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

趙晟喆 四川洲宇建筑設(shè)計(jì)有限公司沈陽分公司

剪力墻結(jié)構(gòu)，是一種剪力墻體，有側(cè)移小、防震能力大、抗側(cè)剛度大、承重力強(qiáng)、使室內(nèi)墻面平整等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑中得到廣泛的使用，但是，高層建筑的墻體也不能完全只是用剪力墻，一方面是因?yàn)榧袅υ靸r(jià)高、施工程序復(fù)雜，另一方面則是過多的使用剪力墻會(huì)使建筑物的質(zhì)量遭到損壞，從而影響建筑物的壽命。另外，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中還要充分考慮其抗震能力，要準(zhǔn)確把握好剪力墻墻體所承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)承受的地震力矩之間的比例關(guān)系。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所遵循的基本原則

（一）調(diào)整連梁超限相關(guān)原則

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般來說，連梁的跨高比應(yīng)該大于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的連梁，在設(shè)計(jì)過程中就容易造成剪力墻的彎矩現(xiàn)象，嚴(yán)重超出限值。在《高規(guī)》中對(duì)剪力墻的跨高比就有明確規(guī)定，對(duì)于跨高比高于或等于5 的連梁，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要以框架梁為依據(jù)，不能隨意折減其連梁的剛度。當(dāng)跨高比處于5～6之間時(shí)，必須對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減，從而避免出現(xiàn)剪力超出限制或者連梁出現(xiàn)彎矩等現(xiàn)象。因此，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑企業(yè)必須合理利用該明文規(guī)定，不僅能夠有效增強(qiáng)建筑物的安全性和可靠性，還能節(jié)約建筑成本，為建筑企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（二）避免剪力墻和平面外梁搭接

剪力墻結(jié)構(gòu)有一個(gè)突出的特點(diǎn)就是其平面內(nèi)剛度和承載力比較大，而平面外剛度和承載力相對(duì)較小。這樣，如果剪力墻和平面外的梁相互連接，墻肢平面外就容易出現(xiàn)彎矩現(xiàn)象，而且，在平常的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員并不會(huì)對(duì)平面外承載力和剛度進(jìn)行驗(yàn)算，因此，為了避免彎矩現(xiàn)象的發(fā)生，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免剪力墻與平面外的梁進(jìn)行搭接，在無法避免的情況下也要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定采取相應(yīng)的防范措施，保證剪力墻與平面外能夠搭接安全。

（三）以主軸為中心，向四周延伸

在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要以主軸方向作為中心，雙向甚至多向的向四周延伸，盡可能的將各個(gè)方向的剪力墻相互連接在一起，在連接過程中還要避免這些剪力墻出現(xiàn)拉通對(duì)直現(xiàn)象；在對(duì)剪力墻的抗震性進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該使兩個(gè)方向的側(cè)向剛度盡可能接近，而對(duì)墻肢進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在符合規(guī)定的基礎(chǔ)上，操作要盡可能簡(jiǎn)單易行。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題分析

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的一部分，也是最重要的一環(huán)，設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不能太大，若采用的是全剪力墻的結(jié)構(gòu)，也就是除了門窗洞其他都是剪力墻，沒有任何后砌填充墻，則其側(cè)向剛度就會(huì)太大，此時(shí)的地震作用也就會(huì)變得較大，顯然是不經(jīng)濟(jì)的，也是不合理的。而對(duì)底層剪力墻設(shè)計(jì)厚度要求為：在對(duì)抗震進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，筒體與一般的剪力墻承所受的第一振型底部的地震傾覆力矩是不允許小于總底部地震的傾覆力矩的50%。對(duì)于短肢剪力墻比較多的結(jié)構(gòu)中，不少的設(shè)計(jì)人員會(huì)將較短的墻段畫成約束邊緣構(gòu)件或者是構(gòu)造邊緣構(gòu)件，并把計(jì)算所需要的縱向鋼筋均勻的配置于整個(gè)的墻段內(nèi)，很顯然這樣是很不妥的，因?yàn)榕渲糜趬χ幸约拜S附近的鋼筋是不能發(fā)揮其作用的，所以其縱向的鋼筋必須向著墻肢端部來集中，同時(shí)可以打印出剪力墻邊緣構(gòu)件配筋的計(jì)算結(jié)果來加以復(fù)核。另外，抗震墻的墻肢長(zhǎng)度應(yīng)不超過墻厚的3倍時(shí)，要按柱的設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，箍筋必須沿全高進(jìn)行加密和SATWE等的程序在計(jì)算時(shí)，都要按照該條的規(guī)定進(jìn)行辦理。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

（一）對(duì)大墻肢的處理

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻的結(jié)構(gòu)首先要具有延展性，一些寬高比小于2 的剪力墻在設(shè)計(jì)過程中就會(huì)變成具有延性、易于彎曲破壞的剪力墻，從而避免剪力墻受到脆性剪切毀壞。當(dāng)剪力墻的長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，為了保證每個(gè)墻段的寬高比都能不小于2，可以對(duì)長(zhǎng)墻進(jìn)行開洞分割，使長(zhǎng)墻被均勻的分為符合條件的獨(dú)立墻段，這樣形成的墻段比較小，受彎所能產(chǎn)生的裂縫的寬度也會(huì)比較小，這樣就能保證墻體配筋發(fā)揮其良好的支撐作用。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)出現(xiàn)一些長(zhǎng)度超過8m的大墻肢時(shí)，在計(jì)算整個(gè)樓層的剪力時(shí)一般都是由這些大墻肢來承載這些力量，這樣當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)例如地震時(shí)，這些大墻肢最先受到破壞，那些較小的墻肢由于沒有充足的配筋來支撐墻面，從而導(dǎo)致墻面受到全面的破壞。針對(duì)這種問題，在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)一些長(zhǎng)度大于8m的墻肢，根據(jù)實(shí)際情況開施工洞（即在具體的施工過程中，在剪力墻上留下洞，當(dāng)施工結(jié)束后再將這些洞填充好，這樣就能將大墻肢分成比較小的墻肢）和開計(jì)算洞（即在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)設(shè)置計(jì)算洞，施工時(shí)仍然設(shè)置為混凝土墻，這樣就能強(qiáng)化那些較小墻肢的配筋性能）。

（二）合理的平面布置

在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量沿著主軸方向或者其他方向展開雙向或多向布置；在對(duì)剪力墻的平面進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照均勻、對(duì)稱的原則，盡可能的將墻面結(jié)構(gòu)中的剛度中心和質(zhì)量中心重合在一起，不管是內(nèi)剪力墻還是外剪力墻都應(yīng)該盡量的對(duì)直拉通，從而有效減少剪力墻的扭矩現(xiàn)象；在設(shè)計(jì)過程中抗側(cè)力剛度不應(yīng)該設(shè)計(jì)的太大。在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了使剪力墻的抗側(cè)力剛度和承載能力得到充分發(fā)揮，增強(qiáng)剪力墻的空間利用率，剪力墻之間的距離不應(yīng)太密，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度也應(yīng)合適。

四、結(jié)束語

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中，剪力墻應(yīng)用在不斷增加，其在設(shè)計(jì)中的缺陷和問題將成為制約其發(fā)展的主要因素。在剪力墻布置中，洞口宜上下對(duì)齊使之受力明確，盡量避免出現(xiàn)錯(cuò)洞與疊合洞口，應(yīng)采用科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行計(jì)算分析。在設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，應(yīng)從多個(gè)方向入手，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，加強(qiáng)安全措施，確保建筑物安全。