高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

曹志萌

（江西五方建筑設(shè)計(jì)有限公司 江西贛州 341000）

引言

隨著城市人口的越來越多，同時(shí)人們經(jīng)濟(jì)生活的提升，人們更加注重對(duì)其實(shí)際的生活品質(zhì)的關(guān)注，城市居民對(duì)商品房的需求越來越大，而城市土地面積是有限的，導(dǎo)致各地房地產(chǎn)市場均向高空化方向發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)體系具有優(yōu)良的抗側(cè)能力及良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)空間布置上也能很好的滿足居民居住功能要求，是優(yōu)良的建筑結(jié)構(gòu)形式，成為高層建筑中最主要的結(jié)構(gòu)形式。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概述

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)概念

剪力墻結(jié)構(gòu)又被稱為抗風(fēng)墻、抗震墻或者結(jié)構(gòu)墻，是一種剪力墻體，它實(shí)際厚度較小，但建設(shè)規(guī)模較大，主要采用鋼筋混凝土板來代替?zhèn)鹘y(tǒng)框架中的梁柱，承載外界的各種壓力，自身所具備的承受能力較高，與柱子的受力程度不相上下，并能夠控制結(jié)構(gòu)的水平力。剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑物主要的支撐結(jié)構(gòu)，不能被拆除或無法被輕易破壞，承受的壓力主要是外界風(fēng)力或地震等自然災(zāi)害引起的水平荷載，抵抗來自外界的破壞，在一定程度上提升建筑的穩(wěn)定性和安全性。根據(jù)墻體開洞的情況，通常將剪力墻分為雙肢或多肢型剪力墻、壁式框架剪力墻等類型。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)有穩(wěn)定性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、美觀大方三大優(yōu)勢。穩(wěn)定性高是指剪力墻結(jié)構(gòu)擁有相對(duì)較大的剛度，承受力較高，能夠抵擋住來自外界的各種荷載，尤其是水平荷載，支撐效果良好。它的存在極大地提高了建筑物的穩(wěn)定性，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)最為重要的作用。經(jīng)濟(jì)實(shí)惠是指剪力墻結(jié)構(gòu)采取混凝土澆筑的方式，減少了用鋼量，在很大程度上節(jié)省了成本投入。這一優(yōu)勢對(duì)很多施工單位有較強(qiáng)的吸引力，這也是它能被廣泛應(yīng)用得原因之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們越來越注重生活品質(zhì)，對(duì)建筑不僅要求安全可靠，還要求美觀舒適。而剪力墻結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)則很好的滿足了人們的這一需求。剪力墻結(jié)構(gòu)將建筑物內(nèi)部的分隔墻與承重墻完美的結(jié)合在一起，尤其是隔斷墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在一定程度上增加了建筑物內(nèi)部空間，不但增加了使用功能，而且美觀舒適。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）合理調(diào)整樓層位移與樓層高度之比的原則。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)層數(shù)、層高、層間最大位移等比例調(diào)整樓層高度，降低建筑物的變形量。

（2）合理調(diào)整剪力墻跨度和高度比原則。根據(jù)不同建筑性能進(jìn)行合理調(diào)整，并根據(jù)不同跨高比進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以保證剪力墻結(jié)構(gòu)的良好性能。

（3）樓板間最小剪力系數(shù)原則。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用數(shù)字化手段來計(jì)算建筑受力，提高建筑物的抗震、抗側(cè)力和承載力，對(duì)剪力墻與地板間的剪力系數(shù)進(jìn)行控制，有效降低建筑物本身的重量，進(jìn)而降低施工難度和減少施工成本。

3 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

3.1 確定剪力墻墻肢的長度

剪力墻的截面高度就是剪力墻墻肢的長度，墻肢的長度直接關(guān)系到墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及外觀是否協(xié)調(diào)。一般來說，剪力墻的墻肢長度在8m以內(nèi)，在實(shí)際施工的過程中為了確保墻體結(jié)構(gòu)的延展性，減少外力情況下對(duì)于墻體的損壞，可以將剪力墻的高度與寬度比例相差較大的地方進(jìn)行彎曲設(shè)計(jì)。部分的建筑墻體在實(shí)際的施工過程當(dāng)中由于墻體的長度跨度比較大，為了確保墻體高度與寬度比值在合理的范圍之內(nèi)，可以采用墻體連續(xù)開洞的方式，將墻體間隔長度較小、均勻的、連續(xù)的剪力墻肢墻。墻體跨度較大的墻，在進(jìn)行連續(xù)開洞時(shí)需要結(jié)合彎矩約束較小的連梁，通過這種建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用可以有效的保證墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.2 規(guī)定剪力墻的具體厚度

國家在建筑設(shè)計(jì)中明確規(guī)定在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)，剪力墻的界面尺寸必須符合建筑的抗震等級(jí)需求。剪力墻在進(jìn)行抗震等級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)，需要增強(qiáng)墻體底部的厚度，確保墻厚度滿足最低200mm的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于墻體的其他部位也要滿足最低標(biāo)準(zhǔn)160mm的要求，而獨(dú)立的剪力墻在工程實(shí)施的過程中底部厚度要滿足最低標(biāo)準(zhǔn)180mm。

3.3 平面布置

根據(jù)剪力墻設(shè)計(jì)的原則及要點(diǎn)，在對(duì)剪力墻的平面布置時(shí)，要符合均勻?qū)ΨQ的要求，確保兩大中心即剛度中心和質(zhì)量中心能夠重合，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。內(nèi)在剪力墻和外在剪力墻要盡量拉直或者延伸，這樣可以避免一些不平衡力的出現(xiàn)。除此之外，在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，最好對(duì)剪力墻進(jìn)行雙向或者多向設(shè)置，以便于更大程度上發(fā)揮剪力墻的功能作用。同時(shí)，還要重視剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度的設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算公式精確地算出抗側(cè)力剛度數(shù)值，避免抗側(cè)力剛度過大導(dǎo)致墻體的自身重力上升以及產(chǎn)生過大的震力，不僅增加建設(shè)的成本投入，還影響建筑的穩(wěn)定性和可靠性。

3.4 連梁設(shè)計(jì)

剪力墻連接梁作為連接墻肢結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，如果被過度加固、壓縮變形，對(duì)整個(gè)施工項(xiàng)目的整體質(zhì)量控制效果影響很大。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整剪力墻連接梁的高度，并根據(jù)工程實(shí)際情況，科學(xué)地設(shè)計(jì)整體高度，以避免因尺寸增大而導(dǎo)致連接梁變形。布雷姆。嚴(yán)格控制剪力墻結(jié)構(gòu)塑性標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)調(diào)整抗震設(shè)計(jì)。通過對(duì)載荷的科學(xué)分析，在可控范圍內(nèi)，結(jié)合不同的應(yīng)力條件，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，從而選擇更科學(xué)的實(shí)施對(duì)策。

3.5 配筋設(shè)計(jì)

配筋設(shè)計(jì)需以剪力墻的厚度為依據(jù)，當(dāng)墻體厚度大于0.7m時(shí)，應(yīng)采用四排鋼筋，并設(shè)置主筋。在應(yīng)力下應(yīng)均勻排列成一行。當(dāng)墻體厚度小于14cm時(shí)，應(yīng)采用雙排鋼筋；當(dāng)墻體厚度為40～70cm時(shí)，應(yīng)采用三排鋼筋。在第一、二、三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)中，剪力墻豎向配筋與水平配筋的配筋率應(yīng)不小于0.20%，配筋直徑應(yīng)不小于8mm，間距應(yīng)不大于30cm。對(duì)某些框支剪力墻結(jié)構(gòu)，配筋率應(yīng)不小于0.3%，配筋直徑應(yīng)不小于8mm，間距應(yīng)不大于20cm，非抗震設(shè)計(jì)應(yīng)不小于0.25%。

3.6 邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)

剪力墻的邊緣構(gòu)件可分為兩類：邊緣構(gòu)件的構(gòu)造和邊緣構(gòu)件的約束。這兩部件的設(shè)計(jì)方法不同。合理設(shè)計(jì)邊部結(jié)構(gòu)可以使剪力墻結(jié)構(gòu)更加合理。受限邊緣構(gòu)件主要為暗柱、端柱和翼壁。這些邊緣構(gòu)件在磚混結(jié)構(gòu)中起約束作用。當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度較小時(shí)，在地震作用下，層與不動(dòng)點(diǎn)之間的位移較大。此時(shí)，邊緣構(gòu)件也會(huì)起到相當(dāng)大的約束作用。因此，應(yīng)適當(dāng)增加暗柱和端柱等邊緣構(gòu)件的截面尺寸和加固。受限邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度和箍筋的特征值應(yīng)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。

4 結(jié)語

剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)揮著重要作用，直接關(guān)系到建筑物整體穩(wěn)定性、安全性和可靠性。由于其自身所具有的獨(dú)特優(yōu)勢，在建筑行業(yè)內(nèi)被廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，掌握剪力墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，綜合考慮，及時(shí)處理好可能存在的問題和缺陷，在最大程度上發(fā)揮剪力墻作用，保證建筑物整體質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)我國建筑行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。