建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

段巨平

摘 要：建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程建設(shè)目的是防止建筑結(jié)構(gòu)遭到剪切破壞。并且建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程具有抗側(cè)剛度大，能有效的減少側(cè)移，而且具有較好的抗震性能等優(yōu)點(diǎn)，為了充分發(fā)揮其作用，本文概述了建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程，闡述了建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)要求，對(duì)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

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

1 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程的概述

剪力墻結(jié)構(gòu)工程是指用來承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載的墻體，其在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中應(yīng)用非常廣泛。建筑剪力墻結(jié)構(gòu)不僅具有抗側(cè)剛度大，能有效的減少側(cè)移，而且具有較好的抗震性能等優(yōu)點(diǎn).建設(shè)剪力墻的主要目的是防止建筑結(jié)構(gòu)遭到剪切破壞。為了保證房屋及構(gòu)筑物的堅(jiān)固性，剪力墻的建筑材料一般選用鋼筋混凝土。由于建筑剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗側(cè)剛度大、用鋼量小以及抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

2 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)要求的分析

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的要求主要體現(xiàn)在：（1）調(diào)整樓層之間最小剪力系數(shù)的要求。首先，在施工的過程當(dāng)中，為了降低房屋及構(gòu)筑物的自身重量，進(jìn)一步增強(qiáng)建筑物的抗震能力，應(yīng)該在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩40%以內(nèi)的前提之下，盡量控制剪力墻的數(shù)量。其次，在遵循上一前提的基礎(chǔ)之上，對(duì)剪力墻進(jìn)行大開間處理，使得建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度變得更好。這樣，建筑樓層之間的最小剪力系數(shù)將得到有效的控制，有效地降低了建筑工程成本。（2）合理調(diào)整剪力墻連梁超限的要求。剪力墻的跨高比小于2.5，可能會(huì)出現(xiàn)剪力和彎矩超過相應(yīng)的規(guī)定限度的現(xiàn)象。因此，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)還應(yīng)該遵循建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁跨高比大于2.5的原則。應(yīng)該注意的是，剪力墻的連梁跨高比也不是越大越好，例如：在保證剪力墻連梁剛度不發(fā)生變化的前提下，當(dāng)剪力墻的連梁跨高比在5～6之間的時(shí)候，剪力墻的剪力或者彎矩就會(huì)出現(xiàn)超出規(guī)定限值的現(xiàn)象，勢(shì)必導(dǎo)致建筑剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常。因此在建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過程中，必須對(duì)剪力墻連梁的超限情況進(jìn)行調(diào)整，一方面保證剪力墻施工質(zhì)量，一方面控制建筑工程資金成本投入。（3）調(diào)整樓層之間最大位移和樓層高之間比例的要求。在建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要集中在對(duì)樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形的處理上。建筑物的剪切變形處理是用豎向構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行控制的。因此，一旦豎向構(gòu)件的數(shù)量過多，剪力墻的剪重比例勢(shì)必變得偏大。這種不合理的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)將直接導(dǎo)致建筑樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)同樣難以滿足建筑物樓層之間發(fā)生位移的需要。因此在建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構(gòu)件的剛度進(jìn)行調(diào)整，還應(yīng)該盡可能地減少樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，這就需要注意調(diào)整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。

3 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

3.1 某建筑工程概況

某建筑工程地表無不良地質(zhì)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)?？拐鹪O(shè)防烈度為七度，主體為剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房為框架結(jié)構(gòu)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，主體為筏板基礎(chǔ)，裙房為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)。主體為地上12層帶1層地下室，右邊裙房為地上1層帶1層地下室，前邊裙房為地上1層。

3.2 剪力墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

建筑剪力墻體系一般均設(shè)置地下室，其基礎(chǔ)多采用筏板基礎(chǔ)。合理選擇筏板厚度及邊緣挑出長(zhǎng)度也直接影響結(jié)構(gòu)整體安全和工程造價(jià)。該工程上部12層帶1層地下室，根據(jù)勘察報(bào)告，取筏板厚為1000mm，經(jīng)細(xì)算后筏板可減至800mm，經(jīng)濟(jì)性明顯。因此，基礎(chǔ)選型應(yīng)作方案比較，才能選定經(jīng)濟(jì)合理的方案。而對(duì)于筏板厚度的取值，對(duì)小高層來說一般筏板厚初選時(shí)可按樓層數(shù)計(jì)，即每層按50mm厚增加。如12層建筑則初選可取600mm厚試算，試算后根據(jù)筏板配筋情況調(diào)整筏板厚度。由于考慮地下室的使用合理性，常規(guī)采用設(shè)置后澆帶來解決底板超長(zhǎng)引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用非常重要，但也給施工帶來了不少麻煩，甚至由于處理不當(dāng)而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層，長(zhǎng)寬均達(dá)百米以上，中間就設(shè)置幾條后澆帶。目前可采用添加劑以補(bǔ)償混凝土的因水化熱引起膨脹與收縮，或采用纖維混凝土等方法在一定范圍內(nèi)可不設(shè)或少設(shè)后澆帶，并且對(duì)所設(shè)后澆帶采取必要的保護(hù)和加強(qiáng)措施。該工程長(zhǎng)50.75m，大于規(guī)范要求的45m，故應(yīng)用筏板基礎(chǔ)采后澆帶來解決結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的問題。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析。

具體體現(xiàn)在：（1）合理布置剪力墻。剪力墻的布置必須均勻合理，使整個(gè)建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且x，y兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免“一”字形剪力墻，若出現(xiàn)則應(yīng)盡可能布置成長(zhǎng)墻；應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的2.5倍時(shí)，應(yīng)計(jì)算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長(zhǎng)，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件時(shí)兩個(gè)方向均應(yīng)布置成長(zhǎng)墻；規(guī)范中對(duì)普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍及8倍以下為短肢墻，大于8倍則為普通墻。該工程剪力墻布置后，剛心和質(zhì)心x向在同一位置，y向相差0.5m，大大減小了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；主梁擱置在剪力墻上的，在相應(yīng)部位設(shè)置暗柱，以控制剪力墻平面外的彎矩。（2）剪力墻配筋及構(gòu)造。第一、剪力墻配筋。該工程剪力墻一層墻厚為250mm，其余地面以上墻厚均為200mm，水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。六層以下水平筋Φ10@200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用Φ6@400拉筋；六層以上Φ8@200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用Φ6@600拉筋。地下部分外圍墻體豎向配筋14@200為主要受力鋼筋，水平筋則構(gòu)造配置，該工程均取12@150。地下部分墻體配筋大多由水壓力、土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，簡(jiǎn)化計(jì)算后由豎向筋控制。為增大計(jì)算墻體的有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。第二、剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置。相關(guān)研究表明，鋼筋混凝土設(shè)置邊緣構(gòu)件后與不設(shè)邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻相比，其極限承載力提高約40%，耗能能力增大20%，且增加了墻體的穩(wěn)定性，因此一般一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；其余剪力墻應(yīng)按《高規(guī)》設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。有工程技術(shù)人員對(duì)某具體工程計(jì)算結(jié)果中在墻肢軸壓比小于0.25情況下計(jì)算配筋僅為構(gòu)造配筋，而約束邊緣構(gòu)件配筋則高達(dá)40c㎡，造成設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋配置困難，施工難度更大，所以對(duì)剪力墻的配筋應(yīng)首先區(qū)分剪力墻的受力特性及類別，即普通剪力墻（長(zhǎng)墻）、短肢剪力墻、小墻肢和一個(gè)方向長(zhǎng)肢墻而另一方向?qū)俣讨珘韰^(qū)別對(duì)待。對(duì)于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強(qiáng)區(qū)0.7%，一般部位0.5%；對(duì)于短肢剪力墻，應(yīng)按《高規(guī)》控制配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%；對(duì)于小墻肢其受力性能較差，應(yīng)嚴(yán)格按《高規(guī)》控制其軸壓比，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

綜上所述，城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，使得高層建筑不斷增多，剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑主要的結(jié)構(gòu)形式，其憑借其良好的抗震及抗風(fēng)性能，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要作用。因此對(duì)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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