論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

雷 斌（湖南大雅建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

雷 斌（湖南大雅建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

在逐步進(jìn)步的現(xiàn)代社會(huì)背景下，建筑業(yè)在我國(guó)飛速發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注到建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案與方法。隨著人民生活質(zhì)量的提高，更多人開(kāi)始對(duì)建筑質(zhì)量、舒適度和居住環(huán)境都有了更進(jìn)一步的需求，所以現(xiàn)今的建筑業(yè)也出現(xiàn)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中尤為重要的環(huán)節(jié)，在當(dāng)今應(yīng)用非常廣泛。想要運(yùn)用剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，就需要設(shè)計(jì)者在具備豐富工作經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)還需兼有豐富的理論做支撐。本文主要討論的是剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。

剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化分析

引言

建筑是構(gòu)建和美化城市中的一個(gè)重要因素。在一些城市中，城市的標(biāo)志就是這些標(biāo)志性的建筑，好比深圳的帝王大廈、北京的水立方和鳥(niǎo)巢等等。由此可以看出建筑和城市的關(guān)系是非常密切的。近些年來(lái)，我國(guó)的土地資源日益稀缺，所以高層建筑在城市中越來(lái)越發(fā)展成為主流趨勢(shì)。伴隨近現(xiàn)代人民生活水平穩(wěn)步提升，人們對(duì)居住環(huán)境有了更高的要求。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得填充墻與墻肢厚度保持了一致，這樣的設(shè)計(jì)使得墻面不會(huì)凸出進(jìn)而影響房間的整體美觀，并大大增加了空間的利用效率。因此，剪力墻在現(xiàn)今的建筑設(shè)計(jì)和生活中占據(jù)了日益重要的地位。

1 剪力墻的結(jié)構(gòu)分類(lèi)

剪力墻根據(jù)是否開(kāi)洞和開(kāi)動(dòng)的大小具體分為四個(gè)方面：①墻壁式的結(jié)構(gòu)框架：墻壁式的結(jié)構(gòu)框架需要在剪力墻上開(kāi)一個(gè)較大的開(kāi)口，而連梁線(xiàn)十分接近墻肢線(xiàn)的剛度，使得受力墻受力發(fā)生剪切性的變形，這在受力特點(diǎn)上接近框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在建筑高層建筑的樓層建筑上，剪力墻會(huì)產(chǎn)生反彎點(diǎn)，使得樓層與樓層之間發(fā)生有彎矩形的突變；②整體小型開(kāi)口的剪力墻結(jié)構(gòu)框架：整體小型開(kāi)口的剪力墻框架結(jié)構(gòu)雖然在開(kāi)口上相比較小但開(kāi)洞的面積不低于整體墻面的15%，此類(lèi)剪力墻一般會(huì)產(chǎn)生曲型變形但在墻肢高度上基本沒(méi)有彎點(diǎn)，只是彎矩位置會(huì)在墻上發(fā)生變化；③多肢、雙肢的剪力墻結(jié)構(gòu)框架：此類(lèi)剪力墻大多采用較大洞口或開(kāi)口并以“列”的形式進(jìn)行分布。這種開(kāi)口模式同整體較小的開(kāi)口模式相比雖有不同，但受力特點(diǎn)十分相似；④若實(shí)體墻或者截面的剪力墻在開(kāi)洞面積低于整體面積的15%或不開(kāi)洞的情況下，墻肢高度的彎矩圖無(wú)突變、無(wú)彎點(diǎn)。圖1為剪力墻示意圖。

圖1 剪力墻示意圖

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用

2.1 配筋設(shè)計(jì)

在墻體厚度小于14cm時(shí)，需要根據(jù)剪力墻配筋的設(shè)計(jì)使用雙排配筋；在厚度為40～70cm時(shí)，應(yīng)該使用三排配筋進(jìn)行布置；厚度大于70cm時(shí)，應(yīng)該采用四排配筋進(jìn)行布置，還要根據(jù)受力主筋均勻的布置成排進(jìn)行布置。在進(jìn)行抗震以及非抗震的設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的豎向以及水平分布筋配筋率應(yīng)該超過(guò)或者等于0.20%，鋼筋的直徑應(yīng)該保持大于或等于8mm，保證間距小于或等于30cm。對(duì)于其他部分的框支剪力墻的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)配筋部位，保證加強(qiáng)率應(yīng)該不小于0.3%，配筋直徑應(yīng)大于或者等于8mm；在進(jìn)行非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該保證加強(qiáng)率不小于0.25%。至于房屋的頂層剪力墻、電梯間剪力墻、端部開(kāi)間縱向剪力墻的配筋率則需要控制在0.25%及以上，而且鋼筋的布置間距應(yīng)該小于或者等于20cm。

2.2 邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)

剪力墻的邊緣構(gòu)件可以分為構(gòu)造邊緣構(gòu)件以及約束邊緣構(gòu)造兩種，這兩種構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法也不盡相同，邊緣的合理構(gòu)造能夠使剪力墻結(jié)構(gòu)得到更充分地發(fā)揮。約束邊緣的構(gòu)件主要包括暗柱、翼墻以及端柱。這些邊緣構(gòu)件的作用類(lèi)似于磚混結(jié)構(gòu)中的約束住，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度較小時(shí)，在地震的作用下產(chǎn)生的層間位移或者定點(diǎn)位移就會(huì)曾大，此時(shí)邊緣構(gòu)件的約束作用也就比較大。因此，要適當(dāng)增大暗柱、翼墻以及端柱等邊緣構(gòu)件的尺寸與配筋。為了保證更加符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾蛹s束邊緣構(gòu)建的長(zhǎng)度以及箍筋配筋的特征值。保證縱向鋼筋的配筋范圍大于或者等于規(guī)范規(guī)定的陰影面積，并保證在一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)縱向鋼筋的最小截面積不小于陰影面積的1.2%和1.0%。

圖2 剪力墻邊緣構(gòu)件示意圖

3 剪力墻連梁相關(guān)問(wèn)題處理

3.1 連梁在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用

在剪力墻的部分結(jié)構(gòu)中，連梁是指墻肢與連接墻肢的部分。在水平荷載作用力下，由于墻肢發(fā)生了一定的彎曲以及變形，導(dǎo)致了墻肢連接的部分產(chǎn)生內(nèi)力。此時(shí)連梁的內(nèi)力反作用減小了相連部分墻肢的變形和內(nèi)力，對(duì)墻肢起到了約束的作用，有效改善了墻肢的受力狀態(tài)。因此，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，連梁的作用特別重要，除了能夠起到連接墻肢的作用，還起到一定的約束作用。

3.2 關(guān)于剪力墻連梁超筋問(wèn)題的處理

關(guān)于連梁超筋的問(wèn)題的處理，主要是因?yàn)榧袅Φ募魤罕纫蟮貌坏綕M(mǎn)足。對(duì)于平面來(lái)說(shuō)，當(dāng)墻段較長(zhǎng)的時(shí)候，連梁容易發(fā)生超筋現(xiàn)象的部位基本都在中部；而在實(shí)際生活當(dāng)通常發(fā)生在樓層的1/3處，比較容易發(fā)生連梁超筋的問(wèn)題；另外，當(dāng)墻段中墻肢的截面高度相差較多并且處于不平均的狀態(tài)時(shí)，也容易發(fā)生梁易超筋的問(wèn)題。除此之外，剪切變形對(duì)于剪力墻的連梁來(lái)說(shuō)也有比較大的影響，當(dāng)剪力墻的連梁尺寸未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，通常有以下幾種處理方法：①可通過(guò)調(diào)整剪力墻的塑形處理來(lái)調(diào)整抗震墻中剪力墻的矩剪力；②可以適當(dāng)?shù)臏p小連梁的橫縱截面高度；③當(dāng)連梁破壞程度對(duì)豎向荷載影響并不明顯的情況下，可以放棄對(duì)該連梁的使用，通過(guò)分析獨(dú)立墻肢的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋的計(jì)算應(yīng)該按兩次計(jì)算結(jié)果中所得的較大力進(jìn)行。若兩種措施無(wú)法解決問(wèn)題，便可采用第三種措施來(lái)處理。除此之外，也可在容易發(fā)生超筋的部位，按鉸接處理連梁，并進(jìn)行綜合計(jì)算。

4 剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)幾點(diǎn)有效措施

在剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中首要應(yīng)該考慮到工程的造價(jià)以及工程的安全性。在優(yōu)化剪力墻的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為使受力平衡，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧．?dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)的安全度較高時(shí)，剪力墻的每個(gè)結(jié)構(gòu)都能同時(shí)發(fā)揮其最大作用，就能夠達(dá)到即經(jīng)濟(jì)又科學(xué)有效的目的。同時(shí)需要注意的是，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整剪力墻的布置能夠有效促進(jìn)抗震建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。另外，為了節(jié)省工程的造價(jià)等問(wèn)題，也可以考慮從技術(shù)和原材料的應(yīng)用兩方面著手。在工程的實(shí)施中，將含鋼量控制在一定范圍，既不損害建筑的安全性也能最大程度的節(jié)約原材料，是優(yōu)化設(shè)計(jì)的最佳方案。

5 總結(jié)

現(xiàn)階段民用建設(shè)工圖產(chǎn)生問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮，這一狀況應(yīng)當(dāng)極力改善，不能為了利益忘了自身的使命。我在文中結(jié)合自身的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)提出了幾點(diǎn)相應(yīng)的解決辦法，希望本篇文章能在相應(yīng)領(lǐng)域起到些許的參考作用。

綜上所述，剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中的作用至關(guān)重要。本文簡(jiǎn)要分析了剪力墻在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用形式。剪力墻的抗震性、硬度十分重要，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中需因地制宜進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。從而有效提升剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)千千萬(wàn)萬(wàn)的建筑行業(yè)從業(yè)者孜孜不倦的學(xué)習(xí)與探索，作為其中一員我深感驕傲，也必將努力學(xué)習(xí)研究進(jìn)而間接推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)走向欣欣向榮。

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TU398.2

A

2095-2066（2016）24-0176-02

2016-7-23

雷斌（1978-），工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，本科。