介紹建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

趙林

【摘要】本文以建筑工程作為研究主題，選取與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的剪力墻結(jié)構(gòu)作為研究對象，重點(diǎn)探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用問題。具體論述中結(jié)合日常工作經(jīng)驗(yàn)對剪力墻結(jié)構(gòu)的主要特征與比較優(yōu)勢進(jìn)行了簡要介紹;然后從應(yīng)用的角度，對剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用進(jìn)行了具體分析。

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

中國的傳統(tǒng)建筑以木石結(jié)構(gòu)為主體，改革開放后，隨著向現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)型發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)主體轉(zhuǎn)向了鋼筋混凝土。當(dāng)前，我國建筑行業(yè)的發(fā)展已進(jìn)入到了穩(wěn)定期，無論從建設(shè)規(guī)模與資源投入方面觀察，建筑行業(yè)的整體發(fā)展正在向品質(zhì)化與綠色化的新階段轉(zhuǎn)型。下面以此為背景結(jié)合當(dāng)前的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)踐對主題展開討論。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)的主要特征及比較優(yōu)勢概述

建筑物中的剪力墻可承擔(dān)豎向荷載、抵抗水平荷載，隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的快速發(fā)展，新材料與新技術(shù)及新設(shè)備的普遍化推廣，對于這種剪力墻結(jié)構(gòu)的要求越來越高。從其主要特征方面觀察，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)突出了它在物理屬性層面的比較優(yōu)勢，具體如下：首先，剪力墻以其傳導(dǎo)豎向荷載的比較優(yōu)勢，凸顯了在自然災(zāi)害引發(fā)的荷載傳導(dǎo)方向的基本特征，如針對水力、風(fēng)力、地震力，就可以較好的起到阻抗作用。其次，剪力墻結(jié)構(gòu)以其特有的布置方式可以實(shí)現(xiàn)延性墻體的科學(xué)布置，并沿主軸實(shí)現(xiàn)抗震第二道防線，從而達(dá)到抗彎長度與抗脆性能。第三，剪力墻結(jié)構(gòu)固有的特點(diǎn)滿足了預(yù)埋階段的水電暗裝需求，有利于土建部分施工的裝配式施工，并在不同的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工部分，實(shí)現(xiàn)前期整體施工與后期分解施工。比如，現(xiàn)階段的建筑框架施工主要采用整體施工方式，而在內(nèi)部的陽臺(tái)外接與內(nèi)部梁體施工等方面，均可以采用分解式施工方式。大大地提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，增強(qiáng)了建筑施工環(huán)節(jié)的靈活機(jī)動(dòng)性。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

下面結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，主要從剪力墻墻肢、邊緣構(gòu)件、其它應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用分析。

2.1剪力墻墻肢方面的應(yīng)用分析

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)，并使其發(fā)揮充足的性能，就需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況，在平面上均勻的、兩個(gè)方向合理布置剪力墻的位置。經(jīng)驗(yàn)表明，墻肢過長或過短均會(huì)對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響，通常條件下，墻肢長度滿足高厚比大于4，且最長不超過8m。墻肢的厚度根據(jù)建筑高度盡量控制和建筑砌體厚度相同，這樣能滿足其美觀。盡量避免短肢剪力墻，現(xiàn)在建筑墻體普遍使用200mm砌體，墻體長度最優(yōu)選擇在1600mm（高厚比8）。并且盡可能設(shè)置翼墻端柱，避免一字墻，以增加剪力墻雙向剛度。剪力墻墻體一般布置在樓梯間、電梯間形成筒體，其他部位均勻布置，盡可能在建筑四角布置兩個(gè)方向的剪力墻，可適當(dāng)加厚，滿足整體指標(biāo)的控制。

2.2剪力墻邊緣構(gòu)件方面的應(yīng)用分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，需要通過設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的整體把握提高應(yīng)用效果。在剪力墻肢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，可以通過對剪力墻邊緣構(gòu)件的合理設(shè)計(jì)提高經(jīng)濟(jì)有效性。首先確定底部加強(qiáng)區(qū)范圍：從地下室頂板算起，取1/10房屋總高度和底部兩層的大值。一、二、三級(jí)剪力墻一般情況均要在底部加強(qiáng)區(qū)及其上一層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，四級(jí)剪力墻和一、二、三級(jí)剪力墻的其他部位設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。邊緣構(gòu)件有暗柱，端柱，翼墻三種方式;盡可能使用端柱，翼墻，避免暗柱形式的邊緣構(gòu)件，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)雙方向的剛度平衡。在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算配筋率時(shí)，可考慮剪力墻普通墻體水平鋼筋伸入邊緣構(gòu)件，滿足配筋率，節(jié)省鋼筋用量，優(yōu)化設(shè)計(jì)。合并接近的墻肢，滿足最小配筋率的前提下，減少鋼筋浪費(fèi)。剪力墻墻身中間部位應(yīng)力小，無設(shè)置邊緣構(gòu)件的必要，可設(shè)置扶壁以滿足梁的搭接。由于短肢墻的抗震性能較差，規(guī)范規(guī)定短肢剪力墻承擔(dān)的傾覆力矩大于30%時(shí)，稱為具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)，房屋最大適用高度降低。所以在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量避免短肢墻。

2.3其它方面的應(yīng)用分析

在其它應(yīng)用方面可以采用連梁設(shè)計(jì)、模型設(shè)計(jì)等方法。以連梁設(shè)計(jì)為例，它起著連接墻肢的作用，具有抗彎變形的能力，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需要對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)分析與計(jì)算，進(jìn)而確定其截面的最佳尺寸;同時(shí)，以此方法對跨高進(jìn)行具體數(shù)據(jù)計(jì)算。其中的關(guān)鍵在于對連梁剛度的有效控制，通常設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也表明剛度的控制往往會(huì)因設(shè)計(jì)時(shí)的綜合因素考慮而偏大，所以建議在實(shí)際的設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際施工中對剛度的折減經(jīng)驗(yàn)分析，提示相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)值，從而減少因設(shè)計(jì)可能造成的施工操作難度。目前也可以采用內(nèi)力向墻體的轉(zhuǎn)換方式達(dá)到解決該問題的目標(biāo)。需要注意的是，折減指數(shù)與防裂指數(shù)之間的正比例關(guān)系，折減指數(shù)控制在0.5以上，進(jìn)而為剪力墻連梁設(shè)計(jì)的有效性提供保障。

另外，在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，已經(jīng)引入了3ds MAX建筑與BIM設(shè)計(jì)建模技術(shù)，可以根據(jù)二維平面設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)換出3ds MAX模型并進(jìn)行具體的應(yīng)用分析;也可以直接根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，將各類要素的數(shù)據(jù)帶入BIM設(shè)計(jì)模型之中，運(yùn)用相關(guān)軟件完成應(yīng)用分析。

結(jié)語：

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅關(guān)系到建筑的安全性與實(shí)用性，它更多地呈現(xiàn)著現(xiàn)代建筑的功能特征。結(jié)合以上初步介紹與簡要分析可以認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)因其功能特性的顯著性，囊括了諸多配置要素，包括對整體建筑的承重功能、對不同工種安裝施工需要滿足的隱蔽功能、對自然災(zāi)害的防御功能、對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化功能等。因此，為了提升應(yīng)用的有效性，在后續(xù)的研究中應(yīng)該增強(qiáng)針對不同功能的專題研究，進(jìn)而為其未來的功能優(yōu)化提供經(jīng)驗(yàn)積累與理論支持。

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