對(duì)房屋剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的思考

孫心靜 李非非 李會(huì)楓

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正文：

1、前言

剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是剪力墻結(jié)構(gòu)施工中最重要的步驟之一，它決定了剪力墻的堅(jiān)固性和長(zhǎng)壽性。同時(shí)，建筑物剪力墻結(jié)構(gòu)的主要用途是增強(qiáng)建筑物的抗震性能，有效避免剪切破壞，提高安全性。因此，剪力墻的用途十分廣泛。目前我國(guó)剪力墻的技術(shù)和工藝都在不斷提升，但當(dāng)設(shè)計(jì)存下缺陷時(shí)，難免會(huì)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，或者導(dǎo)致工程不合格。因此，筆者考慮了房屋剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，以避免設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)是指主體結(jié)構(gòu)的墻高與剖面高度的比值為8，并且能夠承載水平剪切力的墻體。由于地震災(zāi)害和臺(tái)風(fēng)災(zāi)害通常會(huì)為建筑帶來(lái)水平剪切力，所以剪力墻結(jié)構(gòu)又被稱為抗震墻或抗風(fēng)墻。剪力墻結(jié)構(gòu)的分類可分為兩種類型，一種是平面剪力墻，主要用于下部鋼筋混凝土建筑。它可以有效地提高建筑物的堅(jiān)固性，抗震，抗風(fēng)，成本低。另一種是圓柱形剪力墻，用于高層建筑。圓柱形剪力墻的使用范圍更廣，可以更好地保證建筑物的安全。

不管是平面剪力墻還是圓柱形剪力墻，他們共同的優(yōu)點(diǎn)都是既可以為建筑提供承重，同時(shí)對(duì)橫向載荷力的抵抗能力較強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用于抗風(fēng)防震用途。同時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)也賦予了建筑設(shè)計(jì)更大的靈活性，建筑用途更多樣，更好地符合現(xiàn)代人住房的特點(diǎn)。然而，剪力墻結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)，由于剪力墻結(jié)構(gòu)在最初建造時(shí)將板材直接與墻連接在一起，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，后期重新規(guī)劃空間，拆除存在一定的困難。并且由于剪力墻的牢固性，建造成本較高，而且需要的原材料也大大超過(guò)了普通結(jié)構(gòu)的墻體，因此不適合大規(guī)模使用，這就需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中合理規(guī)劃，使剪力墻結(jié)構(gòu)更好地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。

3、房屋剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問(wèn)題

在設(shè)計(jì)房屋剪力墻結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，常見問(wèn)題主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1 選擇合適的建筑類型

在《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中，強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)時(shí)，要將抗震功能作為首先考慮的要素，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，中心思想也是考慮抗震功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮周到，包括選擇正確的建筑類型。設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇合適的建筑類型時(shí)，首先要圍繞剪力墻為中心，做好選用墻體的位置和尺寸的布置，做到簡(jiǎn)潔靈活，又可以充分突出剪力墻的抗震性。其次，多個(gè)剪力墻之間的布置應(yīng)遵循分散和均勻性原則，以確保不同的剪力墻結(jié)構(gòu)能夠更好地發(fā)揮各自的作用。需要注意的問(wèn)題是，當(dāng)設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，需要避免“L”或“T”型設(shè)計(jì)，以防止功能分散。

3.2 合理選擇建筑高度

綜合以往的地震災(zāi)害資料和對(duì)建筑損壞程度的研究，我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于底層剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，建筑高度和地震毀壞程度存在著一定的關(guān)系。也就是說(shuō)，建筑高度越高，底層剪力墻承受的載荷越大，當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，越容易損毀。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮建筑物的實(shí)際高度和層數(shù)，并應(yīng)適當(dāng)加固下面的剪力墻，以確保建筑物的安全。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)合理布置

剪力墻結(jié)構(gòu)在房屋整體中充當(dāng)著極其重要的角色，既要承擔(dān)垂直方向載荷，也要承擔(dān)風(fēng)載荷和地震剪切力。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程中，在滿足建筑基本設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，要盡量對(duì)稱布置以減小所承受的剪切力，同時(shí)，為了減輕豎向載荷，還需要保證豎向連接整體對(duì)稱，以減小扭轉(zhuǎn)力。由于相關(guān)規(guī)范，矩形截面的高度不應(yīng)小于截面寬度的5倍。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般采用合并和布置剪力墻以形成組合剪力墻的措施。由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有便于建筑物的靈活布置和減輕結(jié)構(gòu)重量的特點(diǎn)，因此受到歡迎。然而，該結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，相關(guān)規(guī)范也對(duì)結(jié)構(gòu)施加了更嚴(yán)格的規(guī)定。因此，當(dāng)對(duì)建筑物沒(méi)有特殊要求時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎使用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以適當(dāng)增加墻體的尺寸。以滿足墻高與墻厚之比大于8的要求。墻的剛度分為單剪力墻的剛度和剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度。剪力墻結(jié)構(gòu)要求具有足夠的延展性，縱橫比大于2的墻壁很容易設(shè)計(jì)成具有彎曲破壞的韌性剪力墻，以避免脆性剪切損壞。單片剪力墻的剛度太大，承受的水平荷載較大。因此，當(dāng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以通過(guò)將其分成小部分，以降低墻的剛度;如果剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度太大，則會(huì)消耗材料并造成浪費(fèi)。同時(shí)，由于地震力過(guò)大，一些墻肢或連梁不符合剪切要求，增加了設(shè)計(jì)難度。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)能夠滿足位移極限值及其剛度。通過(guò)用填充墻替換，增加孔的剛度。

3.4 過(guò)渡樓層設(shè)計(jì)

底框剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的承載力，變形和耗能能力，其失效狀態(tài)一般為韌性破壞;雖然磚房的上部具有一定的承載能力，但變形和能量消耗能力相對(duì)較差，損壞狀態(tài)多為脆性破壞。在上部磚房中，過(guò)渡地板墻受到最高的地震剪切力和傾覆力矩，并且該力是最不利的。另外，在垂直均布載荷下，過(guò)渡地板壁處于壓縮剪切或拉伸剪切應(yīng)力的狀態(tài)。因此，當(dāng)存在水平載荷時(shí)，過(guò)渡地板壁的抗裂性和水平承載能力相應(yīng)地與地板墻相比減小。

4、結(jié)束語(yǔ)

隨著高層建筑日益增加，安全性也成為了建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的考慮因素。目前，剪力墻的應(yīng)用極為廣泛，尤其是在高層建筑中，剪力墻是抵擋地震災(zāi)害和風(fēng)載荷的重要組成部分。但在剪力墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，仍然需要注意選擇合適的建筑類型、合理選擇建筑高度、剪力墻結(jié)構(gòu)合理布置、過(guò)渡樓層設(shè)計(jì)等一系列問(wèn)題，以保證建筑設(shè)計(jì)的合理性，合理規(guī)劃施工成本，同時(shí)增加建筑的安全性，在出現(xiàn)災(zāi)害時(shí)降低財(cái)產(chǎn)損失。