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

錢子君

（深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司合肥分院，安徽合肥 230000）

0 引言

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用對(duì)房屋建筑抗震性的提高有重要意義，且實(shí)現(xiàn)了房屋內(nèi)部無(wú)柱、無(wú)梁，較為符合當(dāng)今大眾審美以及現(xiàn)代房屋建設(shè)的發(fā)展需要。因此我國(guó)建筑企業(yè)必須加強(qiáng)有關(guān)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，不斷提高剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，在原有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的改進(jìn)完善，從而進(jìn)一步提高房屋的穩(wěn)定性與抗震性，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，最終達(dá)到促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)發(fā)展的目的，這也是新時(shí)代下，國(guó)家社會(huì)對(duì)建筑行業(yè)提出的全新要求。

1 剪力墻的基本介紹與特點(diǎn)

1.1 定義

剪力墻結(jié)構(gòu)是指用墻板替代墻體的建筑方式，具體而言就是使用鋼筋混凝土墻板來(lái)替代原有框架的過(guò)程，無(wú)論是對(duì)建筑經(jīng)濟(jì)成本的降低還是建筑穩(wěn)定性的提高都有一定幫助，所以目前建筑企業(yè)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的使用頻率也越來(lái)越高，但凡事均有一個(gè)量，剪力墻結(jié)構(gòu)雖然有許多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可一旦應(yīng)用次數(shù)過(guò)多那么就會(huì)產(chǎn)生適得其反的效果，不僅無(wú)法保證建筑工程的質(zhì)量，建筑的使用壽命也會(huì)隨之影響。這就要求建筑企業(yè)在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)必須進(jìn)行嚴(yán)格的把控，只有這樣才能更好地發(fā)揮出剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)有的效應(yīng)。

1.2 特點(diǎn)

剪力墻憑借著其各種優(yōu)勢(shì)成為房屋建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于墻體的長(zhǎng)度、高度等都有著明確的規(guī)定要求，所以建筑企業(yè)必須遵循對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，這樣才能發(fā)揮出剪力墻的最大效應(yīng)。剪力墻的主要作用是提高建筑的安全性，剪力墻結(jié)構(gòu)的引入可以使得房屋承受大風(fēng)、地震等自然災(zāi)害的能力大大增強(qiáng)，十分符合以人為本的時(shí)代特點(diǎn)，對(duì)房屋建筑安全性的提高有著重要作用，另外剪力墻還有著無(wú)外露構(gòu)建、整體較為美觀等優(yōu)點(diǎn)。而剪力墻的缺點(diǎn)則是對(duì)建筑的空間的要求較高、鋼材的消耗多、不易進(jìn)行拆除等。

1.3 設(shè)計(jì)原則

雖然目前剪力墻在我國(guó)房屋建筑中得到了廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)運(yùn)用中還是存在些許問(wèn)題，導(dǎo)致剪力墻技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果不佳，所以設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格按照規(guī)定流程準(zhǔn)則進(jìn)行，這對(duì)剪力墻運(yùn)用效率的提升有著重大幫助。首先要做的就是對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體考慮，另外剪切變形的出現(xiàn)主要是由豎向構(gòu)件決定的，所以對(duì)于剪力墻的數(shù)量要進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止出現(xiàn)因剪力墻數(shù)量不合理而引發(fā)的變形。其次便是要保證剪力墻的連梁高跨比必須在2.5以上，這樣才能保證連梁的穩(wěn)定。剪力墻作為新興的建筑技術(shù)，建筑企業(yè)在進(jìn)行運(yùn)用的過(guò)程中更需謹(jǐn)慎認(rèn)真，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行建筑方案的制定以及剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這對(duì)建筑工程質(zhì)量的提高有重要意義。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1 墻面的規(guī)劃

剪力墻的抗震烈度是影響墻體剛韌性的主要因素，當(dāng)抗震烈度過(guò)大時(shí)，墻體的剛韌性就會(huì)較低，這就要求設(shè)計(jì)人員需對(duì)墻體的抗震烈度進(jìn)行一個(gè)合理的規(guī)劃，將其保持在一定的范圍內(nèi)，從而有效保證剪力墻的剛韌性，這對(duì)墻面穩(wěn)定性的提高有著很大幫助。此外，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行墻面規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮影響墻面質(zhì)量的種種因素外，還需對(duì)工程的預(yù)算進(jìn)行充分考慮，將工期、材料、技術(shù)等納入考慮范圍，進(jìn)而將有限的資金發(fā)揮出最大的價(jià)值，在實(shí)際施工中做好一系列的安全防范措施，時(shí)刻將員工的生命安全放在首位。

2.2 墻體的配筋

鋼筋作為剪力墻結(jié)構(gòu)中不可或缺的重要組成，鋼筋的配置將直接影響剪力墻的最終質(zhì)量，因此進(jìn)行科學(xué)合理的墻體配筋是十分必要的。通常情況下，鋼筋含量的最小值是有著明確規(guī)定的，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行墻體配筋時(shí)需在最小值之上進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定最終的鋼筋含量。在進(jìn)行鋼筋的選擇時(shí)設(shè)計(jì)人員還要對(duì)鋼筋的性質(zhì)進(jìn)行充分的考慮，如強(qiáng)度、直徑等，從而實(shí)現(xiàn)在滿足規(guī)定要求的同時(shí)節(jié)約鋼筋材料。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的承壓能力，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)脑黾优浣盥?，但切不可盲目增加剪力墻的配筋含量，防止出現(xiàn)因剪力墻自身結(jié)構(gòu)過(guò)重而影響其抗震性的情況。

2.3 平面布置與結(jié)構(gòu)布置

2.3.1 平面布置

平面布置是剪力墻設(shè)計(jì)中所需提前做好的必備工作，平面布置工作如果沒(méi)有到位，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，進(jìn)而造成剪力墻的剛度與承載力平面的不合理，不僅影響后續(xù)的設(shè)計(jì)建造工作，還會(huì)導(dǎo)致平面墻的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)，保證整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的規(guī)范性，切忌因貪圖省事而忽略某些步驟流程，只有這樣才能最終保證剪力墻的設(shè)計(jì)可以滿足房屋建筑的需要。

2.3.2 結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置所包含的方面較多，主要有電梯周圍的落地剪力墻等，為了防止出現(xiàn)因布置不當(dāng)而造成的剪力墻承載力減弱進(jìn)而引發(fā)局部變形的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)布置，此外還需注意許多施工中的細(xì)節(jié)，如樁基部分施工完成后必須及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)，地下室設(shè)置素混凝土地面等，這樣才能有效保證整個(gè)工程的質(zhì)量。有關(guān)結(jié)構(gòu)布置所需注意的方面較多，這就需要設(shè)計(jì)者對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行全方面的考慮，只有這樣才能保證制定出的結(jié)構(gòu)布置科學(xué)合理，從而有效提高整個(gè)建筑的質(zhì)量水平。

2.4 剪力墻的數(shù)量

剪力墻的數(shù)量一直是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需考慮的重要因素，剪力墻的數(shù)量只有在規(guī)范要求的范圍內(nèi)才能最大限度發(fā)揮出剪力墻的效應(yīng)，或多或少都會(huì)造成剪力墻的實(shí)際應(yīng)用效果較差，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)剪力墻的數(shù)目以及位置進(jìn)行一個(gè)合理的分析，從而在保證抗震性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。剪力墻的數(shù)量并不是越多越好，過(guò)多的剪力墻不僅會(huì)增加資金的使用，還會(huì)使整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度過(guò)大，從而導(dǎo)致實(shí)際的防震效果較差。

2.5 截面厚度與墻肢長(zhǎng)度

截面厚度同樣是影響剪力墻應(yīng)用效果的重要因素，目前房屋剪力墻抗震等級(jí)一般為三級(jí)，為了達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，不同部位的剪力墻對(duì)于厚度的要求也有著不同規(guī)定，如一字型剪力墻的底部厚度不應(yīng)小于180mm，而一般剪力墻的底部厚度則不應(yīng)小于160mm，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)剪力墻的部位進(jìn)行適當(dāng)選擇，這樣才能使得剪力墻達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。另外剪力墻也不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，一般不得大于8m，且為了保證剪力墻的延展性往往還會(huì)采取許多額外的防護(hù)措施，由此足以見(jiàn)得剪力墻截面厚度與墻肢長(zhǎng)度的重要性。

3 建筑設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

3.1 大墻肢的處理

剪力墻的功能使其必須要有一定的延性，當(dāng)高度比大于3時(shí)，剪力墻就會(huì)具有延性高的特點(diǎn)。當(dāng)出現(xiàn)大墻肢時(shí)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)時(shí)往往就會(huì)利用大墻肢來(lái)承載建筑，這樣一旦出現(xiàn)如地震等突發(fā)情況時(shí)，大墻肢便會(huì)首先遭到破壞，進(jìn)而引發(fā)小墻肢的損壞，最終導(dǎo)致整個(gè)墻體的坍塌?；谶@種問(wèn)題，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如果出現(xiàn)較長(zhǎng)的大墻肢時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行來(lái)對(duì)其進(jìn)行妥善處理，這樣才能做到建筑抗震性的真正提高。具體方法有將大墻肢分解為多個(gè)小墻肢，通過(guò)設(shè)置混凝土墻提高配筋性能等。

3.2 剪力墻的開(kāi)洞

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們對(duì)于建筑的舒適性以及美觀度有了許多新的要求，為了更好地滿足人們的需要，建筑中的額外功能也是越來(lái)越多，隨著建筑功能的逐漸增多，為了更好地滿足這些功能，對(duì)剪力墻進(jìn)行開(kāi)洞是十分必要的，如電梯口通道的預(yù)留。剪力墻的開(kāi)洞可以有效降低剪力墻的剛度，對(duì)整體結(jié)構(gòu)剛度的均勻有著很大幫助，此外，為了更好地完成剪力墻的開(kāi)洞，在對(duì)那些長(zhǎng)度較長(zhǎng)的墻肢開(kāi)洞時(shí)還需在墻肢之間建立適當(dāng)?shù)倪B梁，只有根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能建造出最適合當(dāng)?shù)厍闆r的建筑，這也是建筑設(shè)計(jì)師的職責(zé)所在。

3.3 剪力墻的連梁

剪力墻在構(gòu)建中常因水平荷載的原因發(fā)生墻肢變形，進(jìn)而造成連梁產(chǎn)生內(nèi)力，而連梁端部的內(nèi)力則會(huì)起到減少變形內(nèi)力的作用，所以連梁對(duì)于剪力墻而言是十分重要的。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須將連梁?jiǎn)栴}作為一個(gè)重要的考慮因素，尤其是當(dāng)墻段較長(zhǎng)時(shí)，避免連梁超筋現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)連梁超筋現(xiàn)象出現(xiàn)后也無(wú)須慌張，可以通過(guò)降低連梁的截面高度或是放棄使用該連梁的方式來(lái)解決問(wèn)題。連梁?jiǎn)栴}雖有處理方法，但問(wèn)題的避免遠(yuǎn)比問(wèn)題的解決要更加簡(jiǎn)單有效，這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)連梁進(jìn)行充分考慮，這對(duì)連梁?jiǎn)栴}的避免以及剪力墻質(zhì)量的提高有重要意義。

4 結(jié)語(yǔ)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)建筑建造提出了許多新的要求，施工企業(yè)只有通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的引用以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化來(lái)不斷提高建筑質(zhì)量，才能避免被時(shí)代所淘汰。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將直接決定其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用效果，因此，設(shè)計(jì)者必須重視其剪力墻的相關(guān)設(shè)計(jì)工作，嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定與設(shè)計(jì)原則，只有這樣才能確保剪力墻布置的科學(xué)合理，對(duì)建筑抗震性的提高以及建筑成本的降低都有著重要作用。加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑企業(yè)根據(jù)當(dāng)今建筑行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)以及社會(huì)的需要所做出的必然選擇，將直接關(guān)乎著建筑企業(yè)的未來(lái)發(fā)展，理應(yīng)引起建筑企業(yè)的廣泛關(guān)注與高度重視。