞，從而提高建筑的使用壽命，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體性。

3.1剪力墻高度和寬度比控制要合理，由于剪力墻結(jié)構(gòu)的高度和寬度往往較大，而厚度卻很小，這就形成了顯著的幾何特征，使得受力形態(tài)顯著的趨于柱子結(jié)構(gòu)。但是，由于它與柱子結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別在于肢長和厚度之間存在著明顯的差異，當(dāng)比值過小的時(shí)候往往可以按照柱體結(jié)構(gòu)要求來設(shè)計(jì)。其次，在設(shè)計(jì)的時(shí)候墻體結(jié)構(gòu)是一個(gè)平面構(gòu)件，它沿著平面作用在承擔(dān)相應(yīng)的水平應(yīng)力、彎矩力之外，更是要承擔(dān)一定的豎向壓力，為此在設(shè)計(jì)中必須要滿足彈性、非彈性以及延性要求。

3.2我們在設(shè)計(jì)墻的時(shí)候，計(jì)算時(shí)要考慮到墻在重力和橫向延展力的結(jié)構(gòu)下來進(jìn)行分析計(jì)算的。我們在針對剪力墻承載能力的計(jì)算中，計(jì)算帶翼墻的寬度按照門窗與洞口之間的翼緣寬度以及剪力墻之間的距離的最小值來取值，通常都是墻肢總高度的十分之一。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢

剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度很大、用鋼量少、整體性能好的優(yōu)勢在目前的高層建筑工程中得到了廣泛的發(fā)揮，但是由于室內(nèi)不均勻布置、分隔墻在住宅建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用不斷增多，若是將承重墻和分隔墻以現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，那么也是較為實(shí)惠和經(jīng)濟(jì)的，而且對于室內(nèi)整體性布置也極為有效。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.剪力墻合理定位

剪力墻的平面布置應(yīng)本著盡可能均勻、對稱的原則，盡量使墻面結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心完全重合，從而減少扭矩。而內(nèi)外剪力墻應(yīng)盡量拉通、對直。剪力墻肢截面宜簡單、規(guī)則。

2.剪力墻中大墻肢處理

剪力墻在施工的過程中由于結(jié)構(gòu)本身存在著延伸性要求，因此，結(jié)構(gòu)施工與設(shè)計(jì)中也需要具備相應(yīng)的延展特性，這對于提高剪力墻結(jié)構(gòu)整體性和工作力度至關(guān)重要。通常情況下，剪力墻在設(shè)計(jì)中極容易形成高狀結(jié)構(gòu)的剪力墻，且極容易呈現(xiàn)出彎曲破壞形式和剪力墻結(jié)構(gòu)體系模式，這樣一來，極容易出現(xiàn)脆性破壞現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)工作中，對于墻體長度較長的剪力墻設(shè)計(jì)在滿足其承載力要求的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行分層間隔設(shè)計(jì)，將其分割成為小而均勻的獨(dú)立情斷，這對于提高墻體結(jié)構(gòu)的承載力十分有效。

除此以外，在墻段長度較小時(shí)其受彎產(chǎn)生的裂縫寬度較小，可以充分發(fā)揮墻體配筋的支撐作用。為避免這種不利現(xiàn)象的發(fā)生，對于超過8m的墻肢長度，可以采取以下兩種處理方法：

2.1開施工洞。殲施工洞即在施工時(shí)墻上留洞，完工時(shí)砌填填充墻，把長墻肢分成短墻肢。

2.2開計(jì)算洞。是指在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)設(shè)有洞，開始施工時(shí)仍為混凝土墻。但通過這樣的計(jì)算方式，可以加強(qiáng)其它小墻肢的配筋能力。

2.3剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體配筋?？刂萍袅ε浣钣欣诮Y(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)閷τ诩袅Y(jié)構(gòu)而言，剪力墻面廣量大。剪力墻墻體配筋通常是把豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)，而把水平鋼筋放在外側(cè)，配筋必須滿足計(jì)算及規(guī)范提議的最小配筋率。若采用了雙向鋼筋網(wǎng)片，迎水面保護(hù)層厚度至少可取值為30mm，大大節(jié)省了墻體配筋。

2.4剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的優(yōu)化原則。首先，樓層的最大層間與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定在計(jì)算多地震作用的樓層最大層間位移時(shí)，要以樓間彎曲變形為主，計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形，可以不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形。因此，對于高層建筑應(yīng)當(dāng)盡可能地扭轉(zhuǎn)變形最小，但是又不能夠僅僅是根據(jù)這層間唯一不夠而盲目地增加豎向構(gòu)件的剛度。其次，樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。當(dāng)滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不能超過4/10的前提下，要盡可能的減少剪力墻的布置，并以大開間剪力墻布置方案為目標(biāo)，使其結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度使樓層最小剪力系數(shù)不小于規(guī)范限制，這樣做能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效地減小地震作用的輸入，同時(shí)可以降低工程建設(shè)成本的投入。最后，剪力墻連梁朝向的調(diào)整原則。剪力墻連梁的跨高比一般不宜小于2.5，跨高之比則小于2.5的連梁很容易出現(xiàn)剪力和彎矩超過規(guī)范的限值，有關(guān)制度規(guī)定了跨高比不小于5的連梁宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。即跨高比不小于5的連梁剛度不應(yīng)折減。

四、結(jié)束語

綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計(jì)中所表現(xiàn)出的優(yōu)勢非常明顯，能夠在新的環(huán)境下更好的適應(yīng)建筑的發(fā)展需求，同時(shí)也滿足了人們對建筑的使用需求，對于提高建筑質(zhì)量也發(fā)揮著重要的作用。然而就目前來看，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還存在著諸多問題，因此，我們還需要不斷的進(jìn)行探索，從而提高剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)水平的發(fā)展，為建筑工程的發(fā)展提供更多、更可靠的基礎(chǔ)保障。