建筑工程設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

王秀龍，方國(guó)瑞

（無棣縣建筑設(shè)計(jì)院，山東 無棣251900）

1 引言

新的發(fā)展環(huán)境下，建筑工程項(xiàng)目呈現(xiàn)出高層化、集成化和大體量化的特點(diǎn)，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和安全性提出了更加嚴(yán)格的要求。剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用能夠在保證建筑主體穩(wěn)定、牢固的同時(shí)，延長(zhǎng)建筑的使用壽命。剪力墻結(jié)構(gòu)的形式眾多，適用于不同的地質(zhì)環(huán)境以及項(xiàng)目類型，設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要充分考慮各方面的影響因素，將剪力墻的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

2.1 剪力墻的概念

建筑工程領(lǐng)域的剪力墻也被稱為抗風(fēng)墻或結(jié)構(gòu)墻，在建筑主體結(jié)構(gòu)中的主要作用是承受風(fēng)力引發(fā)的水平荷載以及地震作用引發(fā)的豎向荷載，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剪切破壞。一般情況下，剪力墻采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以分為平面剪力墻和筒體剪力墻2 種形式。平面剪力墻一般被應(yīng)用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)或無梁樓蓋體系中。平面剪力墻包括現(xiàn)澆剪力墻和預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻，可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行強(qiáng)化，提升其穩(wěn)定性。筒體剪力墻常見于高層建筑或懸吊式建筑中，是由樓梯、電梯、輔助房的間隔墻圍成的墻體，采用的全部都是現(xiàn)澆墻體，強(qiáng)度和剛度優(yōu)于平面剪力墻，因此，能夠承受更大的水平荷載[1]。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下4 個(gè)方面：（1）具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性。建筑工程中的剪力墻一般都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)比框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和支撐能力，可以承受更大的荷載。（2）具備良好的規(guī)則性。建筑內(nèi)部空間有不同的使用功能，需要設(shè)計(jì)人員做好相應(yīng)的區(qū)塊劃分，實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)則化。這樣才能為后續(xù)的施工建設(shè)和空間維護(hù)提供便利。（3）具備較強(qiáng)的連續(xù)性。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)各區(qū)域進(jìn)行劃分，從水平或豎直方向來對(duì)各區(qū)域進(jìn)行維護(hù)，提升剪力墻的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)建筑格局的獨(dú)立分化，同時(shí)，也可以使建筑構(gòu)成一個(gè)完整體。（4）具備良好的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)比常規(guī)框架體系中的梁柱結(jié)構(gòu)，從建筑工程整體的角度分析，剪力墻結(jié)構(gòu)能夠節(jié)約資金和時(shí)間，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況確定剪力墻的具體類型，同時(shí)，還需要注意以下2 個(gè)方面的問題：（1）做好相關(guān)參數(shù)的調(diào)整與優(yōu)化。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要符合一些參數(shù)指標(biāo)的控制，設(shè)計(jì)人員需要從建筑工程的現(xiàn)實(shí)需求出發(fā)，對(duì)這些參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑整體的設(shè)計(jì)優(yōu)化。（2）做好連梁的調(diào)整工作。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻不能與連梁保持連接，否則，可能會(huì)導(dǎo)致剪力墻承受的應(yīng)力增大，影響結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和安全性。梁體的設(shè)計(jì)同樣會(huì)涉及與建筑頂部和地板的連接，在對(duì)其進(jìn)行調(diào)整的過程中，需要保證全面性，綜合考慮不同框架結(jié)構(gòu)對(duì)剪力墻的作用力，保障建筑工程施工的便利性[2]。

4 建筑工程設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

4.1 墻體受力分析

在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)做好墻體的受力分析：（1）需要將建筑結(jié)構(gòu)受到的作用力分為水平荷載、豎直荷載和其他荷載。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)受到的所有外力進(jìn)行分析，以保證設(shè)計(jì)方案的合理性。建筑承受的水平荷載主要包括風(fēng)荷載和地震荷載；豎向荷載主要包括建筑個(gè)結(jié)構(gòu)的自重，通過提高墻體豎向結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，能夠滿足建筑的承重需求。（2）需要明確剪力墻的受力情況與建筑材料存在密切聯(lián)系，在材料質(zhì)量水平和性能優(yōu)越的情況下，墻體的強(qiáng)度和韌性能夠得到顯著提升。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)從建筑實(shí)際需求出發(fā)，做好材料的合理選擇，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 墻體厚度設(shè)計(jì)

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要對(duì)其厚度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)在使用期間具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)參照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，做好建筑結(jié)構(gòu)的受力分析，確定最佳墻體厚度。一方面，如果剪力墻需要設(shè)置開洞，需要確保墻體厚度不小于邊緣構(gòu)件的寬度，以保證構(gòu)件在澆筑后與剪力墻形成整體，提高結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度。邊緣構(gòu)件的作用是提高剪力墻的水平剛度，減小墻體的位移。另一方面，在我國(guó)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)建筑剪力墻的最小厚度進(jìn)行了明確，如短肢剪力墻的最小厚度為18 cm，受力狀態(tài)下墻體的變形和位移不能超過10 cm 等。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案必須滿足這些基本要求[3]。

4.3 超限調(diào)整分析

在對(duì)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，在考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的同時(shí)，還要兼顧結(jié)構(gòu)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，做好結(jié)構(gòu)整體受力情況的分析和拆解，確保建筑主體結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的抗剪能力，并且依照受力分析結(jié)果，做好剪力墻負(fù)重的超限調(diào)整，這有利于延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命[4]。

4.4 墻體連梁設(shè)計(jì)

在建筑剪力墻結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樗胶奢d的影響，墻肢會(huì)發(fā)生一定的變形，在連梁中產(chǎn)生內(nèi)力，此時(shí)，連梁端部?jī)?nèi)力會(huì)影響連接墻體的變形及內(nèi)力，對(duì)墻肢變形問題進(jìn)行有效約束。從這個(gè)角度分析，連梁對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)非常重要。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)做好連梁?jiǎn)栴}的處理。以剪力墻連梁設(shè)計(jì)中常見的連梁超筋問題為例，主要是因?yàn)榧袅蜏p壓比無法很好地滿足相關(guān)要求，在墻段相對(duì)較長(zhǎng)的情況下，連梁中間段容易出現(xiàn)超筋問題。對(duì)于連梁超筋問題的處理，可以從實(shí)際情況出發(fā)，適當(dāng)削減連梁界面的高度，若連梁破壞不會(huì)對(duì)垂直方向的荷載產(chǎn)生巨大影響，可以就獨(dú)立墻肢在遭遇地震時(shí)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行分析，依照多次計(jì)算得到的最大應(yīng)力對(duì)墻肢配筋進(jìn)行計(jì)算，以避免出現(xiàn)連梁超筋的問題。

5 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，需要設(shè)計(jì)人員從施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及建筑結(jié)構(gòu)的受力情況出發(fā)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的作用，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。