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)用探究

許 濤

（安徽金江建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230000）

伴隨我國(guó)科技不斷發(fā)展，人們對(duì)于建筑空間的使用同時(shí)也提出更高要求，高層建筑逐漸增多，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用也愈加普遍。剪力墻自身?yè)碛兄T如施工快捷、高強(qiáng)度與剛度、結(jié)構(gòu)抗震性能佳等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)Σ煌ㄖ貏e是高層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性的要求充分滿足，因此，在現(xiàn)今我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻的應(yīng)用已經(jīng)成為不可或缺的一部分。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻泛指房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載和建筑豎向荷載（重力）的墻體，防止結(jié)構(gòu)剪切（受剪）破壞，又稱抗震墻，一般為鋼筋混凝土，其結(jié)構(gòu)體系能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)自身兼顧性能與穩(wěn)定性提供保障。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于其受力體系應(yīng)予以更大重視力度，通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土等材料合理應(yīng)用，促使其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性得到有效提升，從而令建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能要求得到充分滿足。

剪力墻結(jié)構(gòu)主要是由鋼筋混凝土墻板結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的建筑框架結(jié)構(gòu)，具有更高的側(cè)向剛度，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所受水平力形成更好制約，提高對(duì)建筑豎向荷載抗力限值。經(jīng)過(guò)諸多實(shí)踐表明，剪力墻結(jié)構(gòu)自身有效性優(yōu)劣對(duì)于建筑水平方向荷載能力、水平力、結(jié)構(gòu)屬性等方面控制有著最為直接的影響。在通常情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)自身具備一定抗震性，因此其能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中得以廣泛應(yīng)用［1］。

因此，在對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段當(dāng)中，設(shè)計(jì)師需合理布置結(jié)構(gòu)體系，并嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)受力途徑與相關(guān)剛度分配比例等開展設(shè)計(jì)工作。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)與分類

2.1 優(yōu)缺點(diǎn)

因普通剪力墻要求墻長(zhǎng)必須大于8倍墻厚，具有較大的側(cè)向剛度，故而能夠令建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗震能力得到有效提升，同時(shí)保證建筑整體安全穩(wěn)定性［2］。雖然剪力墻自身?yè)碛酗@著優(yōu)點(diǎn)，但其自身也有不可忽略的劣勢(shì)，例如剪力墻的間距不能過(guò)大，其平面布置不夠靈活，特別是針對(duì)較大空間設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的應(yīng)用會(huì)因其抗震受力間距限制而無(wú)法滿足大空間要求；其次建筑抗震設(shè)計(jì)中剪力墻自身強(qiáng)度受壓達(dá)到一定限值后便無(wú)法繼續(xù)增加，反而成下降趨勢(shì)，這點(diǎn)也要足夠重視。

2.2 分類

剪力墻結(jié)構(gòu)可分為整體墻、聯(lián)肢墻、框支剪力墻和壁式框架剪力墻。其中，整體墻是指沒(méi)有門窗洞口或只有少量很小的洞口（可忽略不計(jì)），窗洞口的面積之和不超過(guò)剪力墻側(cè)面積的15%，且洞口間凈距及孔洞至墻邊的凈距大于洞口長(zhǎng)邊尺寸。

聯(lián)肢墻是指剪力墻上開有一列或多列尺寸較大的洞口，相當(dāng)于通過(guò)洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢，其類型結(jié)構(gòu)通常是在剪力墻墻體開洞較多或洞口成列狀排列時(shí)應(yīng)用，剪力墻彎矩圖處同樣不會(huì)出現(xiàn)反彎等異常情況，但是其梁連接處會(huì)有較大發(fā)生突變幾率。

框支剪力墻是指為了獲得較大底層空間而采用框架結(jié)構(gòu)支撐上部剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻體系，具有底部剛度較弱，地震側(cè)移大，變形大等特點(diǎn)。

壁式框架剪力墻是指開洞較大，使得墻肢剛度較弱、連梁剛度相對(duì)較強(qiáng)時(shí)的受力特性已接近框架的剪力墻體系，這一類型剪力墻墻體具有較大開洞，并且其肢線自身剛度與墻體梁連接處剛度接近，其在通常情況下會(huì)伴有諸多異常狀況，其中以樓層處彎矩圖點(diǎn)突變極為顯著，其反彎點(diǎn)也同樣會(huì)在大部分樓層當(dāng)中顯現(xiàn)。

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

3.1 剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位高度

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位高度可取墻肢總共體高度的八分之一與底部二層的二者較大值，并且高度不能超高15cm，如若建筑剪力墻結(jié)構(gòu)與室內(nèi)為高度差異為0.6m，便需在剪力墻底部加強(qiáng)部位高度增加為：依照成熟計(jì)算增加二層，按照高度計(jì)算，不得大于（28-0.6）/8=3.425m這一范圍之內(nèi)。除此之外，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位高度取決于建筑高度和形式，針對(duì)低于七層的多層建筑這一高度規(guī)定可能存有較小偏差。另外，由于出自對(duì)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)底部截面受到重力荷載作用下軸壓比的考慮，其高度通常不會(huì)大于0.3，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件可根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行配筋，其配筋率最小限度不能低于0.25%?；谏鲜鰞?nèi)容得出，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位高度應(yīng)取建筑底部二層為最佳，從經(jīng)濟(jì)性亦或其自身功能角度上來(lái)看，二者之間皆無(wú)過(guò)大差異。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)約束邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)約束邊緣構(gòu)件長(zhǎng)度、配箍特性值、鋼筋縱向配筋方位、鋼筋縱向最小配筋率，應(yīng)取其長(zhǎng)度范圍內(nèi)部陰影部分箍筋最小直徑與最大間距值，在相關(guān)規(guī)定當(dāng)中明確指出，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，其設(shè)計(jì)需簡(jiǎn)單明了，易執(zhí)行。然而，在剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)約束邊緣構(gòu)件長(zhǎng)度范圍陰影外部分，箍筋或拉筋是否應(yīng)與陰影部分箍筋間距保持一致，其縱向又如何配筋卻尚未發(fā)布明確相關(guān)規(guī)定。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，剪力墻約束邊緣構(gòu)件長(zhǎng)度氛圍非陰影部分箍筋與拉筋應(yīng)采用以下方式。在設(shè)置箍筋，拉筋，箍肋縱向間距時(shí)，其間距不能大于間距分別為100mm與150mm，即為陰影部分與箍筋間距一致。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的形式數(shù)量設(shè)計(jì)

在剪力墻結(jié)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的是應(yīng)慎重選擇一些短肢結(jié)構(gòu)，這種短肢剪力墻雖然具有良好的靈活性，建筑結(jié)構(gòu)易于布置，但其本身的抗震性能不夠良好，盡管減輕了工程建筑的重量，但不能夠有效保證工程項(xiàng)目的安全穩(wěn)定性，因而設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行著重考慮和合理化應(yīng)用。同時(shí)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中需要體現(xiàn)出較強(qiáng)的針對(duì)性和個(gè)性化特點(diǎn)，尤其是在優(yōu)化相應(yīng)高層建筑的抗震性方面，更是需要以實(shí)際項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)，避免僅僅根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)處理。具體到抗震性能的優(yōu)化中，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的處理上還需要關(guān)注到各個(gè)參數(shù)的合理設(shè)置，比如地震傾覆力矩就需要充分考慮，確保整體結(jié)構(gòu)具備更強(qiáng)的穩(wěn)定性。在剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的是剪力墻并非越多越好，數(shù)量較多反而會(huì)可能對(duì)工程結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生一定的不良影響。因此需要結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)工程建筑項(xiàng)目要求的承載力和抗震能力，設(shè)計(jì)合適的剪力墻數(shù)量，最終達(dá)到剪力墻的穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合上文所述，通過(guò)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)深入探究，不難發(fā)現(xiàn)，剪力墻因其自身優(yōu)勢(shì)與廣泛適用范圍，其在建筑行業(yè)當(dāng)中受到人們廣泛歡迎與應(yīng)用，但是，現(xiàn)階段剪力墻自身結(jié)構(gòu)作用尚未得到最大化充分發(fā)揮，對(duì)于建筑質(zhì)量的保障也尚未達(dá)到最佳程度，若想切實(shí)將其自身能效得以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)需相關(guān)工作人員在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中對(duì)其加以精密計(jì)算，最大限度減少誤差。從而在促使其為建筑安全穩(wěn)定提供保障的同時(shí)，取得突破性成就。