論剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

苗遇霖

（天津中機(jī)建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司，天津 300381）

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過剪力墻在建筑中數(shù)量及位置的適當(dāng)調(diào)整，可以形成一種高效抵抗水平作用力的結(jié)構(gòu)體系。尤其在一些房屋高度較高的結(jié)構(gòu)中，采用剪力墻可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，并能獲得相對(duì)較低的綜合造價(jià)。因此，對(duì)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)用方法進(jìn)行適當(dāng)分析非常必要。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要原則

1.1 規(guī)則性

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要以區(qū)域的功能和用途及剪力墻設(shè)計(jì)的基本要求和原則為基礎(chǔ)，合理劃分建筑區(qū)域。建筑能夠形成多種不同的功能區(qū)，從而滿足住戶對(duì)建筑的個(gè)性化需求，增強(qiáng)建筑空間的功能性和布局的合理性。因此，在剪力墻設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)業(yè)主的實(shí)際需要和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，調(diào)整并優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而完善剪力墻設(shè)計(jì)，最大限度的展現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

1.2 連續(xù)性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)主要目的是保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度及強(qiáng)度，避免因剛度突變而導(dǎo)致側(cè)移問題的產(chǎn)生。不過在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要想達(dá)到上述目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員需在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中堅(jiān)持連續(xù)性原則，合理布置剪力墻結(jié)構(gòu)，降低剛度突變帶來的影響。此外，在設(shè)計(jì)中，還要對(duì)墻肢和墻體的高度予以綜合考量，運(yùn)用合理方式來增大剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，并通過混凝土澆筑等方式來優(yōu)化結(jié)構(gòu)的抗震性能，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。而對(duì)于抗震性能較高的結(jié)構(gòu)來說，要需加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)之間的連續(xù)性，就需要在設(shè)計(jì)中對(duì)剪力墻實(shí)施延伸處理，優(yōu)化其抗震性能。

1.3 延性原則

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需合理利用延性原則，該原則的有效應(yīng)用能夠增強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)延性設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到以下原則：1）強(qiáng)墻弱梁；2）強(qiáng)剪弱彎；3）限值墻肢軸壓比；4）設(shè)置邊緣構(gòu)件；5）做好底部加強(qiáng)部位；6）對(duì)連梁進(jìn)行特殊處理措施：比如采用降低連梁彎矩設(shè)計(jì)值的方法，使連梁實(shí)現(xiàn)彎曲屈服；采用限制連梁名義剪應(yīng)力的方法來推遲連梁的剪切破壞等措施；7）高度重視墻體設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的控制，當(dāng)墻體長(zhǎng)度控制在8m以內(nèi)，且高寬比大于2時(shí)，容易設(shè)計(jì)成彎曲破壞的延性剪力墻。如在設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)墻體本身較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)人員可采取有效措施科學(xué)處理墻體的翼緣，但須避免出現(xiàn)一字型剪力墻；設(shè)計(jì)中還可在部分截面設(shè)置洞口，將墻體分為若干段由弱連梁連接的性能良好的聯(lián)肢墻。

2 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

2.1 合理選擇合適的剪力墻結(jié)構(gòu)

由于建筑類型的不同，所選取的剪力墻種類也就有不同的側(cè)重點(diǎn)，不同剪力墻種類就有不同的優(yōu)勢(shì)。比如就短肢型的剪力墻來說，通常是指墻肢的長(zhǎng)度為厚度的四到八倍結(jié)構(gòu)的剪力墻，通常在建筑中所采用的有折線型、一字型等不同類型，根據(jù)不同建筑物的特點(diǎn)，應(yīng)該合理選擇不同種類的結(jié)構(gòu)形態(tài)。首先在建筑的設(shè)計(jì)中可以對(duì)墻體進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)，由于其類型比較多，可以進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而選擇出最合適高效的方案來，使得整個(gè)操作過程變得簡(jiǎn)單快捷，并促進(jìn)建筑物的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。其次根據(jù)不同平面的抗側(cè)剛度的需要進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，比如可以通過規(guī)劃使其組成一個(gè)中心，在建筑物中起到主要扛?jìng)?cè)力的作用，這樣不僅可以節(jié)省建筑設(shè)計(jì)中的費(fèi)用%提高施工效率，而且可以滿足施工單位對(duì)剛度和強(qiáng)度的要求。最后，由于不同建筑物的不同特點(diǎn)，在實(shí)際進(jìn)展的過程中會(huì)遇到各種各樣的問題來，因此需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，而短肢墻的數(shù)量在設(shè)計(jì)時(shí)可多可少，并且長(zhǎng)度可長(zhǎng)可短，可以根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)不用進(jìn)行墻體的更換就可以實(shí)現(xiàn)完美融合，因此在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中運(yùn)用此方法，可以大大提升建筑的效率。

2.2 墻體配筋的方式

剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中的主要承重結(jié)構(gòu)，墻體必須堅(jiān)固結(jié)實(shí)。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要充分考慮墻體的配筋方式，鋼筋是穩(wěn)固墻體的重要材料，科學(xué)而合理的鋼筋配置可以保證墻體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，能夠保證墻體不受外力影響而彎曲，遭到破壞，還能有效地提升剪力墻的抗震效果，這都與建筑的整體質(zhì)量水平息息相關(guān)。同時(shí)，配筋率問題也與建筑施工的成本有著直接的聯(lián)系，它關(guān)系著建筑施工項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)收益問題。設(shè)計(jì)人員按照配筋率，可以將縱向的鋼筋放置在剪力墻的墻體內(nèi)部，而外部使用橫向的鋼筋。這樣即可以滿足建筑施工的要求，也可以有效地減少墻體的配筋量。

2.3 優(yōu)化剪力墻連梁設(shè)計(jì)

連梁能夠連接墻肢，能確保墻肢在受到外力作用時(shí)不出現(xiàn)變形或超筋等問題，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量，這就要求剪力墻連梁的設(shè)計(jì)要不斷進(jìn)行優(yōu)化，因此在設(shè)計(jì)過程中要注重以下幾方面內(nèi)容：要根據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)，確保連梁高度符合工程要求，避免連梁因高度問題影響剪力墻質(zhì)量；連梁對(duì)剪力墻的抗震性能起著至關(guān)重要的作用，因此在對(duì)連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要注重連梁的抗震性，增強(qiáng)連梁的塑性；為了確保連梁具有良好的抗震性能，在設(shè)計(jì)之初就要對(duì)連梁的受力范圍進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，有效預(yù)防連梁出現(xiàn)超出荷載能力的現(xiàn)象。剪力墻如出現(xiàn)超出荷載能力的情況，相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，如可以采用鉸接的方式來處理，嚴(yán)格控制剪力墻荷載情況。

2.4 邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段常用的邊緣構(gòu)件主要有構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件兩種，需要在具體選擇應(yīng)用中根據(jù)不同需求詳細(xì)分析。構(gòu)造邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)與剪力墻結(jié)構(gòu)性能的發(fā)揮有著直接關(guān)系。而約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)則包含較多內(nèi)容，如暗柱設(shè)計(jì)、翼墻設(shè)計(jì)、端柱設(shè)計(jì)等。主要是通過磚混結(jié)構(gòu)來對(duì)結(jié)構(gòu)各柱體予以約束，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度。另外，約束構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性，能夠確保建筑在地震災(zāi)害中，不會(huì)出現(xiàn)較大層間位移或點(diǎn)位移，降低結(jié)構(gòu)變形問題帶來的影響。不過在約束構(gòu)件設(shè)計(jì)中，除了要遵循現(xiàn)有的規(guī)定要求，還應(yīng)對(duì)暗柱、翼墻及端柱邊緣構(gòu)件的尺寸及配筋率實(shí)行管控，這樣才能提升約束構(gòu)件的設(shè)計(jì)水平。在尺寸及配筋率的計(jì)算中，需要按照現(xiàn)有規(guī)范要求，選用合理的計(jì)算方式獲得較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，還需要充分考慮到抗震設(shè)計(jì)的不同要求，確保其能夠在不同抗震等級(jí)要求下具備理想匹配度，縱向鋼筋最小截面積得到靈活設(shè)計(jì)。

2.5 謹(jǐn)慎對(duì)待平面內(nèi)的搭接工作

從實(shí)際的應(yīng)用情況來看，剪力墻結(jié)構(gòu)需要起到梁柱的作用，因此在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，要保證同時(shí)兼顧梁和柱的功能，此外還要保證所構(gòu)建的剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定規(guī)律性，確保排列的方向是順著主軸方向的。在垂直方向上布置剪力墻，要體現(xiàn)一定的連續(xù)性，防止剛性弱化。如果在剪力墻上開洞，則要保證與設(shè)計(jì)規(guī)范相符合。不管是在設(shè)計(jì)還是應(yīng)用剪力墻的過程中，都應(yīng)該將剪力墻的功能考慮在內(nèi)。剪力墻的應(yīng)用不宜過多，在關(guān)鍵位置上使用才能充分發(fā)揮剪力墻的作用。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不能出現(xiàn)梁、柱與剪力墻連在一起的情況，這種設(shè)計(jì)會(huì)使剪力墻結(jié)構(gòu)力矩分散。在某些情況下如果必須這樣設(shè)計(jì)，可適當(dāng)加大剪力墻承載力，從而實(shí)現(xiàn)局部平衡的目標(biāo)。

2.6 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制措施

在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的過程中，為了能夠?qū)袅φw受力均衡性做出保證，應(yīng)當(dāng)施行科學(xué)合理的措施。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行的過程中，工程項(xiàng)目造價(jià)及建筑物安全性應(yīng)當(dāng)被放置在首要位置上，切實(shí)依據(jù)兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。除去上文中所說的問題之外，為了能夠?qū)⒔ㄖこ添?xiàng)目造價(jià)控制在一定范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)分析技術(shù)及原材料的應(yīng)用問題。在工程項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，科學(xué)合理的控制鋼材使用量，在不對(duì)建筑物運(yùn)行安全性造成任何形式影響的背景之下，盡可能降低建筑工程項(xiàng)目造價(jià)，是優(yōu)化建筑剪力墻設(shè)計(jì)方案的過程中，應(yīng)當(dāng)充分重視的問題。

3 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著重要地位。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在嚴(yán)格依據(jù)國家的相關(guān)規(guī)范，規(guī)程的規(guī)定，充分理解抗震概念設(shè)計(jì)及抗震性能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合日常實(shí)踐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)綜合考慮平面及豎向結(jié)構(gòu)規(guī)則性、滿足建筑使用功能的前提下，進(jìn)行剪力墻的合理設(shè)置，保證剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)際作用的充分發(fā)揮。