建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

賈洋 劉廣志

摘?要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國建筑設(shè)計(jì)水平也不斷提高。當(dāng)前隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市資源的日益緊張，給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。剪力墻本身的剛度較大，整體性也較好。剪力墻能夠具有良好的抗震性能，同時(shí)，它的價(jià)格成本也比較低廉，因而被廣泛地應(yīng)用于高層混凝土建筑中。

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

一、 設(shè)計(jì)原則

①樓層高度和層間位移比例。在限定受地震影響較重的建筑樓層的彈性位移值時(shí)，要計(jì)算高層建筑和其他建筑的整體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形量。一般計(jì)算高層建筑剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于樓層扭轉(zhuǎn)和剪切變形?？刂萍羟凶冃蔚闹饕椒ㄊ歉淖兛v向構(gòu)件的數(shù)目，縱向構(gòu)件過多會(huì)造成墻面結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形，所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量降低扭轉(zhuǎn)變形量。②連梁超限原則。連梁超限原則是指設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，連梁的跨高比值不小于如果連梁的跨高比值小于5∶2，建筑結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)墻體彎曲或剪力值超標(biāo)情況。③樓層最低剪力值原則。剪力值最低原則是指為了使樓層的剪力系數(shù)盡可能不超過規(guī)定范圍，在設(shè)計(jì)剪力墻抗地震傾覆結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡量降低剪力值、減少剪力墻布置。

二、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的合理布置

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須沿主軸方向雙向均勻布置，兩個(gè)方向抗側(cè)剛度不應(yīng)有較大差別，不宜采用單向方式進(jìn)行布置。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意剛度的中心應(yīng)盡量與質(zhì)量中心相近，以盡可能地減小地震帶來的結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)。在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)性布設(shè)時(shí)，墻肢的選擇上以T型和L型為宜，而不應(yīng)該選擇“一”字型的墻肢。

為了減輕剪力墻結(jié)構(gòu)的自重，同時(shí)達(dá)到加大建筑空間的目的，剪力墻的布置應(yīng)以滿足規(guī)范的側(cè)移限制為好，而不應(yīng)一味地順應(yīng)剛度需求，而使得剪力墻設(shè)計(jì)的布置過于密集。在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，豎向剛度必須勻稱，由下到上的連續(xù)布置，可以根據(jù)高度的不同對(duì)剪力墻的厚度以及混凝土等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同時(shí)，剪力墻上必須布置洞口，盡量成排排列，這樣就能夠形成明確的墻肢和連梁，使應(yīng)力分布較為均勻，同時(shí)盡可能地符合計(jì)算簡圖，使設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠度較高。

（二）連梁設(shè)計(jì)

連梁主要是連接墻肢與墻肢之間的梁。連梁本身不僅能夠起到連接墻肢的作用，同時(shí)又由于在水平荷載作用下墻肢發(fā)生變形導(dǎo)致連梁產(chǎn)生內(nèi)力，最終會(huì)使得連梁本身對(duì)墻肢產(chǎn)生約束作用。針對(duì)連梁的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是要關(guān)注連梁的跨高比以及截面尺寸這兩個(gè)指標(biāo)。連梁剛度如果過大時(shí)就需要折減。針對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)我們根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是很難實(shí)現(xiàn)折減配置的，因而此時(shí)就需要通過允許其適當(dāng)開裂從而把內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上從而來達(dá)到折減目的。在折減過程中有一個(gè)重要指標(biāo)需要高度重視，這就是折減系數(shù)。一般情況下當(dāng)防裂度較低時(shí)就需要少折減一些，防裂度高時(shí)就需要多折減一些。但是無論怎樣折減，折減系數(shù)一般是不能小于0.5的。只有不小于0.5才能保證連梁承受豎向荷載能力。此外為了減小連梁剛度可以通過增加剪力墻洞口寬度的方式來實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)整體剛度的減小，地震的作用也將會(huì)減小，因而連梁承載力也就有可能不超限。混凝土等級(jí)的提升，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中提高混凝土等級(jí)就會(huì)有可能使得連梁的抗剪承載力不超限。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)建筑實(shí)際情況來進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。

（三）科學(xué)確定剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)厚度以及長度

在開展剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)科學(xué)的確定其厚度以及長度。其中在厚度設(shè)定方面，根據(jù)相關(guān)抗震規(guī)定要求，在建筑抗震等級(jí)大小在一、二級(jí)的情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)的底部加強(qiáng)墻厚應(yīng)當(dāng)設(shè)置在兩百毫米左右，要求其應(yīng)超過樓層高度大小的1/16，同時(shí)，其他地方的墻厚需要維持在160mm左右。在開展設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，若是建筑工程項(xiàng)目的情況較為特殊，則需要使用概念設(shè)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)墻肢軸壓的比值進(jìn)行充分、有效的控制，一方面，提升建筑墻體的整體連結(jié)，另一方面，降低墻的實(shí)際厚度。在開展剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)使剪力墻結(jié)構(gòu)具有一定的延性，從而防止脆性出現(xiàn)剪切破壞情況。如在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，其抗震等級(jí)根據(jù)規(guī)定應(yīng)當(dāng)有所提高，剪力墻住宅中，填充墻的厚度一般為200mm，相應(yīng)的剪力墻厚度也應(yīng)取200mm，這樣才能使得剪力墻平面外的剛度得到保證，以防止結(jié)構(gòu)在偏心荷載的情況下出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)的情況。

（四）剪力墻中大墻肢處理

大墻肢的長度與數(shù)量都具備更好的承受能力來容納樓層剪力。但是大墻肢也存在抗震性差的弱點(diǎn)，為了提高大墻肢的抗震性能，可以選擇以下幾種方式：①分解長墻肢。具體方法就是開挖施工洞，堆砌填充墻;②當(dāng)施工的項(xiàng)目不方便在施工時(shí)開挖施工洞的時(shí)候，可以選擇在施工過程中開挖，但還要選擇混凝土墻。此種方法雖然也可行，只是提高了配筋量的使用，增加了成本。剪力墻本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是細(xì)高狀的，但是為了充分發(fā)揮其延展性能，提高在脆性環(huán)境下剪力墻的質(zhì)量，通常會(huì)被彎曲成延性剪力墻。當(dāng)墻段長度太短時(shí)，其承受彎曲力后所形成的裂縫也會(huì)比較窄，這時(shí)墻體配筋的支撐能力就開始顯現(xiàn)出來。

三、 結(jié)語

綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響到建筑整體安全性和工程經(jīng)濟(jì)性。因此，在實(shí)際工作中有必要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)受力、性能和不同構(gòu)件間的相互作用進(jìn)行深入了解，從實(shí)際入手對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，在保證結(jié)構(gòu)安全性及各項(xiàng)性能的基礎(chǔ)上，降低工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]黎鉅宏.民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].四川建材，2018（8）.

[2]吳杰.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（6）.

作者簡介：賈洋，劉廣志，葉縣昆陽建筑安裝有限公司。