建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化策略研究

孫偉超 王文波

摘 要：剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響到建筑整體安全和工程經(jīng)濟性。因此，在實際工作中有必要對剪力墻結(jié)構(gòu)受力、性能、特點、要求和不同構(gòu)件間的相互作用進行深入了解，從實際入手對設(shè)計進行不斷改進和優(yōu)化，實現(xiàn)預(yù)期設(shè)計目標(biāo)，在保證結(jié)構(gòu)安全性及各項性能的基礎(chǔ)上，降低工程造價，提高經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計優(yōu)化

1 剪力墻的特征及其種類

從整體上來說剪力墻的特點有下面幾點，其側(cè)向剛度很強。還有一個相對比較小的側(cè)移，如果發(fā)生地震可以吸收更多的地震能量。在剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，室內(nèi)墻體很平整，但剪力墻結(jié)構(gòu)，在施工的時候需要很多環(huán)節(jié)，所以造價相對較高。如果按照剪力墻結(jié)構(gòu)開洞與否可分為以下幾種：小開洞剪力墻、壁式框架、實體墻、雙肢或多肢剪力墻等。這些剪力墻各有不同的應(yīng)用特點，每個結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)針對具體的建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的剪力墻結(jié)構(gòu)形式。

2 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2.1 厚度設(shè)計

在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，需嚴格依據(jù)我國有關(guān)規(guī)定，對于剪力墻的厚度選擇上需切實依據(jù)震級來進行，對于抗震等級是一、二級的建筑物，它的底部加強范圍的剪力墻厚度不應(yīng)小于200mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/16，其余部位墻體厚度不能低于160mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/20。對于抗震等級是三、四級的建筑物，它的底部加強范圍的剪力墻厚度不應(yīng)小于160mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/20，其余部位墻體厚度不能低于140mm。對于無端柱或者翼墻時，底部加強區(qū)的墻厚要求更為嚴格，一、二級不宜小于層高或無肢長度的1/12，三、四級不宜小于層高或無肢長度的1/16。除此之外，在對剪力墻厚度進行設(shè)計時，如果所遇到的狀況比較特殊，設(shè)計人員需采用有效的應(yīng)對措施，增強概念設(shè)理念，結(jié)合墻肢軸壓比的狀況，同時保證便于施工現(xiàn)場鋼筋的綁扎及混凝土澆筑質(zhì)量控制，對建筑結(jié)構(gòu)的安全性能夠展開全面控制，進而增強建筑整體結(jié)構(gòu)強度。

2.2 延性設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)重點從這幾個方面著手；首先，保證結(jié)構(gòu)的墻體底部具有較好的延性及耗能能力，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)在其底部一定高度范圍不出現(xiàn)屈服，對墻體底部加強區(qū)范圍的受剪承載力予以提高，加強其抗震構(gòu)造措施，保證建筑物底部一定高度范圍具有較大的彈性變形能力，提高結(jié)構(gòu)的整體抗倒塌能力。另外，在強震作用下，結(jié)構(gòu)破壞的過程應(yīng)當(dāng)是連梁先屈服，然后才是墻肢底部出現(xiàn)塑性鉸，連梁設(shè)計同樣遵循強剪弱彎的原則，連梁作為耗能構(gòu)件，必須保證其延性，避免在地震作用下，連梁發(fā)生剪切破壞。

2.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)

由于建筑物承載荷載力比較大，所以在對剪力墻設(shè)計時，需對各項參數(shù)展開全面考慮，以便對其進行有效控制，從而保證建筑物在荷載力在可控范圍內(nèi)。在設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，務(wù)必要對建筑物的比例、位移等方面進行全面分析，進而展開設(shè)計，將建筑物的各項參數(shù)控制在有效范圍中，來確保建筑物不會因設(shè)計欠缺規(guī)范性而重心不穩(wěn)。在設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，需對不規(guī)則的剪力墻展開科學(xué)設(shè)計，把其管控在規(guī)定范圍。

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

3.1 定位剪力墻結(jié)構(gòu)

為了能夠有效的提高剪力墻的安全性與合理性，在實際的施工中需要對剪力墻的結(jié)構(gòu)進行合理的布置。通常情況下，可以從以下兩個方面進行控制：第一是平面的結(jié)構(gòu)布置，第二是豎向的結(jié)構(gòu)布置。在設(shè)計剪力墻平面的結(jié)構(gòu)時，需要深入了解剪力墻的質(zhì)量中心、剛度中心的結(jié)構(gòu)與實際性能，避免發(fā)生扭矩等不良的現(xiàn)象，同時還要對剪力墻開展拉直的工作。從某種意義上講，剪力墻的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時最好遵循簡單、便捷的原則，以此保障剪力墻能夠充分發(fā)揮自身的價值。另外，在設(shè)計剪力墻時，需要全面了解的建筑物荷載等參數(shù)，分析剪力墻需要承受的壓力，以此確保剪力墻的剛度與性能。

3.2 剪力墻中大墻肢的處理

就剪力墻結(jié)構(gòu)的意義而言，其自身的結(jié)構(gòu)具有延伸性的特征與優(yōu)勢，并且直接影響其自身的性能，所以在實際施工過程中可以利用該特征充分發(fā)揮其效用。通常情況下，在設(shè)計剪力墻的結(jié)構(gòu)時，相關(guān)的工作人員很可能將高狀結(jié)構(gòu)作為設(shè)計的目標(biāo)，而這樣的墻體會嚴重降低建筑物的穩(wěn)定性，因此在施工中應(yīng)該盡可能避免此種形式的設(shè)計，全面提升剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度。如果剪力墻的長度較小，很可能會造成墻體裂縫，減低對整個墻體配筋的支撐效用，嚴重影響建筑的穩(wěn)定性，并且威脅用戶的生命安全。為了能夠避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，需要在設(shè)計與施工的過程中，對剪力墻進行留洞，以此檢測剪力墻實際的支撐效果，當(dāng)施工完成以后可以在對該洞進行填筑，通過這樣的方式，能夠?qū)㈤L墻變?yōu)槎虊?。另外，還可以在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，根據(jù)建筑物的實際需求開展設(shè)計工作，同時預(yù)留洞，并采用針對性的計算方式分析大墻肢的實際承受能力。

3.3 控制墻體的配筋

設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，需要充分考慮建筑工程的經(jīng)濟效益與安全質(zhì)量，就剪力墻來說，其結(jié)構(gòu)不僅影響建筑墻體的指令，還會影響墻體內(nèi)部的配筋。通常情況下，在剪力墻實際的施工中，要將鋼筋置入其中，以此提高剪力墻的穩(wěn)定性。但是，如果全部依靠鋼筋來提升剪力墻的穩(wěn)定性，就會增加鋼筋的使用量，進而提高建筑企業(yè)的資金支出，影響其實際的經(jīng)濟收入。因此，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，需要有效提高墻體自身的支撐力與強度，進而降低鋼筋的配比，在保障剪力墻效用的同時降低施工成本。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

4.1 墻肢平面外彎矩的優(yōu)化措施

當(dāng)剪力墻平面內(nèi)外承載力及剛度存在較大差異時，則由于剛度發(fā)生突變可能會導(dǎo)致整個剪力墻方向的梁連接處產(chǎn)生墻肢平面外彎矩。介于此，設(shè)計人員在設(shè)計剪力墻時，可以通過在剪力墻與梁連接處設(shè)置適當(dāng)?shù)陌抵头鰤χ蛘唔樦狠S線方向設(shè)置一定長度的剪力墻與梁相連接等措施，從而實現(xiàn)對這一問題的優(yōu)化。

4.2 剪力墻連梁設(shè)計的優(yōu)化措施

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻連梁設(shè)計不僅能夠使結(jié)構(gòu)剛度得到保證，而且還有利于建筑側(cè)移的有效減小，因此，其具有非常重要的意義。然而，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻連梁設(shè)計需要考慮諸多因素的影響。比如，在剪力墻連梁設(shè)計過程中，對于梁的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度與內(nèi)力，必須對與之相連剪力墻的墻肢剛度進行充分考慮。當(dāng)連梁跨高比較小時，在反復(fù)荷載作用下極易導(dǎo)致連梁產(chǎn)生斜裂縫，引起剪切破壞，因此，設(shè)計人員在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為了防止剪力墻連梁剪切破壞現(xiàn)象的發(fā)生，可以采用跨高比較大的連梁，從而使連梁的可延性得到有效地保障。

5 結(jié)束語

近年來，高層住宅建筑越來越多的采用剪力墻結(jié)構(gòu)，因為剪力墻不僅能提供靈活的使用空間，而且還能簡化設(shè)計和施工流程，提高效率，降低成本。但在實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，由于考慮不全面、結(jié)構(gòu)布置不合理等原因，使得剪力墻結(jié)構(gòu)的作用與特點并不能得到充分發(fā)揮，甚至還有一些結(jié)構(gòu)方案存在安全問題。對此，要嚴格根據(jù)建筑實際情況和使用要求，對具體問題采用適宜的設(shè)計方法，滿足規(guī)范要求，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 張衛(wèi)華.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[J].門窗，2017（1）：15+18.

[2] 賀芳.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題及注意事項[J].工程技術(shù)研究，2017（2）：202+207.

[3] 李玉成.剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].江西建材，2017（5）：34+37.

[4] 孫家昱.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[J].四川建材，2017（4）：35～36.