建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)的運用研究

◎黃兵華

引言：設(shè)計環(huán)節(jié)是建筑質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素之一，不僅對于建筑施工起到不可忽視的作用，同時與建筑的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定息息相關(guān)，為了保證建筑具有更好的結(jié)構(gòu)性能，必須要嚴(yán)格遵循剪力墻的設(shè)計原則來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，將理論知識更好的應(yīng)用于實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當(dāng)中，提高建筑的施工質(zhì)量水平。因此在當(dāng)前深入研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)的運用是十分有意義的。

一、剪力墻概述

1.剪力墻布置特點與要求。在建筑的整體結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻的主要作用在于傳導(dǎo)豎向荷載，同時抵抗地震力以及風(fēng)力等荷載作用。除了墻體施工外，墻體結(jié)構(gòu)通常沿著主軸進(jìn)行設(shè)計，起到隔離墻地作用。在實際的實施中，布置延性墻體過程中要考慮到其抗脆性能以及抗彎長度，同時還要考慮到相對較低的墻體高度和寬度。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)分類。在剪力墻設(shè)計中，其自身的寬度、高度和厚度會在一定程度上影響到承載力，具體來說主要可以分為以下幾類：第一類是設(shè)計剪力墻中不在墻體上打孔開洞，或者即使開洞，洞的面積也不會超過15%，防止出現(xiàn)由于孔洞過大而導(dǎo)致剪力墻穩(wěn)定性受到影響，避免出現(xiàn)曲型突變。第二類是剪力墻具有較大的開洞面積，并且以分布式進(jìn)行排列，需要防止發(fā)生彎曲變形。第三類是采用壁式框架設(shè)計法，剪力墻存在直徑較大的洞口，由于力的作用會發(fā)生形變。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。第一，在建筑設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計成本較低，一方面能夠提高剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量，強化建筑功能，另一方面也能同時降低設(shè)計和施工的實際成本。第二，剪力墻具有較好的剛度性，功能性完整，能夠承受建筑中的各類負(fù)荷。第三，應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)有利于將建筑承重墻體和分割墻體進(jìn)行重新組合，拓展建筑內(nèi)部空間，同時提高外觀的美觀性。

當(dāng)然，剪力墻結(jié)構(gòu)也同樣有著其缺點，第一，正是由于剪力墻剛度較好，因此當(dāng)出現(xiàn)外力作用時便會進(jìn)行抵抗，導(dǎo)致發(fā)生一定的變形。第二，在設(shè)計剪力墻框架結(jié)構(gòu)時會導(dǎo)致其重量增加，同時也使得建筑整體重量提升。第三，在當(dāng)前階段所應(yīng)用的剪力墻結(jié)果來說，其承載功能上仍有待提高。第四，雖然剪力墻的設(shè)計成本和施工成本較低，能夠一定程度上節(jié)省施工材料，但是同樣也會影響到剪力墻結(jié)構(gòu)的延續(xù)性。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和要點

在建筑結(jié)構(gòu)中進(jìn)行剪力墻的設(shè)計，其原則和要點主要有：第一，在設(shè)計剪力墻過程中要仔細(xì)的分析墻體受力狀況?；趬w的平面布置，需要充分了解墻體橫向和縱向的受力狀況，分析其剪力，以所得結(jié)果和數(shù)據(jù)為依據(jù)來設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)。第二，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置圖時要與主軸方向保持一致，在縱向布置中要體現(xiàn)出自上而下的原則，具有一定的均勻性，不能中斷，并且要考慮到剛度突變狀況的發(fā)生。第三，要以施工現(xiàn)場的實際情況為基礎(chǔ)來調(diào)整基數(shù)指標(biāo)。例如，剪力墻必須滿足抗震要求符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計中不能出現(xiàn)超筋現(xiàn)象，跨高參數(shù)要滿足實際情況，要做到具體問題具體分析，不能一貫的根據(jù)經(jīng)驗來進(jìn)行設(shè)計，避免發(fā)生質(zhì)量問題。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

1. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中問題解決技術(shù)應(yīng)用。邊緣構(gòu)件的問題有兩種情況，要采取不同的解決措施。其中一種具有約束性的邊緣構(gòu)件剪力墻，另一種則是無約束能力的邊緣構(gòu)件剪力墻。這兩種情況具有一定的差異，相比于無約束力的邊緣構(gòu)件，有約束力的邊緣構(gòu)件具有更強的承載力，承載力最大可以達(dá)到無約束能力的邊緣構(gòu)件剪力墻，叫構(gòu)造邊緣構(gòu)件，無約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會減少一倍，對地震能量的消耗能力就會減少20%，因此，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，要根據(jù)不同級別的剪力墻軸壓比，選用相對應(yīng)的邊緣構(gòu)件。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要以實際情況為依據(jù)來選擇墻肢的長度和厚度，墻肢長度不合理會給剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成直接的影響，不利于提升其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時墻肢的厚度也是設(shè)計的關(guān)鍵因素之一，在設(shè)計中要從結(jié)構(gòu)剛度的狀況來加以考慮。通常來說剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢體厚度應(yīng)為20cm，與其填充墻厚度保持一致。第一，設(shè)計抗震墻的厚度，嚴(yán)格遵循施工標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計參數(shù)。通常來說，如果要求一級或二級的抗震性，必須要達(dá)到16cm 以上的厚度，并且要高于層高的1/20；如果要求三級或四級的抗震要求，那么墻體厚度設(shè)計應(yīng)大于14cm，并且高于層高的1/25。第二，底部加強部位的墻肢厚度同樣根據(jù)抗震要求的不同等級來確定，如果抗震等級要求為一級和二級，則厚度要大于層高的1/16，并且大于20cm。如果抗震等級要求為三級和四級，則厚度要大于層高的1/20，并且不能小于16cm。保證墻肢厚度和長度設(shè)計的合理性，能夠有效提升剪力墻結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。

2.設(shè)計連梁。連梁設(shè)計也是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中一個重要的部分，是指要科學(xué)合理的進(jìn)行墻肢連接，避免發(fā)生剪力墻變形的問題。在這過程中，首先要充分明確剪力墻結(jié)構(gòu)截面尺寸，掌握其跨高情況，控制好連梁的剛度，如果剛度過大則可能給連梁的設(shè)計效果造成不利影響。嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求來完成剪力墻折減工作，結(jié)合施工具體情況來采取適宜的辦法。如果施工中具有較大的操作難度，可將內(nèi)力適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換到墻體中。剪力墻墻體防裂指數(shù)與折減指數(shù)成正比，防裂指數(shù)越小，折減系數(shù)也就越小，反之則越大。通常來說，在當(dāng)前的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，折減指數(shù)通常要大于0.5，有效提高連梁設(shè)計效果。

3.合理設(shè)置邊緣構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中還要合理的進(jìn)行邊緣構(gòu)件設(shè)置，這也是一項重要的設(shè)計工作，要求施工人員全面掌握剪力墻的相關(guān)信息。通常來說邊緣構(gòu)件的問題有兩種情況，要采取不同的解決措施。其中一種具有約束性的邊緣構(gòu)件剪力墻，另一種則是無約束能力的邊緣構(gòu)件剪力墻。這兩種情況具有一定的差異，相比于無約束力的邊緣構(gòu)件，有約束力的邊緣構(gòu)件具有更強的承載力，承載力最大可以達(dá)到40%以上。在實際的剪力墻施工中可以根據(jù)施工實際情況來選擇邊緣構(gòu)件的種類，無論是哪種類型都必須要滿足施工中的需求。正常來說，如果指定值高于壓軸指數(shù)則可以選擇無約束能力的邊緣構(gòu)件。如果建筑水平為三級或四級，底部加強位置壓軸指數(shù)小于指定值，可以構(gòu)造類為主。

4.做好計算工作。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果其結(jié)構(gòu)較為簡單，則需要對建筑施工空間協(xié)同面積進(jìn)行精確計算。而如果剪力墻結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，則要對建筑的內(nèi)力以及抗震性進(jìn)行精確計算。在這過程中，可以利用當(dāng)前先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，采用適宜的軟件和程序來完成計算過程。要依據(jù)情況來設(shè)定不同的指標(biāo)和參數(shù)，做到具體問題具體分析，有針對性的采取措施，避免剪力墻結(jié)構(gòu)受到不良影響，保證其穩(wěn)定性和安全性。

結(jié)束語：剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一項重要的內(nèi)容，能夠有效提高建筑的穩(wěn)定性和安全性，其設(shè)計水平水對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，因此要予以剪力墻設(shè)計充分的重視，滿足實際的施工需求。