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

張麗梅

【摘 ?要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平在不斷的提升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也在不斷的發(fā)展，在z建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有承載能力，良好的結(jié)構(gòu)剛度和優(yōu)良的抗震抗風(fēng)性能等特點(diǎn)，并得到了廣泛的運(yùn)用。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)師具有豐富的理論基礎(chǔ)，并且將理論基礎(chǔ)運(yùn)用于實(shí)踐，在實(shí)踐中解決產(chǎn)生的問(wèn)題。因此，本文對(duì)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)用進(jìn)行了分析，希望能夠提升建筑工程設(shè)計(jì)水平，從而提升建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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

引言

隨著城市可用土地面積的縮小，城市建筑大都采用高層建筑，高層建筑對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及抗震性能有較高的要求，使得剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用較為廣泛。剪力墻結(jié)構(gòu)的平面與壁厚相同，且室內(nèi)存在突出的框架柱，不僅可以提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可以提升建筑的空間利用率，具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)效益。因此，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究是很有必要的。

1剪力墻結(jié)構(gòu)分析

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)概述

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)主要是指在進(jìn)行建筑房屋及其附屬物中用于抵抗地震，風(fēng)負(fù)荷等水平荷載影響的墻體。建筑剪力墻的設(shè)計(jì)能夠增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及荷載能力，防止建筑受到地震、風(fēng)力等的破壞。目前來(lái)講，使用較多的建筑結(jié)構(gòu)主要有框架結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)等。在眾多的建筑結(jié)構(gòu)中，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑施工中得到了廣泛的運(yùn)用，主要是由于其具有抗側(cè)剛度高，抗震性能優(yōu)越，用鋼量較小等特點(diǎn)。在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，利用最多的建筑材料是鋼筋混凝土，用來(lái)承受橫向和豎向荷載力。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以結(jié)合墻體是否需要開(kāi)洞以及需要開(kāi)洞的尺寸將剪力墻分成4個(gè)類型，分別是整體墻、小開(kāi)口整體墻、連肢墻以及壁式框架。（1）整體墻是指進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不需要進(jìn)行開(kāi)洞的墻體，或墻體開(kāi)洞面積小于整個(gè)墻體面積的15%的墻體。（2）小開(kāi)口整體墻是指墻體開(kāi)洞面積大于整體墻總面積的15%，但是洞口依然是比較小的墻體[1]。（3）連肢墻是剪力墻上開(kāi)有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對(duì)較大，此時(shí)剪力墻的受力通過(guò)洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢承受，故稱連肢墻。連肢墻的墻體開(kāi)洞數(shù)量較多而且面積較大，因?yàn)閴w的洞口多且面積多，直接破壞了整個(gè)墻體的承載力，因此，為了避免墻體出現(xiàn)變形進(jìn)而造成質(zhì)量以及安全問(wèn)題，需要通過(guò)一系列的連梁約束墻鞏固連肢墻的質(zhì)量。（4）壁式框架剪力墻的洞口尺寸比較大，而洞口上的連梁線剛度已經(jīng)接近或大于洞口側(cè)邊墻體的線剛度時(shí)，剪力墻的受力性能就發(fā)生改變，非常接近框架的受力性能，在進(jìn)行壁式框架設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠在彎矩圖上看到明顯的反彎點(diǎn)和突變。

2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑過(guò)程中的應(yīng)用優(yōu)化

2.1選擇合適的地理位置

在建筑項(xiàng)目的實(shí)施中，需要選擇合適的地理位置。建筑施工需要根據(jù)施工場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的差異分析在地震條件下建筑物遭受的破壞程度，因此，在建筑施工之前要對(duì)工程地質(zhì)條件進(jìn)行勘察，選擇具有抗震的有利場(chǎng)地，對(duì)于施工不利的地段，要著重的分析由于場(chǎng)地條件產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞等因素，對(duì)不能避免的場(chǎng)地要采取科學(xué)的措施進(jìn)行解決。避開(kāi)抗震不利場(chǎng)地，尤其是對(duì)具有嚴(yán)重危險(xiǎn)性場(chǎng)地以及不利場(chǎng)地要進(jìn)行排除，不能作為建筑用地使用。在進(jìn)行建筑施工場(chǎng)地的選擇過(guò)程中，要對(duì)地基、場(chǎng)地、建筑承受的抗震破壞作用大小，特征進(jìn)行分析，對(duì)其進(jìn)行分類，然后依據(jù)不同的特點(diǎn)進(jìn)行抗震措施的合理研究，結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)結(jié)果對(duì)不利的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行規(guī)避。

2.2加強(qiáng)對(duì)剪力墻連梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化

為了更好地提高建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要注重對(duì)剪力墻連梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化，連梁主要用于連接墻肢，當(dāng)墻肢由于外力的影響而出現(xiàn)變形或超筋的問(wèn)題時(shí)，會(huì)直接影響建筑工程的質(zhì)量，進(jìn)而威脅人們的人身安全，因此，加強(qiáng)對(duì)剪力墻連梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化非常重要。（1）進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合建筑工程實(shí)際情況適當(dāng)?shù)亟档瓦B梁高度，避免由于高度超標(biāo)而導(dǎo)致變形現(xiàn)象的發(fā)生;（2）要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)塑性的控制，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對(duì)剪力墻連梁的抗震設(shè)計(jì);（3）為了避免剪力墻出現(xiàn)超荷載現(xiàn)象，進(jìn)行連梁受力計(jì)算時(shí)，要進(jìn)行多次反復(fù)計(jì)算，保證連梁受力分析的準(zhǔn)確性。一旦出現(xiàn)剪力墻超筋情況，施工人員要及時(shí)采取措施，嚴(yán)格控制剪力墻的受力，選用鉸接的方法進(jìn)行處理。

2.3連梁調(diào)整

若是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)連梁的跨度比低于五這個(gè)數(shù)值，那么建筑所受總彎矩所占較小比例的是只有極小部分室友豎向荷載造成彎矩，同時(shí)水平荷載作用會(huì)產(chǎn)生較大反彎變形引起剪切變形，最終使得墻體內(nèi)部引起剪切裂縫。如果連梁跨高高于五這個(gè)數(shù)值時(shí)，則總彎矩所占較大比例的主要是受到豎向荷載作用引起的彎矩，其受力情況基本與一般框架梁一致。因此設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格要求結(jié)構(gòu)中連梁跨高比的大小，有效做到剪力及彎矩避免在抗震組合作用下發(fā)生不符合設(shè)計(jì)規(guī)定情況。為了安全起見(jiàn)，實(shí)際建筑進(jìn)行剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)人員充分分析工程情況，做到具體情況具體分析，同時(shí)調(diào)整好橫梁距離，盡量保證最終工程建筑滿足抗震要求，并在保證建筑質(zhì)量情況下減少成本支出。

2.4平面布置

剪力墻開(kāi)始布置時(shí)必須注意平面布置的墻體情況，剪力墻雖然有著豎向荷載較強(qiáng)承受力，然而橫向荷載僅有較弱承受力，剪力墻結(jié)構(gòu)體系中橫向荷載多數(shù)依靠樓板負(fù)擔(dān)，因而布置墻體時(shí)保證剛度的中心及墻體質(zhì)量的中心處于同一中心點(diǎn)，使得剪力墻的設(shè)計(jì)體系保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱布置平面，降低不對(duì)稱產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭矩，此外設(shè)計(jì)盡量沿不同方向雙向開(kāi)展結(jié)構(gòu)布置，這樣可以有效避免單項(xiàng)墻體由于布置的側(cè)向剛度差異過(guò)大。

2.5加強(qiáng)對(duì)剪力墻邊緣構(gòu)件的優(yōu)化

進(jìn)行建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要加強(qiáng)對(duì)剪力墻邊緣構(gòu)件的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用2種方法進(jìn)行優(yōu)化，分別是約束構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)造，設(shè)計(jì)方法雖然有所不同，但是最終都能有效保證墻體邊緣構(gòu)件的合理性。進(jìn)行邊緣構(gòu)件優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合相關(guān)施工規(guī)范明確剪力墻的墻肢長(zhǎng)度，進(jìn)行邊緣構(gòu)件優(yōu)化主要是針對(duì)剪力墻中的翼墻、暗柱以及端柱進(jìn)行的，因此，在施工過(guò)程中，施工人員可以適當(dāng)增加端柱和暗柱的截面尺寸以及配筋數(shù)量，從而更好地保證剪力墻的質(zhì)量。

2.6剪力墻中大墻肢的處理

剪力墻結(jié)構(gòu)自身來(lái)講，具有很強(qiáng)的延展性，在具體的施工過(guò)程中，要盡可能的避免把高樁結(jié)構(gòu)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，這樣的墻體會(huì)影響建筑物的穩(wěn)定性，降低剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度。但是，如果剪力墻的長(zhǎng)度比較小，又會(huì)使墻體產(chǎn)生裂縫，使墻體配筋的支撐效用受到影響，進(jìn)而影響建筑物的穩(wěn)定性，降低建筑物的質(zhì)量，對(duì)用戶的生命安全受到威脅。要想對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行規(guī)避，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，根據(jù)建筑物的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，要對(duì)剪力墻進(jìn)行留洞，對(duì)剪力墻的支撐效果進(jìn)行檢測(cè)，并運(yùn)用一定的計(jì)算方法對(duì)大墻肢的實(shí)際承受能力進(jìn)行分析。在施工完成以后，對(duì)預(yù)留的洞口進(jìn)行填筑，這樣能夠把長(zhǎng)墻變?yōu)槎虊Α?/p>

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)建筑工程的數(shù)量也越來(lái)越多，建筑高度也越來(lái)越大，剪力墻在建筑過(guò)程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，為了更好地保證剪力墻的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的合理性，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]李彬.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置優(yōu)化研究[D].贛州：江西理工大學(xué)，2018.

[2]趙博猷.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].民營(yíng)科技，2017，（04）：142.

（作者單位：華誠(chéng)博遠(yuǎn)工程技術(shù)集團(tuán)有限公司）