建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略研究

董昶宏

摘 要：進(jìn)入到21世紀(jì)，我國的經(jīng)濟(jì)和社會各項事業(yè)都獲得了全面的發(fā)展，建筑事業(yè)的發(fā)展規(guī)模和技術(shù)手段也在不斷地提升，市場和人們對建筑物的功能要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也越來越高.在我國建筑行業(yè)發(fā)展的歷程中，建筑形式和內(nèi)在結(jié)構(gòu)也在不斷地改進(jìn)，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用在建筑工程中，具有良好的抗震性和抵抗側(cè)剛度的特性，目前已經(jīng)發(fā)展成為眾多建筑工程首選的結(jié)構(gòu)方式。本文主要介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念，對剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中的設(shè)計原則以及注意要點進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化策略

中圖分類號：TU712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0162-02

隨著人民生活水平的不斷提高，對居住舒適性的要求也有所提高，特別是對住宅公寓的要求越來越高，剪力墻結(jié)構(gòu)的壁厚與填充墻、平面的厚度是一致的，保證室內(nèi)無框架柱突出，可有效提高空間利用率。因此，高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的十分廣泛。到目前為止，對剪力墻結(jié)構(gòu)的尺寸問題以及其布置方法都還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而，在實際的施工中，很多操作都需要設(shè)計師根據(jù)自己以往的經(jīng)驗來結(jié)合實際情況作出判斷。如此以來，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中難免會或多或少出現(xiàn)一些問題，從而影響到施工的順利進(jìn)行。因此對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用方面的問題進(jìn)行分析和探討，具有很大的極大的實踐性意義。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的概念

剪力墻結(jié)構(gòu)中使用鋼筋混凝土墻板來替代框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載所引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在高層房屋中被廣泛運用，剪力墻結(jié)構(gòu)除了能夠承受和抵抗縱橫向的主要承重外，還能起到空間分割的作用。結(jié)構(gòu)墻的高度一般與整個房屋的高度相等，自基礎(chǔ)直至屋頂，高達(dá)數(shù)十米到100多米；其寬度則視建筑平面的布置而定，一般為數(shù)米到數(shù)十米。相比較而言，其墻體較薄，通常為200-300mm。剪力墻結(jié)構(gòu)在其墻身平面內(nèi)的抗側(cè)移剛度很大，而其墻身平面外剛度卻較小，幾乎可以忽略不計。所以，建筑物上大部分的水平作用或水平剪力通常都會被分配到剪力墻結(jié)構(gòu)上，這也是剪力墻名稱的由來。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

2.1 剪力系數(shù)調(diào)整原則

在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，要保證樓層之間的最小剪力系數(shù)。為了建筑物能最大程度地承受力，減輕自身建筑重量增強其抗震性和安全性，要在保證建筑規(guī)范的前提下盡量控制剪力墻的數(shù)量。并且，在此基礎(chǔ)上運用科學(xué)的方法使剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向承載力和剛度更加合理。建筑樓層相互之間的最小剪力系數(shù)能更加合理的調(diào)整，工程本身成本會大大減小。

2.2 比例調(diào)整原則

在設(shè)計建筑物的過程中，要合理布置剪力墻，如果豎向的剪力墻數(shù)量超出范圍，那么剪力墻剪重也會隨之增加，這種剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計時非常不合理的。因為這種設(shè)計方式會導(dǎo)致樓層之間的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形，而且發(fā)生形變的程度和力度都會比較大，同時對于建筑樓層之間的位移需要也不能滿足。故而在剪力墻的設(shè)計中要根據(jù)建筑的位移需求來進(jìn)行相應(yīng)的比例調(diào)整，以此來減小樓層之間的形變。

2.3 連梁超限調(diào)整原則

對剪力墻結(jié)構(gòu)的進(jìn)行設(shè)計時會發(fā)現(xiàn)，如若剪力墻的實際跨高比例<2.5，就有可能會出現(xiàn)剪力墻的彎矩超過規(guī)定限度的現(xiàn)象，所以在對剪力墻進(jìn)行設(shè)計時，一定要遵從這一原則。而且連梁與剪力墻的跨高并不是越大越好。所以在對剪力墻進(jìn)行設(shè)計時，可采用水平縫形成雙連梁或多連梁來保證結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，還要注意調(diào)整連梁的超限，這樣在保障建筑施工質(zhì)量的同時縮減了施工成本。

3 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略

3.1 剪力墻墻肢長度的確定

對剪力墻墻肢的長度進(jìn)行合理化的設(shè)計可以保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在一般的情況下為了進(jìn)一步保證剪力墻的延展性，還可以對于特殊部位進(jìn)行彎曲性設(shè)計，這樣能夠有效的避免彎曲對剪力墻穩(wěn)定性造成的影響。在實際的施工中，還可以采用連續(xù)肢墻的方式來實現(xiàn)保證墻體的寬高比目的，從而最大程度上保證強力墻的穩(wěn)定性。

3.2 確定剪力墻設(shè)置的厚度、合理優(yōu)化剪力墻外形比例

剪力墻的作用很多時候是為了防震，因此其厚度要根據(jù)抗震等級進(jìn)行設(shè)計，形狀上一般采用穩(wěn)定的“L”形和“T”形，這種設(shè)計可以最大程度上的滿足剪力墻的側(cè)向剛度，從而實現(xiàn)較小體積和自重的目的。

3.3 剪力墻洞口的布局要點

對于較長的剪力墻應(yīng)當(dāng)開設(shè)洞口，分隔成受力均勻的若干個墻體，在之間使用弱梁進(jìn)行連接，剪力墻洞口的布局位置，會在很大程度上影響到整個剪力墻的力學(xué)性能。因而剪力墻洞口的布局基本要滿足幾個方面：（1）有規(guī)則的布置洞口，基本成排成列設(shè)計，同時應(yīng)當(dāng)滿足洞口與洞口之間的間隔均勻。（2）對于不規(guī)則設(shè)計洞口的剪力墻，像是疊合錯洞墻以及錯洞剪力墻等，這種不規(guī)則開洞容易因為洞口分布不均而使得剪力墻出現(xiàn)薄弱部位，應(yīng)當(dāng)采取措施在洞口處加強加固措施或者使用一些比較輕質(zhì)的材料進(jìn)行填充。

3.4 連梁設(shè)計

高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)，由于墻長較長時通過開洞或剪力墻平面內(nèi)梁跨較小形成連梁，如果出現(xiàn)跨高比較小的連梁，在計算過程中，容易產(chǎn)生過度抗剪的連梁。通常有以下解決方案：（1）增大連梁的截面積，可以增強連梁本身的抗剪能力，但梁的剛度相應(yīng)也會增加，吸收的地震力也會增加，只能增加有限的抗剪承載力。在梁寬固定的情況之下，可以使用加高梁高的方法。當(dāng)梁高是一定的，可以擴大梁寬，增大斷面的連接剛度，但寬度對連梁剛度貢獻(xiàn)較小，僅是一個線性關(guān)系，使得分擔(dān)剪力的增加值小于抗剪力的提高值。（2）調(diào)整設(shè)計內(nèi)力。在提高連梁截面對提高抗剪承載力沒有影響的狀況下，可人為的降低連梁的剛度，來控制剪切力的分配比例，并解決了連梁的抗剪性能問題。最簡單的控制方法是在計算參數(shù)選擇時，通過調(diào)整連梁剛度折減系數(shù)，只有在采用內(nèi)力配筋計算時才可以#在整個計算和非地震荷載作用下，連梁的剛度不會降低，連梁應(yīng)具有足夠的抗彎承載力和抗剪承載力，以滿足正常使用的要求。對于跨高比大于5的連梁，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的框架梁，滿足框架梁的要求。（3）可作水平縫從而形成雙連梁、多連梁或其他結(jié)構(gòu)措施，以提高抗剪承載力，如設(shè)置交叉暗支撐等措施，以提高連梁的抗剪承載力。

3.5 邊緣構(gòu)件的約束處理

一般來說，在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，無約束邊緣構(gòu)件的處理要比之有約束邊緣構(gòu)件的處理的負(fù)載能力低40%左右，同樣，抗震能力的效果也要低20%左右。因此，在建筑工程的施工項目中，要根據(jù)實際情況選擇合適的邊緣構(gòu)件，并對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，最大限度的增強剪力墻的抗側(cè)力剛度以及抗震力，使整個建筑能夠更加穩(wěn)定。

3.6 剪力墻墻身鋼筋的使用

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，對于不同抗震級別的剪力墻來說，水平方向和豎直方向中的配筋率是不同的。對于非抗震級別和四級抗震級別的剪力墻的配筋率不低于0.20%。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

4.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

針對我國近幾年發(fā)生的地震，民眾對于建筑防震的要求是越來越高。這就使得剪力墻的設(shè)計結(jié)構(gòu)在設(shè)計時也要發(fā)生相應(yīng)的改變，即在水平高度上，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計不能夠中斷，應(yīng)當(dāng)注意空間與側(cè)面力量的相互影響，選取恰當(dāng)?shù)慕ㄖ牧?，更好的?yīng)對地震的發(fā)生。

4.2 剪力墻軟件的優(yōu)化

隨著科技的發(fā)展，社會正處于數(shù)字化的信息時代，作為建筑行業(yè)的主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計也應(yīng)該利用軟件或計算機來完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析。通過軟件的幫助，可以更好的儲存信息，并對這些信息進(jìn)行分析處理，從而得出需要的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確又可靠。

5 結(jié)語

伴隨著著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，近些年我國建筑行業(yè)的水平整體上得到了一個提升，并且建筑和人們的生活之間的關(guān)系變得越來越密切了，相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法也逐步的滲透到了人們的日常生活之中。而剪力墻結(jié)構(gòu)就是其中的一種，上邊是筆者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)和實踐，對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的一些見解，希望對剪力墻的實際工作能夠有所助益。

參考文獻(xiàn)

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