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

常 鵬

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030000）

0 引言

當(dāng)前建筑工程行業(yè)得到快速發(fā)展，我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要以建筑安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性為原則，為建筑工程施工建設(shè)提供了有力的依據(jù)和保障。建筑設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要從實(shí)用性的角度進(jìn)行考慮，還需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)整體安全和經(jīng)濟(jì)形勢(shì)。剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的一種類型，結(jié)構(gòu)側(cè)移較小，具有高性能的抗側(cè)剛度與抗震性能，因此被廣泛應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。從當(dāng)前我國(guó)剪力墻結(jié)構(gòu)的使用情況來看，由于是過程中沒有對(duì)剪力墻的位置、尺寸等做出具體的要求，很容易導(dǎo)致后續(xù)施工的一些問題，不利于工程項(xiàng)目的順利發(fā)展，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，從整體上、局部考慮剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)概述

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的概念

剪力墻我們又可以將其稱之為抗風(fēng)墻、抗震墻或者結(jié)構(gòu)墻，由于在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻的厚度較小，數(shù)量非常龐大，通常采用鋼筋混凝土板來提點(diǎn)傳統(tǒng)框架中的梁柱，在建筑結(jié)構(gòu)中主要承擔(dān)來自各方面的壓力和荷載作用。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)自身的受力能力較強(qiáng)，可以與建筑結(jié)構(gòu)中的柱子相媲美，有助于建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。剪力墻作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的支撐體系，不能被拆除或輕易破壞，需要承受自身重及外界風(fēng)力、地震等自然災(zāi)害的水平荷載。剪力墻根據(jù)受力特點(diǎn)不同分成以下幾類：首先，整截面剪力墻，顧名思義剪力墻具有整體性特點(diǎn)，墻肢高度上需要具備受壓、受彎、受剪要求，這種剪力墻的主要變形方式為彎曲變形。其次，開洞式剪力墻，開洞式剪力墻大多時(shí)候處于受壓、受彎、受剪的狀態(tài)。另外，聯(lián)肢剪力墻，在應(yīng)用過程中受到外界荷載作用實(shí)際應(yīng)力不能保持直線分布，變形曲線與小開口變形曲線相類似。由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有很好的剛度、抗震能力、整體性，因此受到很多房地產(chǎn)開發(fā)商的關(guān)注與應(yīng)用。但是在實(shí)踐過程中剪力墻結(jié)構(gòu)還存在一些不足之處，這就需要設(shè)計(jì)人員正確認(rèn)識(shí)剪力墻結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)實(shí)際情況做出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步保證剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性能，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中優(yōu)缺點(diǎn)是并存的，下面我們就從這兩方面進(jìn)行分析。首先，剪力墻結(jié)構(gòu)的有點(diǎn)，剪力墻結(jié)構(gòu)主要具有穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性三大優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定性主要是指剪力墻結(jié)構(gòu)自身具備良好的剛度和承受能力，能夠抵擋外界各種荷載作用的侵襲，特別是在水平方向上，支撐效果較為明顯，采用剪力墻結(jié)構(gòu)能夠在很大程度上提高建筑物的安全性和穩(wěn)定性；經(jīng)濟(jì)性是指剪力墻結(jié)構(gòu)主要采用混凝土澆筑的方式，在一定程度上減少了用鋼量，能夠具有節(jié)約成本的效果；美觀性主要是剪力墻結(jié)構(gòu)不僅可以滿足建筑安全性、經(jīng)濟(jì)性的要求，還可以現(xiàn)代化人們所追求的舒適性、美觀性，將建筑物內(nèi)部的分隔墻與承重墻完美的結(jié)合在一起，特別是隔斷墻而設(shè)計(jì)，使建筑物內(nèi)部空間呈現(xiàn)多個(gè)層次，提高建筑使用性能。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)除了優(yōu)點(diǎn)外還有一些缺點(diǎn)，比如：框架結(jié)構(gòu)自重比較大，由于多采用混凝土澆筑的方式，自身重量比較大，增加了建筑物的承重要求，這給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一定影響；延續(xù)性差，剪力墻結(jié)構(gòu)所采用的鋼筋配比較小，雖然降低了成本節(jié)省了鋼材，但也使得建筑結(jié)構(gòu)延性變小，無法發(fā)揮出建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有的承載力。在具體的應(yīng)用過程中設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，從多方面入手綜合考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的受力結(jié)構(gòu)，從建筑安全性的角度出發(fā)，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循以下幾方面原則：第一，調(diào)整最小剪力系數(shù)，剪力墻結(jié)構(gòu)在一定程度上增加了建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，在這種情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少構(gòu)件和框架的布置，選用大開間剪力墻的布置形式。第二，控制墻體延性，墻體延性直接影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注墻體延性，通過相關(guān)分析，剪力墻過高或者過細(xì)都有可能對(duì)墻體延性產(chǎn)生影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該把握好剪力墻的寬度、長(zhǎng)度比，避免荷載力的拉伸或者彎曲作用對(duì)墻體產(chǎn)生破壞。第三，調(diào)整連梁超限，連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的一種梁類型，剪力墻連續(xù)跨度比較小，彎曲力和剪力就會(huì)增大，容易出現(xiàn)斷裂等現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)連梁跨高進(jìn)行合理調(diào)整，將其控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，保證彎曲力和剪力處于正常狀態(tài)。

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

2.1 剪力墻平面設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中主要承擔(dān)豎向荷載與水平力的作用，在布置剪力墻的過程中應(yīng)該沿著平面主軸線依次進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，為了保證剪力墻質(zhì)量和剛度中心的一致性，在設(shè)計(jì)過程中需要保證剪力墻平面布置滿足對(duì)稱原則，減少剪力墻扭矩所產(chǎn)生的不利影響。另外，在進(jìn)行剪力墻平面布置優(yōu)化的過程中，應(yīng)該注意建筑剪力墻的抗震作用，并在選擇設(shè)計(jì)方案的時(shí)候能夠減少單向平面布置的應(yīng)用，從整體上提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。

2.2 優(yōu)化剪力墻比例結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體性能有著決定性影響，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意剪力墻比例結(jié)構(gòu)的確定，滿足墻體本身的外形與安全性要求。這就需要設(shè)計(jì)人員充分考慮豎直方向與水平方向所承受的荷載作用，從而調(diào)整和優(yōu)化剪力墻比例結(jié)構(gòu)。需要注意的是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，墻肢截面高度應(yīng)該滿足 8倍厚強(qiáng)度要求，盡可能選擇大開間剪力墻的形式，當(dāng)無法使用大開間剪力墻的時(shí)候，應(yīng)避免開間布置。從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的受力均勻。墻體設(shè)計(jì)的時(shí)候通常我們采用“T”“L”兩種結(jié)構(gòu)，這來各種結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較穩(wěn)定，能夠減輕剪力墻自身重力，縮小結(jié)構(gòu)體系，切實(shí)提高剪力墻的剛度和承載力。

2.3 優(yōu)化承重構(gòu)件

基礎(chǔ)方案確定以后，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)指標(biāo)的具體要求對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中承重構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的分析和選擇，以此提高建筑主體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。這就要求設(shè)計(jì)人員在剪力墻承重構(gòu)件設(shè)計(jì)過程中，能夠準(zhǔn)確把握墻體的配筋率，并按照剪力墻抗震等級(jí)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。如果想要提高剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)人員就需要掌握基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)其中承重構(gòu)件進(jìn)行不斷的優(yōu)化，保證施工工藝參數(shù)與相關(guān)指標(biāo)的有效結(jié)合。

3 結(jié)語

總而言之，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平不斷提高，作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要的一部分剪力墻在其中承擔(dān)著很重要的作用。采用科學(xué)的方法和設(shè)計(jì)原則開展剪力墻設(shè)計(jì)工作，結(jié)合剪力墻的優(yōu)勢(shì)和實(shí)際情況具體分析，從建筑整體性能與建筑局部功能的角度，充分發(fā)揮建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。通過上文的分析，希望在未來剪力墻能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到更廣泛的應(yīng)用，為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)穩(wěn)定和諧奠定基礎(chǔ)。