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)用探析

殷復(fù)青+尚玉斌

摘 要：剪力墻借助自身的剛度強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢在建筑工程中發(fā)展范圍越來越廣，特別是在房屋建筑中，剪力墻的應(yīng)用作用更為明顯，不僅實(shí)現(xiàn)承重墻與隔離墻的合成，節(jié)省空間，促進(jìn)施工簡單，具有外觀美的特點(diǎn)，還可以有效的提高建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、科學(xué)是保證剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用有效的基礎(chǔ)。任何一種剪力墻的設(shè)計(jì)都需要依據(jù)一定的設(shè)計(jì)原則，只有合理的設(shè)計(jì)才能夠在建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮更好的作用。

關(guān)鍵詞：剪力墻 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 建筑結(jié)構(gòu) 應(yīng)用

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑的發(fā)展越來越快，剪力墻的應(yīng)用則更加具有普遍性，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，完善剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用至關(guān)重要。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中，不僅需要創(chuàng)新設(shè)計(jì)方式，而還應(yīng)該吸收國外的成功經(jīng)驗(yàn)，推動我國建筑工程設(shè)計(jì)水平的提高。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化原則

1.1剪力墻平面內(nèi)外承載力及剛度適當(dāng)

工程設(shè)計(jì)應(yīng)注重剪力墻平面內(nèi)外承載力及剛度適當(dāng)?shù)脑瓌t，應(yīng)保證剪力墻平面外承載力及剛度較小，而平面內(nèi)承載力及剛度則相對較大。實(shí)際建筑施工過程中，梁與平面外方向的剪力墻的連接方式為單側(cè)連接，這常會導(dǎo)致墻肢平面外彎矩，但常規(guī)的設(shè)計(jì)施工對墻的平面外的承載力及剛度實(shí)際驗(yàn)算量不足，除了特殊設(shè)計(jì)施工需求，通常不要采用平面外單側(cè)連接方式，當(dāng)使用平面外單側(cè)連接方式，應(yīng)采用合理改進(jìn)方法，保證剪力墻平面外穩(wěn)定性。

1.2樓層剪力系數(shù)最小

實(shí)際工程施工過程，應(yīng)保證各樓層間的剪力系數(shù)最小的原則，有效降低建筑物重量，防止建筑物的抗震性能降低進(jìn)而引起嚴(yán)重安全隱患的問題，建筑設(shè)計(jì)根據(jù)短肢剪力墻承受力矩的大小，實(shí)際調(diào)整樓層間剪力系數(shù)達(dá)到最小值，并保證建筑物質(zhì)量的前提下，合理減少剪力墻的數(shù)量，對剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，這可以有效降低整個建筑工程的建設(shè)成本和資源浪費(fèi)，在合理范圍內(nèi)擴(kuò)大建筑各方和建筑用戶的經(jīng)濟(jì)利益。

1.3樓層間位移最大化

與層高比在建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)實(shí)際調(diào)整層間位移和層高比，以保證樓層間位移最大值和層高比原則。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算位移沒有加入建筑結(jié)構(gòu)變形因素，其位移計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)是樓層間的彎曲變形情況，而通常樓層間發(fā)生的彎曲變形主要是扭轉(zhuǎn)和剪切，就剪切變形而言，其主要受建筑結(jié)構(gòu)中的豎向構(gòu)件影響。豎向構(gòu)件應(yīng)根據(jù)實(shí)際建筑情況進(jìn)行有效調(diào)整，保證數(shù)量適中，保證樓層間不會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形或變形程度較小。因此實(shí)際高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工過程中，應(yīng)重點(diǎn)對樓層間位移最大化與層高比進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以降低扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性和剛度。

2、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

2.1對大墻肢的處理

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻的結(jié)構(gòu)必須有延性，當(dāng)其高寬比>3時，就會變成延性高、易彎曲的剪力墻，能有效降低脆性剪切破壞。而當(dāng)剪力墻的長度過大時，為使各墻段的寬高比均>3，可在長墻上開洞分割成均勻合理的獨(dú)立墻段，降低受彎裂縫出現(xiàn)的可能，并增強(qiáng)墻體配筋的支撐性能。一旦出現(xiàn)>8m的大墻肢時，在樓層建立整體計(jì)算中，多把主要承載力算到大墻肢上，這樣一旦發(fā)生地震等震動，首先遭破壞的就是大墻肢，而小墻肢因配筋不足也會受到損害，進(jìn)而造成整個墻面的破壞。為解決這一問題，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)墻肢長度>8m時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取措施，方法有二，一是開施工洞，即施工中在剪力墻上開動，施工完成后再把洞填好，以將大墻肢分解為小墻肢來降低破壞；二是開計(jì)算洞，即在結(jié)構(gòu)計(jì)算中設(shè)置計(jì)算洞，施工中仍設(shè)置混凝土墻，以提升小墻肢的配筋性能。

2.2合理的平面布置

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最好沿主軸或其他方向進(jìn)行雙向或多向布置；在布置剪力墻平面的過程中，必須遵循勻稱原則，最大可能的使墻面結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量兩者中心重合，為減少剪力墻扭矩發(fā)生的對直拉通設(shè)計(jì)不但適用于內(nèi)剪力墻，同樣適用于外剪力墻；且設(shè)計(jì)中的抗側(cè)力剛度設(shè)計(jì)不宜過大。此外，為了充分發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力剛度和承載力，應(yīng)在確保其側(cè)向剛度合理的情況下，適度加大剪力墻的設(shè)置間距。

2.3剪力墻結(jié)構(gòu)連梁鋼筋配置

連梁是高層建筑的重要承重構(gòu)件，按照國家四級地震抗震指標(biāo)來說，剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋率不得低于0.2%，前三級抗震則要求不能低于0.25%。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，連梁配筋率必須嚴(yán)格按照相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行，結(jié)合實(shí)際對建筑結(jié)構(gòu)連梁進(jìn)行精確的承壓計(jì)算，可適當(dāng)增加剪力墻的配筋率，有效防止扭曲、剪切力對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，同時也不可盲目增加，避免剪力墻結(jié)構(gòu)自身重力過大影響其抗震性。

2.4剪力墻的開洞處理

為滿足建筑功能的要求，需對剪力墻開洞。比如電梯井位置，需要預(yù)留電梯口通道，要對剪力墻開洞。為了使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度均勻，減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，對剪力墻進(jìn)行開洞處理。通過對剪力墻開洞，可以降低目標(biāo)剪力墻的剛度，有意識的使整體結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度更均勻，也可以有意識的調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度中心位置，使其與形心盡量重合，減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。墻長超過8m的剪力墻（屬超長墻肢），由于其單片墻的剛度很大，吸收了大量的地震作用，還由于超長墻肢的延性較差，地震時往往不能充分發(fā)揮作用，導(dǎo)致其他墻肢承擔(dān)比計(jì)算大得多的地震作用。為了確保結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)對超長墻肢進(jìn)行開洞處理，墻肢之間設(shè)置適當(dāng)剛度的連梁。

結(jié)束語

綜上所述，為了取得良好的設(shè)計(jì)效果，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要遵守剪力墻的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合實(shí)際的建筑情況，展開科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，建筑人員要能選擇正確的建筑方法，這樣才能將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)相融合，進(jìn)而在維護(hù)人們生命安全的基礎(chǔ)上，有效的減少建筑成本，只有這樣建筑工程才能在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上促進(jìn)整個工程的穩(wěn)定發(fā)展。

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