建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及優(yōu)化措施探析

摘 要：近些年，人們對于住宅質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)建筑中的普通框架結(jié)構(gòu)逐漸不能夠滿足人們對于平面與空間的具體設(shè)計、內(nèi)部架構(gòu)等方面的心理需求，各種新型住宅觀念，如高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，開始逐步進入人們的眼簾。由于剪力墻結(jié)構(gòu)本身設(shè)計較難，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和整體性，使得設(shè)計要點往往難以掌握，但是隨著需求的不斷增長，如何對于剪力墻結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，如何對其進行措施優(yōu)化更需要設(shè)計人員進一步探究分析，文章就針對這一問題進行了詳細(xì)的闡述說明。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點；優(yōu)化措施

由于我國社會經(jīng)濟水平的高速發(fā)展，人們生活質(zhì)量進一步提高，城市化發(fā)展越來越迅速，人們對于住房要求也越來越高。為滿足如此龐大數(shù)量的居民住房，住宅建筑往往趨于高層，但對于建筑水平要求極高的高層建筑涉及到多種技術(shù)方面的問題。如何對于高層建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，就是其中的一個研究重點。我們通過對于在實際設(shè)計中遇到的部分典型進行實際分析，對于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行具體研究，提出了部分優(yōu)化措施以供參考。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)及其特點分析

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻是墻體中的一種，根據(jù)其用途又可以稱為抗風(fēng)墻、抗震墻或結(jié)構(gòu)橋，在建筑中主要承受荷載重力。剪力墻結(jié)構(gòu)，則是用混凝鋼筋土來代替?zhèn)鹘y(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，使其起到具體承擔(dān)荷載作用，從而有效協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)中的水平力的一種結(jié)構(gòu)，往往在高層住宅中被大量運用。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的特點

剪力墻結(jié)構(gòu)有著較好的承載力和抗側(cè)力能力。在其具有一定承受力的基礎(chǔ)上，還能夠有效的協(xié)調(diào)抵抗豎向荷載和橫向荷載，極其適用于高層建筑。

剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度極大，即使受到高強度的水平荷載作用下，仍能夠保持較小的側(cè)移距離。

剪力墻結(jié)構(gòu)能夠保證建筑空間的高利用率。由于其特殊的受力體系結(jié)構(gòu)，其在建筑室內(nèi)的空間比傳統(tǒng)的梁柱結(jié)構(gòu)更加寬敞。并且由于它不設(shè)梁的特性，它增加了整體住宅的高度，使其空間利用率極大。

剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性極強。是由于該結(jié)構(gòu)自身重量本身就極大，能夠有效地吸收地震能量，達到一定的抗震效果。

剪力墻結(jié)構(gòu)的造價頗高。由于其結(jié)構(gòu)，較為復(fù)雜，施工較為麻煩，所以其工程造價也比較高。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點及優(yōu)化措施

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的整體布置

剪力墻應(yīng)該維持側(cè)向壓力程度和其雙向布置，從而保證豎向布置連續(xù)，并且一定要為其設(shè)計洞口，過程中要注意加固。

當(dāng)剪力墻做到延中軸線雙向均勻分布時，剛度中心和質(zhì)量中心相對接近，能夠達到一定程度上減小地震能量的作用，防止內(nèi)部結(jié)構(gòu)混亂扭曲。具體格局布置時，要避免“一”字型的墻肢，建議采用T型或L型結(jié)構(gòu)。由于剪力墻結(jié)構(gòu)自身重量本就較大，應(yīng)該適度減輕，借以擴大可用空間，有需要再補知識，保證一定密度，構(gòu)建合適的剛度，以滿足規(guī)定。至于剪力墻上的洞口，最好使其成排成列分布，形成明確的連梁，使得力量能夠均衡分布，達到最優(yōu)的設(shè)計效果。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)中的長度和厚度

剪力墻的墻肢長度能夠保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性，細(xì)而高的剪力墻更具有延性，能夠有效避免結(jié)構(gòu)脆性的剪切破壞，因此，對于其長度設(shè)計往往不宜大于8m。由于具體實際中的多種情況影響，當(dāng)墻體長度不得不大于8m甚至更長時，為了滿足一定程度的延性，我們可以通過開設(shè)洞口，將長度較長的墻分成長度較短且均勻分布的連肢墻，并且在洞口部分采用約束彎曲較小的弱連梁，將長墻分割成獨立的墻段。

至于剪力墻的厚度，在高層建筑設(shè)計的具體規(guī)定中，往往采用了一定的硬性規(guī)定。厚度方面，如果該高層住宅的填充墻厚度為200mm，則相應(yīng)的剪力墻厚度也應(yīng)為200mm，從而保證剪力墻的剛度較強，有效防治剪力墻結(jié)構(gòu)在高強度重壓下的結(jié)構(gòu)變形彎曲。

2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁的設(shè)計

連梁是指剪力墻結(jié)構(gòu)中連接各個墻肢部分的梁。在外界各種重壓作用力的影響下，如果墻肢發(fā)生嚴(yán)重的變形甚至斷裂，究其原因，則應(yīng)該歸咎到連梁設(shè)計上。由于連梁起到提高剪力墻結(jié)構(gòu)剛度、緊密連接剪力墻墻肢的作用，在整體設(shè)計實施的過程中，連梁的剛度要進行適當(dāng)?shù)恼蹨p。

“強墻弱梁”是在剪力墻結(jié)構(gòu)中對于連梁部分的設(shè)計原則，這一原則可以有效增強剪力墻結(jié)構(gòu)的延性，從而減少剪力墻的破壞幾率。例如，在部分工程實際設(shè)計中，在窗洞露面和窗臺之間部分使用輕質(zhì)砌筑材料或者在窗臺處再增加一根梁且在梁之間用輕質(zhì)材料填充。

2.4 剪力墻結(jié)構(gòu)中過渡層的設(shè)計

部分剪力墻結(jié)構(gòu)需要一定的過渡層或轉(zhuǎn)換層，在對剪力墻過渡層的設(shè)計過程中，應(yīng)該根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)去設(shè)計，從而使其適應(yīng)各個結(jié)構(gòu)的各種數(shù)據(jù)要求，達到具體目標(biāo)。

特別需要注意的是，不要過高的估計過渡層的抗震力。實驗表明，反復(fù)的垂直荷載作用力和反復(fù)的橫向荷載作用力共同影響下，過渡層的剪力墻墻體往往會比一般情況下降2到3倍，如果設(shè)計過程中單純按照正常墻體承受力的測量方法計算，則會大大減弱該結(jié)構(gòu)的抗震力。

2.5 剪力墻結(jié)構(gòu)的計算和配筋

剪力墻結(jié)構(gòu)由于其所需材料較多，配件部分較復(fù)雜，設(shè)計過程中特別應(yīng)該注意各類結(jié)構(gòu)部分的具體用量計算。例如：剪力墻結(jié)構(gòu)中包含橫向和水平向兩類鋼筋，在其具體設(shè)計使用的過程中少不了對其進行各類計算，對用量加以準(zhǔn)確確定。一般而言，筋配置要求為：在一、二、三級的抗震設(shè)計中，豎向配筋率與水平配筋率最高為0.25%；在四、一級抗震設(shè)計中，其配筋率最高為0.2%。另外，豎向鋼筋與水平鋼筋之間的距離應(yīng)保持在30mm左右，直徑最高為8mm。

剪力墻結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計中，對于縱筋、箍筋、腰筋等配筋的設(shè)計也尤為重要。具體使用數(shù)據(jù)應(yīng)依照規(guī)定仔細(xì)測量設(shè)計。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著人民生活水平的日益提高，我國城市化的日益發(fā)展不斷推動著建筑行業(yè)的多向發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)被重視的明天可以預(yù)見。由于多種因素共同影響著剪力墻結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，其影響也固然是多方面的。在剪力墻設(shè)計過程中，各個環(huán)節(jié)的要素都應(yīng)當(dāng)注意，我們應(yīng)該合理確定各項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，切實落實具體設(shè)計執(zhí)行的措施和原則，確保每一項工程的安全合理性和經(jīng)濟適用性，在滿足設(shè)計需要的同時，有效改善人類的居住環(huán)境。

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