剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王艷軍

摘要：近來，隨著人們對(duì)住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求越來越高，普通框架結(jié)構(gòu)和框架―剪力墻的露柱構(gòu)件對(duì)建筑空問的嚴(yán)格限定與分隔已不能滿足人們對(duì)住宅空間使用和立面美觀的要求。純剪力墻結(jié)構(gòu)既可以保證結(jié)構(gòu)安全可靠性，又可以使室內(nèi)空間合理墻面平整，所以高層建筑結(jié)構(gòu)中便越來越多地采用剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻的受力、變形特征，類似于框剪結(jié)構(gòu)，但比框剪結(jié)構(gòu)的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也比框剪結(jié)構(gòu)小，傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。這樣的結(jié)構(gòu)形式能使建筑取得較好的經(jīng)濟(jì)效果和建筑功能效果。

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

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

1.1 壁式框架

這種剪力墻洞口尺寸很大，連梁線剛度和墻肢線的剛度比較接近，其整個(gè)受力墻的變形則為剪切型，受力特點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)相似。其在大多數(shù)高層建筑的樓層中會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，彎矩圖在樓層的地方也會(huì)產(chǎn)生突變。

1.2 整體小開口剪力墻

雖然這種剪力墻的開口比較小，但是其開洞面積已經(jīng)大于15%。整個(gè)剪力墻的變形主要為彎曲型，但是整個(gè)墻肢的高度基本上沒有存在反彎點(diǎn)，彎矩圖的主要位置發(fā)生了突變。

1.3 雙肢或多肢剪力墻

這種剪力墻一般開口較大，或者其洞口成列分布。雖然在開口上與整體小開口剪力墻不同，但是它們的受力特點(diǎn)卻十分類似。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的設(shè)計(jì)理念及計(jì)算方法

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須選擇合理的設(shè)計(jì)方案，這是保證建筑結(jié)構(gòu)主體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。剪力墻結(jié)構(gòu)處于受彎工作狀態(tài)時(shí)才能有展現(xiàn)良好的延性，所以，剪力墻的形式應(yīng)以高細(xì)為主，如果剪力墻過長，可能形成低矮墻，致使剪力墻呈現(xiàn)為脆性，難以滿足抗震要求。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須經(jīng)過精確的計(jì)算，雖然現(xiàn)在設(shè)計(jì)工作中已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)代替人工操作，但是，在部分環(huán)節(jié)的計(jì)算中仍需依靠設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)予以干預(yù)。為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的效率與質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在合理應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具的同時(shí)，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)理念與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行雙重判定。在剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，為了保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，必要時(shí)可以采取結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行校驗(yàn)。例如：在剪力墻的邊緣構(gòu)造設(shè)計(jì)中，計(jì)算分析表明，增加墻肢截面兩端的翼緣可以明顯提高其延性；而結(jié)構(gòu)試驗(yàn)則表明，與工字形、槽形截面剪力墻相比，矩形截面剪力墻的延性相對(duì)較差。由此可見，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不但要合理應(yīng)用相關(guān)理念與計(jì)算結(jié)果，還要注重結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化處理，從而提高其可行性。

3 剪力墻長度及厚度的選取分析

3.1 剪力墻墻肢長度的確定

墻肢的長度指的是整個(gè)剪力墻的截面高度，此參數(shù)的確定對(duì)于保證剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和外觀的協(xié)調(diào)性有著巨大的作用。一般情況之下剪力墻墻肢長度需要控制在八米以內(nèi)，而在剪力墻結(jié)構(gòu)之中為了進(jìn)一步的確保墻體構(gòu)造的延伸性，合理的避免外力對(duì)于墻體的損壞，還可以將寬度和高度比例相差較大的部分采取彎曲設(shè)計(jì)的形式，設(shè)計(jì)成延伸性的剪力墻，合理的避免了彎曲對(duì)于墻體造成的損害。但是在實(shí)踐設(shè)計(jì)之中部分建筑的墻體長度比較大，所以為了進(jìn)一步的確保剪力墻的墻體寬度和高度之間的比值，需要采取開洞的方式，將墻體分隔成為連續(xù)的、均勻的、長度比較小的連續(xù)肢墻，針對(duì)其開洞的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采取彎矩約束比較小的弱連梁的設(shè)計(jì)形式，來增強(qiáng)墻體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和剛性。

3.2 剪力墻厚度的確定

在實(shí)踐的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中剪力墻厚度和長度的選取是兩個(gè)重要的工作環(huán)節(jié)。由于剪力墻結(jié)構(gòu)的寬度和長度尺寸較大，所以針對(duì)上述兩個(gè)指標(biāo)的選擇，可以按照雙向受力結(jié)構(gòu)以及柱形受力結(jié)構(gòu)等特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)我國所制定的抗震規(guī)定，在剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中需要加強(qiáng)墻體的厚度，針對(duì)厚度的選取應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑樓層高度來進(jìn)行確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中針對(duì)特殊類型的建筑應(yīng)當(dāng)采取概念性的設(shè)計(jì)方式，合理的控制剪力墻墻肢軸壓的比值，進(jìn)而確保整個(gè)建筑的穩(wěn)定性，減少墻體的厚度，達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 剪力墻墻的測量技術(shù)

在進(jìn)行混凝土剪力墻施工前，需要對(duì)剪力墻的坐標(biāo)進(jìn)行測量，測量所用到的方法主要是通過對(duì)內(nèi)、外控制軸網(wǎng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)剪力墻坐標(biāo)的測量。具體的步驟是：首先要對(duì)角部框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量校正、加固工作；其次要對(duì)剪力墻進(jìn)行測量，要對(duì)每節(jié)剪力墻都按照基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查及引測工作。

同時(shí)，在工程施工過程中，還需要對(duì)剪力墻側(cè)向垂直度進(jìn)行測量，測量工作中所需要運(yùn)用到的主要儀器有全站儀、鉛錘儀、三角鋼尺等。對(duì)于所需要應(yīng)用到的測量設(shè)備來說，其都要經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗(yàn)才能夠使用，檢驗(yàn)結(jié)果要保證能夠達(dá)到合格的基礎(chǔ)。

4.2 約束邊緣構(gòu)件處理

無約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會(huì)減少一倍，對(duì)地震能量的消耗能力就會(huì)減少20%，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)不同級(jí)別的剪力墻軸壓比，選用相對(duì)應(yīng)的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對(duì)于一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位上面的普通部位和三級(jí)、四級(jí)非抗震設(shè)計(jì)建筑底部加強(qiáng)部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時(shí)，要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件；當(dāng)一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

4.3 處理剪力墻中存在的連梁超筋現(xiàn)象

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，比較容易出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)是墻體整體的剪力與設(shè)計(jì)過程中對(duì)剪壓比規(guī)定的數(shù)值要求不相符。在墻體中出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象，主要是由于剪力墻整體結(jié)構(gòu)的高度，位于建筑整體結(jié)構(gòu)高度的三分之一處。如果在平面結(jié)構(gòu)中，墻體較長的話，就會(huì)比較容易出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象。在出現(xiàn)連梁超筋時(shí)，墻體會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的剪切變形。如果是墻體中較容易出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象的部位時(shí)，可以采用鉸鏈的形式進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

綜上所述，伴隨忠國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，人們的生活水平有了很大的提升，隨之而來的是對(duì)住宅的空間設(shè)計(jì)有了更近一步的要求，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已漸漸難以滿足人們對(duì)住宅的要求，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用而生。剪力墻是一種主要承受風(fēng)荷載以及地震作用引起的水平荷載的墻體，其具有結(jié)構(gòu)剛度大，整體性能好以及用鋼量省等等優(yōu)點(diǎn)，與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較為經(jīng)濟(jì)，且外形美觀，便于室內(nèi)布置，為此剪力墻受到了很多開發(fā)商及業(yè)主的青睞。

參考文獻(xiàn)：

[1]慶彥營.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中華民居，2013，（8）.

[2]李敏，羅聯(lián)訓(xùn).分析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].江西建材，2013，（5）.

（作者單位：長春天祿房地產(chǎn)開發(fā)有限公司）