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)用分析

范壘

摘? 要：建筑工程隨著科技的的發(fā)展有個(gè)更大的空間發(fā)展，然而，隨著房地產(chǎn)市場(chǎng)的高速發(fā)展，越來越多的開發(fā)商對(duì)建筑的經(jīng)濟(jì)成本提出了要求，這就使得設(shè)計(jì)師必須采取良好的措施減少鋼筋混凝土用量的同時(shí)保證建筑的承重能力和穩(wěn)定性。因此，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻設(shè)計(jì)方案、尋找合適的力學(xué)結(jié)構(gòu)是當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重。基于此，本文主要探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

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

引言

隨著我國建筑施工水平的不斷提升，建筑工程項(xiàng)目遍布城市的各個(gè)區(qū)域，建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大。當(dāng)前常應(yīng)用的建筑施工形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，這是由于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為靈活，能夠滿足建筑工程項(xiàng)目不同的使用要求。

1剪力墻結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)

剪力墻又稱抗震墻，該結(jié)構(gòu)形式由于在承受外力的情況下所受側(cè)向變形小，承載力大，延展性較好，因此其抗震性能比較好。但是剪力墻結(jié)構(gòu)形式在進(jìn)行平面布置時(shí)會(huì)有一定局限性，其間距較小，空間會(huì)顯得稍微局促，因而廣泛應(yīng)用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑應(yīng)用較少。另外，剪力墻結(jié)構(gòu)由于承受豎向力和水平力的能力較大，且橫向剛度大，因而建筑物建造的層數(shù)、高度要比框架結(jié)構(gòu)更多、更高。由于剪力墻結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有梁、柱等外露與凸出部分，室內(nèi)空間會(huì)顯得更為簡(jiǎn)潔、寬敞，但剪力墻不能進(jìn)行拆除或破壞，對(duì)室內(nèi)布局無法自行改造。隨著短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，室內(nèi)布局改造的靈活性得到增加，但有試驗(yàn)研究表明該布置是以降低整個(gè)結(jié)構(gòu)受力性能為代價(jià)的，雖然降低幅度較小，但在設(shè)計(jì)中還需根據(jù)建筑物整體情況慎重選擇。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)基本原則

2.1保證合理的經(jīng)濟(jì)成本

實(shí)際工程設(shè)計(jì)過程中，必須采取合理的結(jié)構(gòu)，減少不必要的成本浪費(fèi)。例如剪力墻設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能處于水平或垂直平面，減少突起、拐彎等情況，建筑平面的長(zhǎng)度和寬度也應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，降低施工困難度，從而降低施工成本。不規(guī)則、不規(guī)范的剪力墻設(shè)計(jì)不僅會(huì)增加施工成本，也會(huì)帶來質(zhì)量檢測(cè)成本的提高，建筑后續(xù)的優(yōu)化和修繕措施成本也會(huì)顯著增多。因此，控制經(jīng)濟(jì)成本是結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)計(jì)的原則之一，標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化設(shè)計(jì)是保證合理經(jīng)濟(jì)成本的關(guān)鍵。

2.2保證合理的設(shè)計(jì)基本布局

合理的布局便于施工，并且是保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。主要有以下基本標(biāo)準(zhǔn)：首先，保證剪力墻的走向與高層建筑軸線平行或垂直，并且需要保證墻體四周抗側(cè)移能力相近，保證建筑結(jié)構(gòu)的抗地震能力;其次，應(yīng)保證剪力墻在垂直方向的分布均勻，隨著樓層的升高需要調(diào)整剪力墻的分布位置及其厚度，避免出現(xiàn)承重能力突變?cè)斐蓸求w坍塌;最后，應(yīng)綜合利用各種形式的剪力墻結(jié)構(gòu)，保證一般剪力墻與短肢剪力墻交叉使用，形成高抵抗外界影響的穩(wěn)定體系。

2.3抗風(fēng)抗震動(dòng)能力達(dá)標(biāo)

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)最基本的要求是其安全性，即需要保證在大風(fēng)、地震等情況下住宅的穩(wěn)定性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，只有抗風(fēng)、抗震動(dòng)能力達(dá)標(biāo)才能保證居住人員的生命安全。首先需要保證剪力墻的抗側(cè)移能力，通常用施加的水平壓力與造成的水平位移之比來衡量，抗側(cè)移能力越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越強(qiáng);其次需要保證剪力墻的抗扭轉(zhuǎn)效應(yīng)能力，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是指由于平面分布不規(guī)則導(dǎo)致的樓層最大層間位移大于樓體兩端的層間水位移，如果剪力墻結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)效應(yīng)能力弱會(huì)導(dǎo)致地震來臨時(shí)樓體出現(xiàn)明顯扭轉(zhuǎn)，造成巨大的安全隱患。

3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

3.1剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)

3.1.1配筋

建筑工程剪力墻地面以上水平鋼筋于外側(cè)放置，豎向鋼筋于內(nèi)側(cè)放置，地下部分墻體配筋經(jīng)過簡(jiǎn)化計(jì)算由豎向筋控制，可將地下部分墻體水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)，以此來增大計(jì)算墻體的高度。

3.1.2邊緣構(gòu)件

設(shè)置邊緣構(gòu)件剪力墻會(huì)提高約40%的極限承載力，增大20%的耗能能力，并使墻體穩(wěn)定性增加。剪力墻邊緣構(gòu)件通常分為三種，即約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件及特殊邊緣構(gòu)件。剪力墻抗震延性設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)構(gòu)造措施：一是限制墻肢軸壓比;二是底部墻肢軸壓比達(dá)到一定限值后，墻肢兩端設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。約束邊緣構(gòu)件內(nèi)的縱筋可有效減小墻肢相對(duì)受壓區(qū)的高度，箍筋可對(duì)混凝土有效約束，提高混凝土極限應(yīng)變值，從而保證墻肢在地震作用下具有良好的塑性變形能力。在剪力墻邊緣構(gòu)件設(shè)置中，可根據(jù)SATWE軟件計(jì)算配筋結(jié)果和暗柱配筋，此時(shí)表示柱對(duì)稱配筋計(jì)算的單邊鋼筋面積。建筑工程嚴(yán)格按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，短肢剪力墻控制配筋率在加強(qiáng)區(qū)取1.2%，在一般部位取1.0%;小墻肢其受力性能較差，應(yīng)對(duì)軸壓比進(jìn)行控制，宜按照框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，并對(duì)其縱向鋼筋配筋率在加強(qiáng)區(qū)取1.2%，在一般部位取1.0%來進(jìn)行控制;而對(duì)于一個(gè)方向長(zhǎng)肢另一個(gè)方向短肢的墻體，在設(shè)計(jì)中如按照長(zhǎng)肢墻進(jìn)行暗柱配筋并不恰當(dāng)，這時(shí)可采用以下兩種方法：第一，在計(jì)算中，另一方向短肢不計(jì)入剛度，配筋對(duì)該方向短肢的影響可不考慮;第二，在計(jì)算中，將短肢計(jì)入剛度，配筋對(duì)該方向短肢的不利影響予以考慮。建議該短肢配筋率在加強(qiáng)區(qū)取1.0%，一般部位取0.8%。建筑工程地面1～5層設(shè)置了約束邊緣構(gòu)件，6層以上為構(gòu)造邊緣構(gòu)件，配筋率約在0.50%～1.00%。

3.2剪力墻結(jié)構(gòu)水平鋼筋的連接設(shè)計(jì)

對(duì)于剪力墻水平鋼筋連接過程，施工人員一般會(huì)選用預(yù)留U型鋼筋連接方式，這樣才能提高剪力墻水平鋼筋施工的可操作性，給施工人員提供了良好的便利，降低了施工的難度。然而，在實(shí)際操作過程中，如果施工人員在進(jìn)行墻體吊裝施工中發(fā)現(xiàn)疊合板兩側(cè)預(yù)留的鋼筋產(chǎn)生“打架”現(xiàn)象，那么就要采取針對(duì)性的措施進(jìn)行及時(shí)解決，如果置之不理，那么就會(huì)給施工工期、施工質(zhì)量帶來不利影響。因此，如果發(fā)生預(yù)留鋼筋“打架”現(xiàn)象，那么施工人員就要將原有的預(yù)留U型鋼筋連接方式轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)留直線錨固方式。然而，在使用預(yù)留直線錨固方式時(shí)，施工人員需要保持一定的錨固長(zhǎng)度，這樣就會(huì)使得混凝土現(xiàn)澆區(qū)域面積產(chǎn)生擴(kuò)大的現(xiàn)象。目前，對(duì)于這個(gè)問題而言，部分建筑企業(yè)選擇在梁底部鋼筋的外圍再插入一排鋼筋，這樣就能降低鋼筋在澆筑過程中產(chǎn)生位移現(xiàn)象的可能性，從而就能提高柱內(nèi)混凝土、外部附加鋼筋之間的咬合能力，不會(huì)產(chǎn)生錨固長(zhǎng)度縮短的現(xiàn)象，提高了預(yù)制構(gòu)件之間的抗滑移摩擦能力，給剪力墻施工作業(yè)帶來了良好的積極影響。

結(jié)束語

綜上，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了進(jìn)一步強(qiáng)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就必須對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，根據(jù)分析論證對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行計(jì)算，以此科學(xué)配筋，合理布置剪力墻結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)剪力大墻肢處理，從而使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性得以提高，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，促進(jìn)我國建筑設(shè)計(jì)水平的發(fā)展。

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