建筑工程項(xiàng)目剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式分析

宋文景 趙永梅

濱州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 山東 濱州 256600

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是由剪力墻同時(shí)承受豎向荷載和側(cè)向水平力的，利用建筑專業(yè)給定的墻體，布置鋼筋混凝土墻（即剪力墻），從受力上講剪力墻是一個(gè)懸臂板（平面內(nèi)）。

1 平面布置原則

平面布置的優(yōu)劣直接從宏觀上影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此優(yōu)化布置是進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。剪力墻布置宜遵循如下四點(diǎn)原則。

1.1 剪力墻構(gòu)件

作為高層剪力墻結(jié)構(gòu)主要的抗側(cè)移構(gòu)件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮墻肢間的聯(lián)動效用。因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)，同一方向的墻肢宜均勻布置，在平面上形成多道聯(lián)肢剪力墻協(xié)同工作，盡量避免剪力墻錯(cuò)位布置。某高層住宅結(jié)構(gòu)平面Y向存在錯(cuò)位布置的情況。稍微調(diào)整該平面的位置，可形成2道剪力墻，則對齊布置的計(jì)算模型局部側(cè)向剛度，可增加10%[1]。

1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)

在滿足承受豎向荷載和結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度的需要外，還應(yīng)具有一定的抗扭轉(zhuǎn)剛度。具體設(shè)計(jì)過程中，可通過適當(dāng)加強(qiáng)周邊剪力墻以及外圈梁，調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度中心與結(jié)構(gòu)平面幾何形心、質(zhì)量中心的相對位置，盡量做三心重合的理想效果。

1.3 剪力墻

由于剪力墻的延性較差，且構(gòu)造要求高，鋼筋用量較大，結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)避免使用短肢剪力墻。平面剪力墻長度過長，剛度過大，會造成地震力比較集中。剪力墻結(jié)構(gòu)中如果存在少量長墻，地震作用下的樓層剪力主要由這部分長墻承受，發(fā)生超烈度地震時(shí)該部分墻肢由于承受巨大的地震力往往首先破壞，由于其他長墻的承載力較弱，容易造成剪力墻墻面由強(qiáng)到弱各個(gè)擊破的破壞形式，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。因此，進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)布置時(shí)宜使各平面剛度接近，盡量避免使用長墻[2]。

1.4 L形、T形的剪力墻

優(yōu)先采用帶翼緣墻，因墻肢端部的翼墻起到扶壁作用，穩(wěn)定性較好，同時(shí)也比較容易滿足框架梁搭接在剪力墻端部時(shí)鋼筋的錨固長度要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)宜優(yōu)先采用，L形、T形墻的翼墻長度可控制在0.5～1.0m，翼墻長度越短，則配筋越少。

2 計(jì)算參數(shù)的敏感性

對剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋用量敏感的參數(shù)包括：周期折減系數(shù)、連梁剛度折減系數(shù)、梁剛度增大系數(shù)、考慮壓筋影響的梁配筋計(jì)算、考慮樓板作為翼緣的梁配筋計(jì)算、樓板計(jì)算假定、次梁的抗震等級等。限于篇幅，以下選取周期折減系數(shù)、樓板計(jì)算假定和次梁的抗震等級進(jìn)行分析[3]。

（1）周期折減系數(shù)不影響結(jié)構(gòu)剛度，但影響結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)大小。周期折減系數(shù)可通過軟件計(jì)算得到，如采用GSSAP軟件分別計(jì)算有填充墻模型和無填充墻模型的第一周期，以這兩個(gè)周期的比值作為折減依據(jù)。

某高層剪力墻結(jié)構(gòu)三維計(jì)算模型，該結(jié)構(gòu)填充墻比較多，計(jì)算得到的周期折減系數(shù)為0.95。該結(jié)構(gòu)填充墻比較少，計(jì)算得到的周期折減系數(shù)為1.0。工程實(shí)踐表明，周期折減系數(shù)每下降0.1，基底地震剪力增加 3%～10%，地震力的增大將會導(dǎo)致配筋增大。因此，周期折減系數(shù)應(yīng)慎重選取，一般剪力墻住宅結(jié)構(gòu)可取0.95。也可通過計(jì)算結(jié)構(gòu)(考慮填充墻剛度)的基本周期來確定。

（2）剪力墻住宅結(jié)構(gòu)，樓板分別采用剛性板和彈性板進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)構(gòu)第一周期分別是2.784s和3.025s，可見，基于彈性板假定的結(jié)構(gòu)整體剛度比剛性板假定大，基于彈性板假定計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)比基于剛性板假定要節(jié)省鋼材，每平方米梁鋼筋用量減少約2kg。在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中，一般情況下樓板可采用剛性板或彈性板假定。剛性板假定下可通過梁剛度放大系數(shù)考慮樓板的剛度貢獻(xiàn)，而彈性板假定下，樓板與梁共同工作，較真實(shí)地考慮了樓板面外剛度的貢獻(xiàn)。采用不同的樓板假定所計(jì)算得到的梁板內(nèi)力分配不同，從而梁板的計(jì)算配筋也不同[4]。

（3）采用常用設(shè)計(jì)軟件建模時(shí)，與墻相連的梁的建模一般按主梁輸入，是否按次梁設(shè)計(jì)由軟件判斷或工程師指定。次梁是非抗震構(gòu)件，若按抗震構(gòu)件設(shè)計(jì)將提高梁的最小配筋率和其他構(gòu)造要求。當(dāng)前全國各地對次梁的判斷：

①所有與平面墻面垂直相連的梁判斷為框架梁； ②有一端與墻垂直相連的梁判斷為次梁； ③兩端與墻垂直相連的梁判斷為次梁； ④一端與墻方向一致，另一端搭在梁上的梁判斷為次梁；⑤一端與墻方向一致，另一端不論如何搭接均判斷為次梁。

3 案例分析

某高層住宅，結(jié)構(gòu)總高度為97.5m，地下1層，地上32層，首層層高4.5m，標(biāo)準(zhǔn)層層高 3m。本工程位于7度區(qū)，基本地震加速度0.10g，Ⅱ類場地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，基本風(fēng)壓0.30kN/m2，地面粗糙度為B類。通過修改抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和局部調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，使得結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的最大層間位移角滿足相應(yīng)的限值要求。

層間位移角限值控制的鋼筋用量最少，層間位移角的限值控制的混凝土用量最少?？梢?，結(jié)構(gòu)剛度越大，剪力墻用鋼量越大，梁用鋼量越小，但混凝土用量越大。比較材料總造價(jià)，則層間位移角限值越大越節(jié)省材料用量；若執(zhí)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，則層間位移角接近限值時(shí)材料用量最節(jié)省;則層間位移角接近限值時(shí)材料用量最節(jié)省。

4 結(jié)束語

由于剪力墻結(jié)構(gòu)用于房屋結(jié)構(gòu)中，具有剛度大、簡潔等特點(diǎn)，室內(nèi)無露梁、露柱的現(xiàn)象，但是在現(xiàn)代建筑中得以廣泛應(yīng)用的過程中，也要注意剪力墻的受力情況較復(fù)雜，建筑在施工中的空間有限，限制了剪力墻的最大間距。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

的優(yōu)化對設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，必須充分認(rèn)識到這些問題，才能有效保障建筑質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王修通.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].環(huán)球市場,2017,(34):340.

[2] 朱曉霞.建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].住宅與房地產(chǎn),2016,(30):40,92.

[3] 賀彬.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)分析[J].門窗,2017,(5):129.

[4] 梁改琴.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].裝飾裝修天地,2018,(1):249.