論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：研究在介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計所遵循的基本原則的基礎(chǔ)上，探討了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑中的應(yīng)用。

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

近年來，建筑物呈現(xiàn)出向高處發(fā)展且大密度的特點(diǎn)，因而對它的安全性提出了新的挑戰(zhàn)。剪力墻的出現(xiàn)很好的化解了這種危機(jī)。在合理的設(shè)計下，剪力墻縮短了施工時間，而且它的高穩(wěn)定性、高抗壓性，還延長了建筑物的使用壽命。雖然目前我國還沒有出臺相關(guān)的規(guī)定來規(guī)范剪力墻的具體應(yīng)用，但是通過參照以前的實(shí)例和經(jīng)驗，在考慮設(shè)計剪力墻的時候，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，合理使用，以完全發(fā)揮它的作用。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)

1.1 剪力墻及剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻，又叫抗風(fēng)墻、抗震墻以及結(jié)構(gòu)墻，是建筑中主要承受風(fēng)荷載以及地震等原因引起的水平荷載的墻體[1]。剪力墻的功能是防治建筑遭受水平剪力的破壞，并能較好地保障房屋和建筑的堅固性，通常使用鋼筋混凝土用來制作。剪力墻具有抗側(cè)剛度大的特點(diǎn)，可以承受來自水平和豎直兩個方向的力，在國內(nèi)的建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，主要是以滿足剪力墻可以承受水平和豎直兩個方向的力的要求來進(jìn)行設(shè)計，其結(jié)構(gòu)含有豎向的鋼筋混凝土墻板，水平方向則具有鋼筋混凝土的大樓板。剪力墻結(jié)構(gòu)具有較好的剛度和抗震性，在建筑結(jié)構(gòu)中常常被使用。

1.2 剪力墻的結(jié)構(gòu)分類

依據(jù)墻體上的開洞和洞口尺寸的大小，可以把墻體分為實(shí)體墻、多肢剪力墻、壁式框架剪力墻、小開口剪力墻四種結(jié)構(gòu)。其中實(shí)體墻不開洞，其他三種墻體都具有不同尺寸的開洞情況。具體如下：（1）實(shí)體墻。實(shí)體墻是墻面上不開洞的一種剪力墻，這種剪力墻變形時常為曲形，墻體的彎矩圖中不會產(chǎn)生反彎和突變，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，不會出現(xiàn)異常情況，墻體的強(qiáng)度較大。（2）多肢剪力墻。多肢剪力墻需要在墻體上開洞，并且開洞的面積較大，也包含一種開洞為列狀的結(jié)構(gòu)。這種剪力墻的墻體彎矩圖中不會發(fā)生任何異常情況，整體強(qiáng)度類似于小開口的剪力墻。（3）壁式框架剪力墻。壁式框架剪力墻在墻體上的開洞尺寸很大，這種剪力墻的墻肢線上的剛度和剪力墻連梁線的剛度較為相近。壁式框架剪力墻的變形多為剪切型，受力特點(diǎn)類似于框架結(jié)構(gòu)的剪力墻。（4）小開口剪力墻。小開口剪力墻需要在墻體上開洞，然而開洞的面積卻不能超過墻面的15%。這種剪力墻的變形多為彎曲性，在彎矩圖中不會出現(xiàn)反彎的情況，但是有出現(xiàn)突變的可能。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計所遵循的基本原則

2.1 連梁超限的解決辦法

連梁超限的解決辦法具體如下：（1）降低連梁的剛度和彎矩設(shè)計值。一般的剪力墻結(jié)構(gòu)中，可以采用彎矩調(diào)幅的方法，降低連梁的彎矩設(shè)計值，使連梁先于墻肢屈服。（2）改變連梁的幾何尺寸，加大連梁跨度減少高度。（3）開水平通縫，有效的降低連梁的高度，從而使其跨高比顯著提高，在地震作用下，使連梁發(fā)生延性較好的彎曲破壞，減小剪切變形的影響。（4）交叉配筋。交叉配筋連梁的原理是利用交叉鋼筋來抵抗地震下方向不斷改變的剪力。交叉鋼筋與主筋方向一致，可以抵抗由于彎剪作用所引起的主拉應(yīng)力，從而有效的約束裂縫的開展[2]。（5）在混凝土連梁中配置鋼板形成鋼板混凝土連梁。

2.2 避免剪力墻和平面外的梁搭接

剪力墻的平面內(nèi)剛度和實(shí)際承載力均較大，換言之，剪力墻的平面外剛度和承載力均較低，當(dāng)剪力墻和平面外的梁進(jìn)行連接時，會導(dǎo)致墻肢出現(xiàn)外彎矩。因此，為了避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲變形，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們應(yīng)盡量減少外搭接情況的發(fā)生，如果有必要進(jìn)行這樣的設(shè)計，就必須采取適當(dāng)?shù)谋匾胧┘右灶A(yù)防干預(yù)，以使剪力墻平面外的質(zhì)量和安全有保障。

2.3 以主軸為中心，向四周延伸

剪力墻的位置布設(shè)應(yīng)遵循以主軸為中心，雙向或多向的向四周延伸的原則，使不同方向上的剪力墻盡量能連接起來。在設(shè)計結(jié)構(gòu)的抗震性時，要確保兩個方向上的側(cè)向剛度比較接近。在墻肢解耦股設(shè)計中，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，盡量保持簡單易操作。需要注意的是，剪力墻的分布并非隨意進(jìn)行，必須遵循數(shù)量適中和勻稱的原則。如一旦剪力墻設(shè)置太多，會降低墻體在使用中的利用度，降低其抗側(cè)力剛度，增加其自身震力和重量，不利剪力墻的正常工作。反之，如果剪力墻配置太少，也會因數(shù)量不足而降低墻體的抗側(cè)力剛度，影響其性能的正常發(fā)揮。

3、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑中的應(yīng)用

3.1剪力墻的位置選擇

為了避免建筑資源的浪費(fèi)，有效地節(jié)約建筑成本的投入，剪力墻的位置選擇至關(guān)重要。因此設(shè)計人員要充分考慮平面與豎向的位置布局，盡量在對稱的基礎(chǔ)上平均分布剪力墻于建筑中。在平面分布中，為了避免扭矩情況的發(fā)生，剪力墻面結(jié)構(gòu)的硬度要大于質(zhì)量中心的剛度，而且應(yīng)該保持剪力墻內(nèi)外兩部分是處于同一個水平線上的。此外，無論是剪力墻的抗側(cè)力剛度還是肢截面都要保證在合理的范圍之內(nèi)，不可過于繁雜。因為這樣，才可大幅提升剪力墻的抗壓能力，增加剪力墻的使用范圍。

3.2大墻肢的方式

從理論層面上來說，大墻肢的長度與數(shù)量都具備更好的承受能力來容納樓層剪力。但是大墻肢也存在抗震性差的弱點(diǎn)，為了提高大墻肢的抗震性能，一方面，可以分解長墻肢，具體方法就是開挖施工洞，堆砌填充墻；另一方面，可以選擇混凝土墻，此種方法雖然可行，但提高了配筋量的使用，增加了成本。此外，剪力墻本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是細(xì)高狀的，為了充分發(fā)揮其延展性能，提高其在脆性環(huán)境下的質(zhì)量，通常會被彎曲成延性剪力墻。

3.3控制墻體配筋

由于剪力墻的墻面比較大，使用的配筋量也隨之提升。為了提高施工安全，減少資金投入，合理使用剪力墻配筋也是一個非常關(guān)鍵的因素。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，外側(cè)與內(nèi)側(cè)分別放置水平和豎向的鋼筋，所用的鋼筋數(shù)量及平均分布率也要符合規(guī)定要求。還可利用雙面鋼筋網(wǎng)片，以降低墻體配筋的使用量，增加厚度，并節(jié)省人力損耗。

3.4剪力墻連梁超筋

在樓層的3/1或是中間部位，當(dāng)剪力不符合剪壓比的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時就會發(fā)生連梁超筋問題。若是某一部分的墻肢截面高度出現(xiàn)較大偏差，也會發(fā)生此類問題。為了提高剪力墻連梁標(biāo)準(zhǔn)，降低其受剪力變形的影響，可以采取在設(shè)計剪力墻抗震性能時，選取合適的連梁剪力和彎矩程度；減少連梁的截面高度；當(dāng)剪力墻的豎向承受力不能明顯顯示連梁破壞程度的時候，可以通過內(nèi)在受力對比，選取內(nèi)力大的方式來計算墻肢配筋數(shù)量等方式。

4、結(jié)束語

綜上所述，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要遵循設(shè)計的基本原則，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，達(dá)到每項設(shè)計的規(guī)范要求，確保剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性、經(jīng)濟(jì)性，使剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用發(fā)揮出最大效果，取得更大的成效。

參考文獻(xiàn)

[1]李景珊.淺析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑中的運(yùn)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015.

[2]熊濤.芻議高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑·建材·裝飾，2015（21）：160.

作者簡介：

袁甜華，女，漢族，本科學(xué)士學(xué)位，1985年8月出生，湖南邵陽人，2007年7月畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面工作與研究。