建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

王剛

摘? ? 要：社會城市化的加劇，推動了建筑行業(yè)的發(fā)展，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛，優(yōu)化了建筑工程的結(jié)構(gòu)，同時也促進了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的有效提升，提高了建筑工程項目的質(zhì)量安全，基于此，對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行規(guī)范十分必要。文章主要圍繞建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析與討論。

關(guān)鍵詞：建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計;剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

1? 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻結(jié)構(gòu)是在建筑工程建設(shè)中用來承擔風力荷載、地震等引發(fā)的水平荷載的墻體結(jié)構(gòu)類型，因此又可以被稱之為抗風墻體結(jié)構(gòu)或者抗震墻體結(jié)構(gòu)，此種墻體結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要目的就是避免結(jié)構(gòu)剪力對建筑工程造成破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)主要是由鋼筋材料和混凝土組合而成，具有較強的荷載性能，建筑單位通常會應(yīng)用此種類型的墻板結(jié)構(gòu)替代梁柱等建筑框架結(jié)構(gòu)。

2? 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是指，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，工程設(shè)計人員將鋼筋混凝土墻板替代傳統(tǒng)建筑框架結(jié)構(gòu)，此種墻體結(jié)構(gòu)可以承載來自于各個不同方向的荷載里，使得建筑房屋結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定的狀態(tài)。通常來說，建筑工程建設(shè)期間每隔3m或5m左右會設(shè)置一面剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)的數(shù)量在設(shè)計階段必須嚴格控制，并非設(shè)置數(shù)量越多越好。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中如果應(yīng)用了過多數(shù)量的剪力墻結(jié)構(gòu)，可能會導致房屋結(jié)構(gòu)中作用力失衡，為此，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須根據(jù)建筑房屋實際結(jié)構(gòu)類型和荷載分布情況科學設(shè)置剪力墻結(jié)構(gòu)。

3? 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

剪力墻結(jié)構(gòu)墻體的外平面部分承載性能相對來說比較小，墻體內(nèi)平面部分荷載性能比較強，如果其與外平面方向的梁結(jié)構(gòu)存在連接設(shè)計，可能會導致墻肢平面存在外彎矩的情況，為此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)置剪力墻結(jié)構(gòu)的時候，要盡量避免出現(xiàn)外平面搭接設(shè)計。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置應(yīng)該盡量沿著主軸方向，處于不同方向的剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量相互連接，但是不得存在拉通對直的連接設(shè)計。設(shè)計人員在進行抗震設(shè)計的過程中，兩個不同方向剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向高度要保持一致，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要相對簡潔，設(shè)計中不得出現(xiàn)單向有墻的設(shè)置，不同方向的剪力墻結(jié)構(gòu)要保持平均分布的狀態(tài)。此外，設(shè)計過程中應(yīng)嚴格控制剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量，剪力墻結(jié)構(gòu)分布數(shù)量過多，建筑抗側(cè)力剛度會隨之增加，與此同時其重力和震力也會增加，如果剪力墻結(jié)構(gòu)分布數(shù)量較少，那么建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗側(cè)力都會隨之降低，為此要合理控制。

4? 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

4.1? 剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置設(shè)計

工程設(shè)計人員進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，工程設(shè)計人員要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)中不同墻體類型和分布情況實施設(shè)計分析，其中墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布情況、受力屬性以及墻體結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)等都是重點考量的因素。此外，設(shè)計人員還要重視墻體結(jié)構(gòu)配筋數(shù)量和構(gòu)造形式的設(shè)計問題。一般來說，剪力墻結(jié)構(gòu)主要是用于承擔建筑結(jié)構(gòu)來自于豎直方向的壓力，此種壓力主要源自于墻體結(jié)構(gòu)和建筑物整體荷載重量。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中設(shè)計人員要注重剪力墻結(jié)構(gòu)的實際荷載計算分析，確保結(jié)算結(jié)果的準確性，剪力墻的布置要盡量沿著建筑結(jié)構(gòu)平面主軸的方向，剪力墻結(jié)構(gòu)的布局形式要科學合理，其結(jié)構(gòu)平面設(shè)計應(yīng)保持均衡性，并處于對稱狀態(tài)。對于墻體結(jié)構(gòu)中存在較大伸縮應(yīng)力或者溫度應(yīng)力的部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要在墻體結(jié)構(gòu)中適當增加鋼筋的配筋系數(shù)，優(yōu)化墻體抗荷載強度和實際抗震效果。

4.2? 剪力墻結(jié)構(gòu)大墻肢設(shè)計

對于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，其剪力墻墻肢設(shè)計是非常關(guān)鍵的設(shè)計要點，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在制定剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的過程中，一方面要考量墻體結(jié)構(gòu)的延展性，與此同時還需要嚴格控制墻體結(jié)構(gòu)的標高和寬度尺寸，在此期間需要注意，墻體寬度和高度的比值不得超過2。這樣一來才能盡量確保剪力墻結(jié)構(gòu)墻肢設(shè)計的合理性。如果剪力墻結(jié)構(gòu)為彎曲狀，在進行墻肢設(shè)計的時候要重點控制以下幾個技術(shù)要點。首先，剪力墻結(jié)構(gòu)標高必須與工程標準保持一致，在墻體設(shè)置范圍內(nèi)，要應(yīng)用相關(guān)施工技術(shù)設(shè)置預留孔洞，各個預留孔洞的設(shè)置要合理分布在剪力墻結(jié)構(gòu)中，盡量消除墻體彎曲部分形成的作用力對墻體結(jié)構(gòu)造成的不良影響，防止后續(xù)墻體結(jié)構(gòu)開裂。其次，設(shè)計過程中為了強化剪力墻結(jié)構(gòu)的支撐性能，必須嚴格控制墻體高度設(shè)置，如果墻體結(jié)構(gòu)高度超過8m以上，設(shè)計人員應(yīng)在特定位置設(shè)置開孔處理，剪力墻施工結(jié)束之后要應(yīng)用混凝土對之前設(shè)置的空洞實施封堵。

4.3? 剪力墻配置數(shù)量設(shè)計

雖然剪力墻結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，但是在建筑工程實際建設(shè)期間，建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量并非是越多越好。如果工程設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計中盲目增加剪力墻結(jié)構(gòu)的用量，不但會影響到建筑工程結(jié)構(gòu)受力的均衡性，還會增加施工成本，造成資源損耗。之所以要設(shè)置剪力墻結(jié)構(gòu)，主要目標就是優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)荷載性能，為此剪力墻結(jié)構(gòu)中包含大量鋼筋材料和混凝土材料，剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體密度較高，抗震性能相對優(yōu)越，但是如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用大量剪力墻結(jié)構(gòu)，由于剪力墻結(jié)構(gòu)自身較重，會顯著增加建筑物整體的重量，不但沒有起到優(yōu)化建筑穩(wěn)定性的目的，反而增大了建筑基礎(chǔ)的荷載壓力，大大提升建筑應(yīng)用安全隱患，削弱建筑結(jié)構(gòu)的防震性能。為此工程設(shè)計人員必須結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)屬性其結(jié)構(gòu)荷載參數(shù)優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)的配置數(shù)量，充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢。

4.4? 剪力墻轉(zhuǎn)向空間結(jié)構(gòu)設(shè)計

工程設(shè)計人員在進行剪力墻承重結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，通?；夭捎贸兄匕鍣M縱交錯排列的設(shè)計方式，以便形成穩(wěn)定安全的承重結(jié)構(gòu)體系，對于其轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)人員要格外重視，應(yīng)在剪力墻設(shè)置的主軸方向設(shè)置雙向結(jié)構(gòu)形式，這樣一來，剪力墻承重結(jié)構(gòu)內(nèi)部會存在一定的空間，該結(jié)構(gòu)能夠同時承載兩個不同方向的重力荷載，全面優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)性能。應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的時候，要注重結(jié)構(gòu)材料的選擇應(yīng)用，盡量選擇輕質(zhì)材料，減輕墻體重量，擴張墻體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間。

4.5? 剪力墻連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁結(jié)構(gòu)對于其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢的充分發(fā)揮具有不容忽視的作用。工程設(shè)計人員在進行連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中要嚴格控制墻體的平衡程度、墻體剛度以及墻體與墻肢的連接緊密程度。在進行連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時要應(yīng)用設(shè)計工具和專業(yè)計算系統(tǒng)進行輔助，明確結(jié)構(gòu)內(nèi)部各重要參數(shù)，確保參數(shù)的精準度。

4.6? 剪力墻邊緣構(gòu)件設(shè)計

工程設(shè)計人員進行剪力墻邊緣構(gòu)件設(shè)計的過程中，邊緣構(gòu)件的形態(tài)設(shè)計是比較關(guān)鍵的控制要點。剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件的設(shè)計方案要根據(jù)建筑施工現(xiàn)場環(huán)境和剪力墻施工技術(shù)的應(yīng)用進行制定，在設(shè)計過程中要將剪力墻邊緣構(gòu)件按照作用類型進行分類劃分，此外，邊緣構(gòu)件設(shè)計還與墻體箍筋情況、配筋數(shù)量以及剪力墻墻肢的實際長度進行設(shè)計，進而通過對剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)格參數(shù)和形態(tài)控制，實現(xiàn)邊緣構(gòu)件的完善設(shè)計。如果在鋼筋配置中，約束構(gòu)件對于剪力墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)存在約束，設(shè)計人員要適當調(diào)整墻體剛度，降低整體剛度，優(yōu)化邊緣構(gòu)件對于結(jié)構(gòu)的約束性能。

5? 結(jié)語

綜上所述，在整個建筑工程的項目當中，剪力墻對于建筑物的整體性能有著非常重要的影響，故在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有必要對各類型剪力墻的受力情況、剪力墻結(jié)構(gòu)體系的布置原則及其構(gòu)件設(shè)計原則等進行深入了解，從工程實踐入手對設(shè)計方案進行持續(xù)優(yōu)化和調(diào)整，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全及各項性能均能達到預期設(shè)計目標。

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