建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

李曉輝

摘要：隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，目前，對于12～30層的高層建筑，廣泛采用既可以保證結(jié)構(gòu)的剛度、位移，又可以使室內(nèi)空間方正合理的剪力墻結(jié)構(gòu)，其中剪力墻設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一個重要內(nèi)容，本文通過分析剪力墻的內(nèi)涵、表現(xiàn)形式，商討剪力墻體配筋設(shè)計。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu) 配筋構(gòu)造

引言

隨著科技水平的不斷提高，我國建筑設(shè)計水平也更上一層樓。剪力墻整體性很好，本身的剛度較大，還具有良好的抗震性能，最重要的一點是價格低廉，達(dá)到了節(jié)省成本的目的，因而被廣泛地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)的介紹

用鋼筋混凝土的墻板代替原來建筑物中的框架結(jié)構(gòu)，把建筑物產(chǎn)生的各種荷載作用于墻板上，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)，這種剪力墻結(jié)構(gòu)能夠有效地制約建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力。為了節(jié)省資本的投入，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，因為剪力墻結(jié)構(gòu)價格低廉，具有很好的經(jīng)濟(jì)性，在我國高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)被普遍的應(yīng)用。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式

（一）無洞單肢剪力墻。無洞單肢剪力墻實際上是一豎向懸臂構(gòu)件，立面上沒有任何洞口，在受到水平壓力時，其彎曲變形的能偏離程度對平截面的假定，墻肢截面的正應(yīng)力為直線分布，可以利用材料力學(xué)方法計算其內(nèi)力和變形。

（二）整體墻和小開口整體墻。這種類型的剪力墻與第一種剪力墻的實質(zhì)一樣，仍然是一個懸臂構(gòu)件，其墻面上只有很小的洞口，幾乎沒有影響。這種墻的正應(yīng)力呈直線分布，其橫截面的變形在平面的假定的范圍內(nèi)，這就是整體強(qiáng)。當(dāng)開洞稍大一些，墻體可能引起局部彎曲，其墻肢應(yīng)力不超過整體彎曲應(yīng)力的15%時，墻肢截面的變形就不會超出平面的假定，其應(yīng)力可以應(yīng)用材料力學(xué)方法來進(jìn)行計算，然后加以修正，這種墻叫小開口整體墻。

（三）聯(lián)肢墻。聯(lián)肢墻是由許多受彎構(gòu)件連接在一起的。建筑墻體上有許多洞口，豎向排列，這些洞口在外墻上表現(xiàn)為窗口，而在建筑的內(nèi)部，門或走道是其表現(xiàn)形式。在實際設(shè)計中，窗戶、走道、門等將一片整墻分開，由連梁或樓板連接的墻肢，就稱為聯(lián)肢墻。

（四）短肢剪力墻。短肢剪力墻是一種抗側(cè)力構(gòu)件，近年來在我國興起，它的優(yōu)點是保留了異形柱不凸出墻面，克服了異形柱抗震性能不理想的缺點，嚴(yán)格限制了軸壓比，由于是新型的剪力墻形式，專業(yè)人士正在研究其力學(xué)性能、破壞形態(tài)、抗震性能以及設(shè)計方法等，以期能夠更好地利用此種新型剪力墻。

（五）框支剪力墻?？蛑Ъ袅?，又名柱支剪力墻，是指當(dāng)?shù)讓有枰罂臻g時，采用框架結(jié)構(gòu)來承受上部剪力墻的壓力。形式分為常截面和變截面兩種，也可以采用斜柱和V形柱來表示。根據(jù)建筑設(shè)計的要求，來決定使用單層的和多層的部框架。

（六）開有不規(guī)則洞口的剪力墻。應(yīng)建筑使用上的要求，墻體上會開設(shè)不規(guī)則的較大洞口，這無疑會給建筑質(zhì)量帶來不利的影響，盡量不要采用。當(dāng)必須采用這種剪力墻時，為了減輕不規(guī)則開洞帶來的較大應(yīng)力，可以用剛度小的材料填塞這些洞口，也可以設(shè)置一些連續(xù)性較強(qiáng)的暗柱暗梁，分散壓力。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算的優(yōu)化措施

剪力墻具有很強(qiáng)的抗震能力，在對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，第—振型的底部是地震傾覆力矩的位置，剪力墻墻體所承受的地震傾覆力矩要大于結(jié)構(gòu)承受的地震傾覆力矩1/2，剪力墻在建筑設(shè)計的數(shù)量一定要適量，剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設(shè)計成延性彎曲型。

（一）嚴(yán)格控制連梁超限。與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內(nèi)力往往很大。設(shè)計時，即使采取了降低連梁內(nèi)力的各種措施，如：加大剪力墻的洞口寬度；在連梁中部開水平縫，在計算內(nèi)力和位移時對連梁剛度進(jìn)行折減，對局部內(nèi)力過大層的連梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整等。而設(shè)計、構(gòu)造不當(dāng)將會造成結(jié)構(gòu)在抵抗水平力時的強(qiáng)度、剛度不符合要求，進(jìn)而影響承受豎向荷載的能力。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，連梁的跨高有著嚴(yán)格的規(guī)定，跨高比應(yīng)該大于或等于2.5，如果采用低于2.5的連梁，就會嚴(yán)重超出限值，容易造成剪力墻的彎矩過大。還有一種情況，采用跨高比大于或等于5的連梁，宜按照框架梁設(shè)計，其連梁的剛度不能隨意折減。

（二）剪力墻和平面外梁不宜相連。平面內(nèi)剛度和承載力大是剪力墻結(jié)構(gòu)的突出特點，而平面外剛度和承載力相對較小，因此，應(yīng)避免剪力墻和平面外的梁相互連接，如果相互連接，墻肢平面外就會發(fā)生彎矩，在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了避免彎矩現(xiàn)象的發(fā)生，要盡量避免剪力墻與平面外的梁進(jìn)行搭接。

（三）以主軸為中心，向四周延伸。為了提高結(jié)構(gòu)整體剛度，要以主軸方向作為中心，盡量不要設(shè)計單方向的剪力墻，宜雙向甚至多向的向四周延伸，應(yīng)保證數(shù)量相當(dāng)和布置均勻。

（四）墻體配筋設(shè)計探討。墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時起到抵抗溫度應(yīng)力防止混凝土出現(xiàn)裂縫，設(shè)計中當(dāng)建筑物較高較長或框剪結(jié)構(gòu)時配筋宜適當(dāng)增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。但對于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當(dāng)減小值得探討。

四、結(jié)語

綜上所述，對于一個結(jié)構(gòu)設(shè)計者來說，首先應(yīng)從概念和結(jié)構(gòu)形式整體特性上把握全局，其次遵循現(xiàn)行規(guī)范要求的計算方法計算，最后根據(jù)工程實際情況對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計補(bǔ)充。