簡析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐

張楊芳

（臨汾市建筑規(guī)劃設(shè)計院，山西臨汾 041600）

剪力墻的高強(qiáng)度對于建筑施工具有積極作用，為了進(jìn)一步提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制其各自受力載荷的均衡性。設(shè)計人員需要加強(qiáng)研究，通過各種方式將其更好地應(yīng)用到建筑施工之中。

1 建筑工程的剪力墻結(jié)構(gòu)

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的含義

在建筑工程施工的過程當(dāng)中，剪力墻是非常常見的一種結(jié)構(gòu)，并且也是使用效果比較好的一種建筑結(jié)構(gòu)類型。從具體的內(nèi)容來看，在建筑當(dāng)中應(yīng)用這一結(jié)構(gòu)，對于建筑本身來說，不僅僅能夠有效促使建筑的安全性得到提高，還可以使得建筑的使用年限得到延長。大部分使用了剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑具有較強(qiáng)的抗外力性能，能夠快速使得各個方向所具有的水平作用得到抵消，減少對于建筑本身的傷害，同時也減少對于建筑中使用者的威脅，相較于別的建筑來看，這種建筑結(jié)構(gòu)的確賦予居住著較強(qiáng)的安全感。在施工的時候，如果確認(rèn)使用剪力墻的相關(guān)結(jié)構(gòu)，那么就需要積極的采取一些措施，建筑結(jié)構(gòu)剪力墻并不是簡簡單單就應(yīng)用在建筑當(dāng)中去的，畢竟如果建筑結(jié)構(gòu)剪力墻無法合理科學(xué)的安裝在建筑當(dāng)中，那么剪力墻本身所具有的任何的作用就根本無法順利的發(fā)揮出來，甚至于剪力墻還會縮短建筑的使用年限，想要解決這一問題，建設(shè)人員以及剪力墻的設(shè)計人員就需要更加積極的考察建筑，充分了解建筑自身的情況，進(jìn)行更加詳盡的設(shè)計，從而確保在后續(xù)的施工過程當(dāng)中，正確合理科學(xué)的使用這一結(jié)構(gòu)，有效發(fā)揮出建筑結(jié)構(gòu)剪力墻的作用以及整體的性能。建筑結(jié)構(gòu)剪力墻不能夠合理地設(shè)計還會有一些別的方面的影響，比如說使得建筑工程自身所具有的各種性能下降，所以合理使用建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻的重要性顯而易見。當(dāng)然進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)剪力墻安裝的一些工人和設(shè)計人員也需要進(jìn)一步的提高自己的專業(yè)水平，使得自己在安裝的時候可以考慮到多種因素，最終有效提高安裝的效果，這也是對于建筑人員和設(shè)計人員的一個重要的考驗，畢竟如果建筑結(jié)構(gòu)剪力墻無法正確的安裝，那么之后建筑也就無法得到順利的發(fā)展，人們使用安裝錯誤的建筑，他們的生命財產(chǎn)安全更加會受到威脅和影響。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)種類

剪力墻并不是只具有一種結(jié)構(gòu)，而是具有多種結(jié)構(gòu)，需要一些工作人員按照具體的施工環(huán)境以及建筑條件進(jìn)行安裝，常見的剪力墻有以下幾種，比如說整體型剪力墻，壁式框架剪力墻，還有聯(lián)肢墻型剪力墻。

2 簡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展和意義

剪力墻是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員常用的一種結(jié)構(gòu)形式，此種結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，整體性能好，強(qiáng)度高，容易滿足風(fēng)作用下的舒適度的要求，承載能力大。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，人們不只是滿足物質(zhì)的要求，對精神也更加關(guān)注，尤其對居住環(huán)境，要求寬敞、舒適、合理、經(jīng)濟(jì)、方便等，所以設(shè)計人員也是對建筑的設(shè)計最大限度滿足人們的各種需求，做到合理化、最優(yōu)化。在住宅建筑中，傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)自重比較大、建筑的布置局限，因此短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在住宅建筑中逐漸被采用，短肢剪力墻有利于住宅建筑平面的布置和減輕結(jié)構(gòu)自重。但是考慮到建筑的抗震性能，高層建筑中不允許全部采用全部為短肢墻的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的一般剪力墻和井筒來共同抵抗水平作用的剪力墻結(jié)構(gòu)。早期剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)較為單一，且工程技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展并不成熟，相關(guān)的結(jié)構(gòu)建筑材料主要以鋼筋混凝土為主，因此運用并不廣泛，不過在通過后續(xù)階段的經(jīng)驗積累，技術(shù)提升及對材料的不斷優(yōu)化中，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用涉及內(nèi)容逐步增多，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等各種優(yōu)勢明顯，所以在高層建筑建設(shè)方面尤為普遍，被現(xiàn)代工程建設(shè)廣泛采用。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計控制

3.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的布置

剪力墻在地震作用下一般在建筑物四角及其平面位置明顯變化的地方位移較大，剛度變化明顯，容易造成整體不穩(wěn)破壞嚴(yán)重，所以布置應(yīng)在周邊縱橫兩個方向均勻、對稱、分散的布置；在實際的建筑中，由于戶型布置的局限及保證整個結(jié)構(gòu)布置中力的傳遞路線明確，一般墻體布置成較長的L形、T形、工字形、十字形或筒形的墻體，盡量避免復(fù)雜形狀轉(zhuǎn)折，造成應(yīng)力集中，局部破壞明顯；剪力墻在豎向方向的布置，沿高度均勻變化、結(jié)構(gòu)上下剛度連續(xù)、均勻，避免頭重腳輕，根基不穩(wěn)現(xiàn)象，盡量形成一個整體的結(jié)構(gòu)體系避免形成轉(zhuǎn)角窗。

3.2 對剪力墻進(jìn)行合理定位

剪力墻的平面設(shè)計階段需要注重一個基本原則，即控制結(jié)構(gòu)的對稱性和均衡性，并且在布置結(jié)構(gòu)位置的過程中盡可能將其重心合理控制，將扭矩進(jìn)一步縮減。尤其現(xiàn)在建筑，人們?yōu)榱藵M足采光和視野開闊，大部分建筑的樓、電梯均放置在北側(cè)，并且南側(cè)做成大的落地窗，在剪力墻的布置中，出現(xiàn)樓梯、電梯處墻體集中，剛度過大，南側(cè)開洞面積大，墻體過少，整個建筑的質(zhì)心和剛心偏心過大，建筑物在地震作用下的扭轉(zhuǎn)過大。且在布置剪力墻中，縱橫兩個方向且注意將剪力墻的內(nèi)外進(jìn)行拉通，形成一個閉合回路，方便力流的傳遞，剪力墻的截面設(shè)計應(yīng)復(fù)合規(guī)范且結(jié)構(gòu)簡潔。

3.3 對墻肢展開處理

由于延伸性能對于剪力墻的結(jié)構(gòu)有影響，設(shè)計人員在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計和現(xiàn)場人員開展墻體施工時需要充分考慮其延伸性能，避免過程中忽略相關(guān)要求而產(chǎn)生不利影響?，F(xiàn)階段在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)施工時極易出現(xiàn)高狀結(jié)構(gòu)以及罔替彎曲結(jié)構(gòu)這兩種不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，這兩種結(jié)構(gòu)對于墻體的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的不利影響，導(dǎo)致墻體更容易產(chǎn)生脆性損壞。為此，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要結(jié)合施工情況對墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。對于較長的墻體應(yīng)采取分層設(shè)計的方式，將墻體分成均勻且獨立的多個部分，避免受力點過于集中，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。將墻段長度設(shè)計的更短可以保證彎曲過程中出現(xiàn)的裂縫不斷增大，更能夠?qū)⒓袅χ袖摻畹淖饔冒l(fā)揮出來。對于墻肢長度超過8m的剪力墻，施工人員可以通過在墻體上挖洞的方式實現(xiàn)墻肢的合理分割，在施工完成后將孔洞封堵即可。

3.4 墻肢長度和厚度選擇

剪力墻的長度和厚度調(diào)整需要以保證結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性為目標(biāo)。在進(jìn)行程度控制時，設(shè)計人員需要從墻肢長度入手，將其控制在8m范圍內(nèi)，再根據(jù)建筑物所在地區(qū)、建筑物層數(shù)和功能來具體確定，一般厚度控制在200mm左右。在實際剪力墻設(shè)計過程中，需要根據(jù)工程的具體要求對墻肢長度和厚度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，過薄的底部結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計，難以有效發(fā)揮剪力墻底部承壓結(jié)構(gòu)效用，容易形成薄弱層，而過厚的設(shè)計，則使底部結(jié)構(gòu)剛度過大，導(dǎo)致剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計整體性變形不均，在設(shè)計方面，應(yīng)將結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)指標(biāo)控制在合理的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，來保證建筑的安全、經(jīng)濟(jì)。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

4.1 最大位移與層高比控制原則

剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計與普通建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式存在一定的區(qū)別，其工作重點在于將建筑樓層之間的剪切力矩和扭轉(zhuǎn)力矩合理控制，保證相關(guān)參數(shù)符合設(shè)計規(guī)范要求。剪切力矩主要通過豎向構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行合理的控制，但是不要完全依靠豎向構(gòu)件對剪切變形情況進(jìn)行整改，否則就會出現(xiàn)剪重比較大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重的情況，如此無法滿足正常的樓層建設(shè)要求，會因此產(chǎn)生不符合要求的位移情況。為此，設(shè)計人員在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計時需要綜合考慮剪切和扭轉(zhuǎn)變形這兩種情況，避免出現(xiàn)僅僅依靠豎向構(gòu)件調(diào)整樓層位移的情況。

4.2 限制墻肢的軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件及加強(qiáng)重點部位

軸壓比是控制豎向構(gòu)件延性的主要指標(biāo)，限制底部加強(qiáng)部位墻肢的軸壓比主要是為了保證墻的塑性變形能力和保證抗倒塌能力。設(shè)置邊緣構(gòu)件同時適當(dāng)提高該部位的抗震構(gòu)造措施，這些措施對于提高及改善整個結(jié)構(gòu)的抗震性能非常有用。

4.3 剪力墻連梁超限原則

如果剪力墻的跨高在設(shè)計中比2.5的連續(xù)梁更小，在建筑施工過程中極易出現(xiàn)簡歷或彎矩不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，工作人員需要注意控制剪力墻的連梁跨高，避免出現(xiàn)跨高較低的問題，保證后續(xù)施工建設(shè)階段不會出現(xiàn)受力不合理的問題。設(shè)計人員在進(jìn)行連梁設(shè)計時，需要注意跟進(jìn)跨高比的不同對設(shè)計方式進(jìn)行一定的修改。例如：跨高比高于5的連梁設(shè)計需要遵循框架梁的結(jié)構(gòu)型式，而跨高比在5～6之間時，如果不折減連梁的剛度，就會因此產(chǎn)生彎矩或剪力不符合規(guī)范的問題。為此，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要注意連梁超限調(diào)整的原則，合理控制實現(xiàn)工程建設(shè)成本的有效縮減，增加工程建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

綜上所述，建筑設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容涉及廣泛，在實際應(yīng)用過程中需要對剪力墻結(jié)構(gòu)布置、定位、墻肢處理以及墻體配筋進(jìn)行合理設(shè)計并對現(xiàn)場施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，提升剪力墻在建筑工程中的應(yīng)用效果。