建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻設(shè)計分析

謝永強

【摘?要】目前，在我國建筑行業(yè)發(fā)展過程中，為了給人們營造良好的生存環(huán)境及工作環(huán)境，為社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)，需要建筑設(shè)計單位加大對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究力度。目的是提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。隨著社會發(fā)展，城市空地減少，高層、超高層建筑及超長使用年限的建筑已成為城市的未來趨勢。因此，在現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)融入剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣一來，所設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)就有較高的承載力，可以承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向力和水平力，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性，發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的保護(hù)作用鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗，對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻設(shè)計分析提出了一些建議，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計;剪力墻設(shè)計;分析

引言

為提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性，需要加大剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究。使剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中發(fā)揮最大的作用，可以為我國建筑工程發(fā)展起到積極的推動作用，同時，還可以為人們提供良好的生活和工作環(huán)境。對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行充分的研究是有意義的，可以實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和施工效率的提升目標(biāo)。

1、建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計綜述

剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑工程中發(fā)揮重要作用，主要是用來承載豎向和水平荷載力的墻體，隨著地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害的頻發(fā)，剪力墻的優(yōu)勢也突顯出來，既可以抵抗風(fēng)荷載，又可以增強對地震抵抗力，從整體上提高了建筑結(jié)構(gòu)的強度和剛性，保證建筑在遭受外力作用的時候結(jié)構(gòu)不會受到較大破壞，確保建筑工程結(jié)構(gòu)足夠的穩(wěn)固。建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分為兩類，一種是平面剪力墻，另外一種是筒體剪力墻，平面剪力墻就是在建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位用鋼筋混凝土澆筑剪力墻，這也就意味著墻體是鋼筋混凝土框架，建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性會增強，外力作用下不會受到過大的影響，抗倒塌的能力非常強大。平面剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，最好采取現(xiàn)澆剪力墻的方法，或者是通過梁和柱子一起澆筑的方法，這樣做的目的是提高剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性。筒體剪力墻被廣泛的使用在高層建筑中，在懸吊結(jié)構(gòu)中也使用的比較多，是利用間隔墻圍成的，必須采取現(xiàn)澆的方式，最終形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻，這種墻體的可以承受的水平荷載更強。剪力墻分為很多種，根據(jù)結(jié)構(gòu)所使用的材料可以將其分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻，在這兩種剪力墻中使用最為普遍的是鋼筋混凝土剪力墻。

2、建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計控制的分析

2.1寬度和高度控制

在進(jìn)行普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，按照剪力墻寬度和高度控制原則，保證剪力墻結(jié)構(gòu)按照柱體受力方式，對建筑結(jié)構(gòu)起到支撐穩(wěn)定的作用。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，按照水平力和豎向力承載要求，對剪力墻內(nèi)產(chǎn)生的彎矩力進(jìn)行計算，同時按照結(jié)構(gòu)具有的彈性和非彈性特點，對剪力墻結(jié)構(gòu)寬度和高度進(jìn)行控制。

2.2剪力系數(shù)控制

在進(jìn)行剪力墻系數(shù)設(shè)計過程中，根據(jù)剪力墻具有的抗震性能，通過對剪力系數(shù)的控制，從而提高建筑結(jié)構(gòu)整體抗震能力，同時提高結(jié)構(gòu)具有的傾向剛度能力。因此在對結(jié)構(gòu)傾向剛度能力設(shè)計過程中，通常在結(jié)構(gòu)內(nèi)增加傾覆力矩，實現(xiàn)在不同結(jié)構(gòu)內(nèi)對剪力系數(shù)進(jìn)行有效的控制。

2.3剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)超限進(jìn)行合理調(diào)整

按照相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)跨高較小則會出現(xiàn)彎矩或剪力過大的問題，因此要合理設(shè)計連續(xù)跨度，通常跨高比至少2.5以上，合理的跨高比不僅可以避免剪力或彎矩過大的問題，而且可以降低工程成本;還要注意合理調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)與房屋中間的距離，建筑物的立面及平面要均勻，以提高建筑整體的抗扭能力。

3、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻設(shè)計應(yīng)用

3.1做好延性設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵的是延伸性設(shè)計，墻體本身具有延伸性，所以在設(shè)計中要體現(xiàn)剪力墻的延伸性，在根本上保障建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，讓其可以承受外力和自身重力的作用，增強結(jié)構(gòu)的耐久性。剪力墻延伸性處理要符合工程對承載力的規(guī)定和要求，堅持對稱性和連貫設(shè)計的原則，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的支撐能力。

3.2優(yōu)化剪力墻連梁設(shè)計

連梁能夠連接墻肢，能確保墻肢在受到外力作用時不出現(xiàn)變形或超筋等問題，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量，這就要求剪力墻連梁的設(shè)計要不斷進(jìn)行優(yōu)化，因此在設(shè)計過程中要注重以下幾方面內(nèi)容：①要根據(jù)實際工程情況進(jìn)行連梁設(shè)計，確保連梁高度符合工程要求，避免連梁因高度問題影響剪力墻質(zhì)量[3];②連梁對剪力墻的抗震性能起著至關(guān)重要的作用，因此在對連梁進(jìn)行設(shè)計時一定要注重連梁的抗震性，增強連梁的塑性;③為了確保連梁具有良好的抗震性能，在設(shè)計之初就要對連梁的受力范圍進(jìn)行精準(zhǔn)計算，有效預(yù)防連梁出現(xiàn)超出荷載能力的現(xiàn)象。剪力墻如出現(xiàn)超出荷載能力的情況，相關(guān)人員應(yīng)及時采取應(yīng)對措施，如可以采用鉸接的方式來處理，嚴(yán)格控制剪力墻荷載情況。

3.3優(yōu)化剪力墻邊緣構(gòu)件

提高剪力墻質(zhì)量要從剪力墻的各個組成部分入手，其中也包括剪力墻邊緣構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計，邊緣構(gòu)件包括剪力墻的翼墻、暗柱、端柱，為此設(shè)計時應(yīng)采用約束構(gòu)造邊緣構(gòu)件、約束邊緣構(gòu)造兩種設(shè)計方式對邊緣構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化。這兩種方式施工手法不同，但目的均為確保剪力墻邊緣構(gòu)件擁有良好性能，因此就要求相關(guān)人員根據(jù)工程實際情況，明確剪力墻墻肢大小，優(yōu)化翼墻、暗柱和端柱，如根據(jù)實際情況增加或減少兩者的截面尺寸和標(biāo)配鋼筋的數(shù)量，以達(dá)到從各方面優(yōu)化剪力墻設(shè)計目的。

3.4合理控制剪力墻結(jié)構(gòu)參數(shù)

施工過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)要求設(shè)置剪力墻結(jié)構(gòu)參數(shù)，施工過程中則要嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行，如設(shè)計參數(shù)不合理需要進(jìn)行調(diào)整，則要由施工方、設(shè)計方、建設(shè)方等相關(guān)技術(shù)人員共同協(xié)商，確定調(diào)整方案，以保證設(shè)計效果。施工過程中要對施工效果進(jìn)行動態(tài)檢測，根據(jù)實際情況合理調(diào)整施工方案，保證工程質(zhì)量。合理配置剪力墻暗柱鋼筋，一級、二級、三級等剪力墻均要設(shè)置對應(yīng)的暗柱及端柱，以提高剪力墻邊緣的搞拉能力，有效消耗地震波，提高建筑工程的穩(wěn)定性及安全性。

3.5剪力墻其它結(jié)構(gòu)的處理

第一，邊緣結(jié)構(gòu)。剪力墻對于位于加固位置且不抗震的高層建筑，必須選擇結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件，如果加固位置與臨時上部和中部以下墻的軸壓平均值大于或等于下表中指定的值，則通常需要選擇約束邊緣構(gòu)件。第二，過渡層設(shè)計。為了提高以后強過渡層傳遞地震剪切力的性能，請在設(shè)計時在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)柱之間設(shè)置，以提高過渡層的延性和能耗能力。最后是連梁設(shè)計。在高層建筑中，通常使用軟梁來平衡墻腿的水平力，以及改變墻腿的力狀態(tài)，因為水平方向的荷載向剪力墻施加壓力會導(dǎo)致墻腿扭曲變形。因此，在計算整個高層建筑時，通常會降低軟梁的剛度，減法值通常保持在0.5-1之間。

結(jié)束語

設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)剪力墻時，應(yīng)充分考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的放置位置以及剪力墻寬度和長度都需要加固的相關(guān)要求。與此同時，必須嚴(yán)格遵守設(shè)計和相關(guān)規(guī)范的原則和要求，以便剪力墻能夠最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢，使建筑物更加舒適和堅固，同時使建筑物的質(zhì)量保持最佳。

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（作者單位：中山中建設(shè)計監(jiān)理咨詢有限公司）