基于PKPM程序的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用研究

摘 要：近年來建筑行業(yè)的發(fā)展可謂迅速，在高速發(fā)展的形勢下，建筑行業(yè)對技術(shù)的要求也越來越高，對于工程建設(shè)而言，高層的建筑結(jié)構(gòu)要想保證結(jié)構(gòu)的剛度和位移都符合標(biāo)準(zhǔn)，那么在使空間方正合理前提條件下，什么樣的結(jié)構(gòu)框架才能滿足這一方面的需求呢？因此出現(xiàn)了在PKPM程序框架的基礎(chǔ)上的剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計，此種程序框架下的剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)置不死板，靈活性強，在滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求及充分滿足建筑物能正常使用的條件下，使建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)以及承載力都得到明顯的提高，所以這種剪力墻結(jié)構(gòu)框架在建筑業(yè)中具有較明顯的突出地位，應(yīng)用也較為廣泛。那本文今天就從其應(yīng)用與設(shè)計理念入手，著重的分析一下，剪力墻結(jié)構(gòu)為建筑業(yè)的發(fā)展提供了哪些技術(shù)上的支持。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)置；施工原則；施工理念

1 前言

俗話說：“哪里有需求那里就有市場”一切技術(shù)的應(yīng)用都是在為經(jīng)濟效益的提升做鋪墊，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用也關(guān)乎到這一點，那么這一技術(shù)的應(yīng)用有哪些原則，又有何施工理念，接下來我們就從這兩方面入手進行分析。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的原則

剪力墻結(jié)構(gòu)，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)力能力，因此，一般都應(yīng)用于在內(nèi)部空間相對不大，樓層較高，抗震烈度較高的建筑結(jié)構(gòu)中，比如說一些高層，中高層建筑等。剪力墻既承擔(dān)水平構(gòu)件傳來的豎向荷載，同時承擔(dān)風(fēng)力或地震作用傳來的水平地震作用，故剪力墻又被稱為抗震墻。在結(jié)構(gòu)布置剪力墻時，應(yīng)考慮對稱，縱橫兩方向盡量對齊使其在縱橫向形成完整的結(jié)構(gòu)體系，同時在布置剪力墻時應(yīng)考慮內(nèi)柔外剛，同時需秉持著均勻，對稱，周邊化的布置原則。比如說樓梯、電梯平面面積較大的部位來說，如果平面部分的凹凸不太均勻或者是凹凸較大，那么這個地方需要進行剪力墻的設(shè)計結(jié)構(gòu)。一般就建筑物的安全性及穩(wěn)定性而言，剪力墻的設(shè)計原則一般都秉持著雙向抗壓力和抗震力的原則，并避免內(nèi)外壓力所引起的建筑物的損壞。另外框架中的剪力墻結(jié)構(gòu)都設(shè)計成周邊梁柱或者是暗梁柱的帶邊框的設(shè)計，這樣能夠?qū)ㄖ锲鸬礁己玫闹巫饔?，另外根?jù)建筑物自身的特點而言，剪力墻是否應(yīng)在整體的建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用還是再在一大部分的結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用，這是建筑物本身性質(zhì)決定的。

3 結(jié)構(gòu)的合理布置

基于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念而言，有如下幾點體現(xiàn)。

3.1 結(jié)構(gòu)剪力墻布置原則

在布置剪力墻前，首先對建筑圖進行全面理解和熟悉。同時應(yīng)對熟悉《建筑抗震規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于剪力墻的相關(guān)規(guī)定，如：剪力墻厚度、長度要求等。布置剪力墻時，首先考慮必須使所布置剪力墻成為體系，同時兼顧建筑使用功能的需求，并在布置時宜盡量避免短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，同時也要盡量避免較長肢剪力墻，需秉持著均勻，對稱，周邊化的布置原則。結(jié)構(gòu)布置完成后，通過PKPM或YJK等計算軟件，完成相關(guān)樓板、墻等荷載等相關(guān)輸入計算，復(fù)核剪力墻布置的合理性及滿足相關(guān)規(guī)范要求，使其有良好的抗震性和使用性。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的布置的要求

在平面方向上，剪力墻沿平面主要軸線方向布置，對于三角形及Y形平面可沿三個方向布置設(shè)置剪力墻時單片剪力墻的長度不宜過大，長度很大時，由于單片剪力墻剛度很大，將使結(jié)構(gòu)的周期過短，地震力大，該片墻如果破壞，將失去較大吸收地震和豎向承載能力，其不經(jīng)濟；因此剪力墻的數(shù)量及布置方案階段合理的確定，以對稱，均勻，數(shù)量適當(dāng)為好。對于剪力墻結(jié)構(gòu)，一般其開間應(yīng)控制在6.0～7.0m的大開間，與3.0-3.9m的小開間之間，較經(jīng)濟合理，降低了材料用量，而且增大建筑使用面積。對較長的墻肢可設(shè)置施工洞，使其分為兩個墻肢。超過8.0m長時都應(yīng)用施工洞劃分為小墻肢。

在豎向方向上，剪力墻必需在整個建筑的豎向延續(xù)，上到頂，下到底，中間樓層也不要中斷。剪力墻不連續(xù)會造成剛度突變，對抗震非常不利。頂層取消部分剪力墻時，其余剪力墻應(yīng)在構(gòu)造上予以加強。底層取消部分剪力墻時，應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)換層。為避免剛度突變，剪力墻的厚度應(yīng)按階段變化，每次厚度減小宜為50-l00mm， 不宜過大，使墻體剛度均勻連續(xù)改變。厚度改變和混凝土強度等級的改變宜錯開樓層。厚度變化時宜兩側(cè)同時內(nèi)收。外墻及電梯間墻可只單面內(nèi)收。同時，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.3 剪力墻鋼筋配筋

剪力墻結(jié)構(gòu)墻的配筋分為墻體分布筋和邊緣構(gòu)件配筋。墻體分布筋首先滿足電算結(jié)果，其次滿足《抗規(guī)》6.4條的構(gòu)造要求。關(guān)于邊緣構(gòu)件，首先也應(yīng)滿足電算結(jié)果，其次底部加強區(qū)及其上一層根據(jù)軸壓比情況設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，以及不同的約束邊緣構(gòu)件；而此以上各樓層設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，當(dāng)然也應(yīng)滿足電算結(jié)果。例如某二級剪力墻結(jié)構(gòu)，其約束邊緣構(gòu)件及構(gòu)造邊緣構(gòu)件設(shè)置如下表。

除以上要求外，同時需滿足《建筑抗震規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于剪力墻的構(gòu)造要求。如：鋼筋混凝土剪力墻水平及豎向分布鋼筋的直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于300mm.厚度大于160mm的剪力墻應(yīng)配置雙排分布鋼筋網(wǎng)；結(jié)構(gòu)中重要部位的剪力墻，當(dāng)其厚度不大于160mm時，也宜配置雙排分布鋼筋網(wǎng)。雙排分布鋼筋網(wǎng)應(yīng)沿墻的兩個側(cè)面布置，且應(yīng)采用拉筋連系；拉筋直徑不宜小于6mm，間距不宜大于的600mm等等。

4 設(shè)計過程中應(yīng)考慮綠色施工理念

現(xiàn)在已有建筑的施工理念，基本上都是在“節(jié)能環(huán)?！?、“經(jīng)濟實用”、“綠色無污染”的理念下進行的，基于PKPM程序框架的剪力墻的施工，也應(yīng)該參照這一理念。所以剪力墻的施工理念就應(yīng)該遵循 如下的原則。

（1）建筑材料的選擇。在剪力墻的設(shè)計施工過程中，對于建筑材料的選擇，也因根據(jù)綠色環(huán)保的理念，一般選擇材的時候，要考慮到材料本身的性質(zhì)。比如說污染較小應(yīng)用范圍廣，可重復(fù)利用的材料。這樣既加強了經(jīng)濟效益的收入，又減小了對環(huán)境的壓力，另外在選擇材料的時候也應(yīng)該考慮到材料的質(zhì)量，因為一個建筑的好壞是由構(gòu)成組成的材料決定的，在各方面都不影響的條件下，剪力墻的建筑材料應(yīng)該要根據(jù)“從優(yōu)而選”的原則，只有材料好，才能加強剪力墻對建筑的支撐力和抗壓力，整體的建筑質(zhì)量才能優(yōu)異。

（2）混凝土的養(yǎng)護。說到對剪力墻中混凝土的養(yǎng)護就不得不要提一下，養(yǎng)護混凝土常用的方法，就是“水養(yǎng)生”，混凝土養(yǎng)護的過程中就要注意到如下幾點：一是混凝土正確的應(yīng)用方法，在混凝土澆筑的時候應(yīng)該讓混凝土平順的下滑，避免在鋪筑的過程中，因下滑速度較快，從而造成墻體中存在較大的縫隙，或者是混凝土堆積不密實，導(dǎo)致墻體質(zhì)量松散。二是減少水分的流失。這種水分的流失不僅是就墻體本身與養(yǎng)護混凝土。如果外部自然條件較好，溫度較高的話，水分的蒸發(fā)量就會較大，所以要及時的為混凝土補充水分。另外一方面就是對適宜的溫濕條件的控制，對于這一控制要達到兩個方面的效果，一方面是要防止混凝土不受溫度、濕度侵害而導(dǎo)致的混凝土變形，要防止有害的冷縮和干縮。

所以在剪力墻的設(shè)計及建造過程，混凝土的養(yǎng)護是及其重要的一個環(huán)節(jié)，因為混凝土與剪力墻受力程度的好壞有直接的關(guān)系，如果混凝土建造的剪力墻質(zhì)量與實際要求不符合的話，那么建造出來的剪力墻的硬度及其承載力的強度也會是不過關(guān)的，在面臨自然災(zāi)害的時候，將會不堪一擊。

（3）綠色的施工技術(shù)。當(dāng)然了施工技術(shù)對于剪力墻的設(shè)計和建造也是有影響的，考察剪力墻的施工技術(shù)是否過關(guān)，就要看其在施工過程層中有沒有對受力的方面進行很好的勘查，比如墻肢的剪力和彎矩、建筑承載力的抗側(cè)力等，都是對施工技術(shù)的檢測。另外施工技術(shù)也應(yīng)該本著和綠色環(huán)保的理念進行。比說如在材料的應(yīng)用的時候要避免浪費，在保證剪力墻應(yīng)有質(zhì)量的同時，也要盡最大限度減少對于材料的使用?，F(xiàn)在建筑的各個項目都在對綠色施工技術(shù)有明確的要求，所以對于剪力墻的設(shè)計施工也不例外。

5 結(jié)束語

關(guān)予剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念及研究方法，主要是遵循了以下幾點：即保證抗彎強度和足夠的延性；加強底部加強部位以外部位的抗彎能力，保證塑性機構(gòu)形成機制；提高底部加強部位的剪力設(shè)計值、限制其軸壓比、剪壓比和設(shè)囂邊緣構(gòu)件等措施來保證延性，避免剪切類型的脆性破壞。

基于其結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，剪力墻的各項抗壓力對建筑起到的承載力和穩(wěn)定性是有要求的，大多數(shù)應(yīng)該考慮自然對建筑的影響，而對建筑影響較大的自然災(zāi)害，無疑就是“地震”，所以“抗震規(guī)范”中以及剪力墻抗震設(shè)計規(guī)定體現(xiàn)了剪力墻的良好性能，對于高層建筑而言，基于延性和位移的抗震設(shè)計理念，總體來看是應(yīng)該遵循設(shè)計者所期望的塑性結(jié)構(gòu)理念，使剪力墻結(jié)構(gòu)在大震下，不僅能夠耗散地震能量，還應(yīng)該具有足夠的延性和抗坍塌能力。

總的來說，就剪力墻的設(shè)計建造過程而言，其設(shè)計原則和施工理念，都是在大的發(fā)展方向下所遵循的原則，只有在設(shè)計理念和設(shè)計技術(shù)上有較高質(zhì)量性的體現(xiàn)，基于同行業(yè)的競爭就多了一項經(jīng)濟效益提升的手段。

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作者簡介： 楊向林，1976年4月20日，漢族，云南祥云，大學(xué)本科，中職，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。