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

李淑娟

摘 ?要：剪力墻結(jié)構(gòu)是目前建筑施工領(lǐng)域中非常普遍的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，其能夠有效提升整個(gè)建筑物框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，對(duì)建筑綜合施工質(zhì)量問題的影響非常顯著。目前來(lái)看，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工研究也在不斷增多。對(duì)此，為進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)施工綜合水平，簡(jiǎn)要分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，希望可以為建筑施工提供幫助。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);剪力墻結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)位置

引言

剪力墻結(jié)構(gòu)作為目前建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較常使用的形式，具有抗側(cè)剛度大、抗震性好等特征，尤其是對(duì)于現(xiàn)階段的高層建筑來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用能夠確保建筑的穩(wěn)定性和安全性，提高建筑的實(shí)用價(jià)值。本文就重點(diǎn)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)用加以說(shuō)明，希望可改善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，豐富建筑實(shí)用性能。

1剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，承受著豎向壓力和其平面作用下的水平剪力的雙重力量。剪力墻的寬度和高度較大，但厚度相對(duì)較小，這使得剪力墻具備幾何特性以及不同于其他結(jié)構(gòu)的受力特征。由于剪力墻厚度較小，相當(dāng)于板的厚度，所以如果單獨(dú)使用，在地震災(zāi)害下，很容易因剛度不足引起結(jié)構(gòu)變形、斷裂等問題。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除要考慮增大剪力墻剛度外，還需對(duì)彈性變形能力和抗震性進(jìn)行綜合分析，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)種類和規(guī)模，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。通常情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以延性彎曲型為主。

2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類

2.1整體墻

剪力墻結(jié)構(gòu)自身具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，而且抗拉和抗壓能力都比較強(qiáng)，整體墻孔洞比較大，但是數(shù)量少，部分墻體上并沒有設(shè)置孔洞，從受力方向上來(lái)看屬于豎向受力的情況。從水平結(jié)構(gòu)來(lái)看，較大的荷載會(huì)使剪力墻的高度和寬度擴(kuò)大，導(dǎo)致墻體界面出現(xiàn)變形的情況。整體墻截面雖然可能會(huì)出現(xiàn)變形，但是仍然是符合剪力墻標(biāo)準(zhǔn)的，墻體正面在應(yīng)力的影響下形成線性分布，使墻體始終保持安全性和穩(wěn)定性。

2.2小開口墻

小開口墻也是剪力墻結(jié)構(gòu)中比較常用的一種模式，剪力墻的孔洞面積如果不斷變大的情況下就會(huì)形成小開口墻。從墻體的水平結(jié)構(gòu)來(lái)看，荷載的壓力會(huì)導(dǎo)致小開口剪力墻結(jié)構(gòu)受到影響，使得墻體截面存在正應(yīng)力，而這些正應(yīng)力的分布呈現(xiàn)規(guī)范性，屬于偏離直線分布。這種力的分布方式，會(huì)使剪力墻的局部彎應(yīng)力與主應(yīng)力之間互相疊加，如果這種疊加力不產(chǎn)生反彎點(diǎn)的情況下，小開口剪力墻形成。

2.3聯(lián)肢墻

聯(lián)肢墻與小開口墻相似，都是孔洞比較大的墻體，如果開孔連接位置強(qiáng)度比墻肢小時(shí)，水平荷載將導(dǎo)致剪力墻連接位置出現(xiàn)反彎點(diǎn)的情況。這種結(jié)構(gòu)中每個(gè)墻肢都是獨(dú)立的個(gè)體，并獨(dú)立發(fā)揮作用。而這些獨(dú)立的墻肢個(gè)體進(jìn)行連接就會(huì)形成剪力墻，這種剪力墻也被稱為聯(lián)肢墻。

2.4壁式框架墻

建筑剪力墻中孔洞最大的墻體為壁式框架剪力墻，墻體的孔洞越大，墻肢的獨(dú)立性越強(qiáng)，如果孔洞連接位置強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出墻肢時(shí)，剪力墻的受力情況也會(huì)發(fā)生變化。壁式框架墻與框架結(jié)構(gòu)墻體具有相似性，在負(fù)荷的情況下截面會(huì)出現(xiàn)彎矩的情況，而且建筑內(nèi)墻還可能會(huì)引起比較多的反彎情況。

3建筑設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

3.1剪力墻的規(guī)劃布置

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要參照空間特點(diǎn)展開合理布局，一般情況下，如果是高層建筑，會(huì)采用雙向剪力墻結(jié)構(gòu)，確保兩側(cè)剪力墻剛度的均衡性，減少水平位移的產(chǎn)生，避免剪力墻在外界荷載作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。剪力墻的水平地震作用力較大，自振周期短，結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性很容易受到影響。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需考慮到力的平衡，可通過(guò)減小剪力墻厚度，或者增加剪力墻之間的間距，來(lái)降低水平地震作用力帶來(lái)的影響，防止位移、斷裂等問題的出現(xiàn)。同時(shí)上述操作也能夠降低剪力墻自重，削弱建筑結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載。如果剪力墻設(shè)計(jì)中存在較大洞口，洞口位置要保證在一條線上?？紤]到墻體結(jié)構(gòu)受力情況，應(yīng)展開應(yīng)力的科學(xué)劃分，確保兩者均衡性、對(duì)稱性。底部結(jié)構(gòu)如果設(shè)置框架支撐層，落地剪力墻的數(shù)量要在上部剪力墻數(shù)量的一半以上。剪力墻設(shè)計(jì)中，需充分考慮抗震性能要求，避免樓板平面等結(jié)構(gòu)因變形發(fā)生危險(xiǎn)。

3.2確定剪力墻墻肢長(zhǎng)度

確定剪力墻墻肢長(zhǎng)度時(shí)，首先應(yīng)考慮滿足建筑功能的要求，其次是剪力墻墻肢長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)也不能太短，確定原則是，盡可能布置長(zhǎng)墻，少布置短墻。當(dāng)墻肢長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，受彎后產(chǎn)生的裂縫寬度會(huì)較大，墻體的配筋容易拉斷，因此墻段的長(zhǎng)度不應(yīng)過(guò)大，墻肢長(zhǎng)度宜控制在8m以內(nèi);當(dāng)墻肢長(zhǎng)度很短時(shí)，可能形成短肢剪力墻，短支剪力墻的出現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致多樓層出現(xiàn)反彎點(diǎn)，受力發(fā)生改變，逐漸接近異形柱的狀態(tài)，抗震性能較差。所以為保障建筑的安全性，不會(huì)將其應(yīng)用在地震區(qū)域內(nèi)，且不得采用全短肢的剪力墻的結(jié)構(gòu)。

3.3剪力墻連續(xù)梁方案

連續(xù)梁指的是剪力墻中連接墻肢結(jié)構(gòu)的梁，具有跨高比小、連接墻肢剛度大等特點(diǎn)。連續(xù)梁除起到連接作用外，還具有較為明顯的支撐作用，能夠有效抵抗地震荷載、風(fēng)荷載帶來(lái)的影響，一旦連續(xù)梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，建筑結(jié)構(gòu)也將受到較大影響。所以在設(shè)計(jì)中需結(jié)合實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)連續(xù)梁施工方案，增大其剛度，保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在工程實(shí)際設(shè)計(jì)中，剪力墻連續(xù)梁的設(shè)計(jì)宜按“強(qiáng)墻肢弱連續(xù)梁”原則進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，為了提高連續(xù)梁的延性，通常情況是對(duì)于跨高比較小的連續(xù)梁內(nèi)宜設(shè)置交叉斜筋，交叉斜筋的走向與主拉應(yīng)力的走向一致，目的是抵抗彎剪作用下主拉應(yīng)力的變化，從而控制應(yīng)力變化產(chǎn)生的裂縫問題。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相較于傳統(tǒng)配筋連續(xù)梁具有更大優(yōu)勢(shì)，在提高剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性上起到了顯著作用。

3.4剪力墻墻體配筋的合理設(shè)置

在剪力墻結(jié)構(gòu)中鋼筋使用量較大，因此合理配置剪力墻鋼筋是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮的重要問題之一，通常情況下，墻體配筋是根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算得來(lái)的，但部分墻配筋是按照規(guī)范規(guī)定確定的，在剪力墻墻身配筋過(guò)程中建議在滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算的前提下，將墻體的水平、豎向分布鋼筋分別按墻體的外側(cè)、內(nèi)側(cè)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，這樣既滿足墻體承載力的要求，又能降低鋼材的用量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約鋼筋材料的目的。

3.5合理確定剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件

剪力墻布置完成后合理確定剪力墻邊緣構(gòu)件顯得尤為重要。設(shè)置剪力墻邊緣構(gòu)件目的是為了增加墻體的延性，增大耗能能力，從而進(jìn)一步降低其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震需求。剪力墻邊緣構(gòu)件一般指的是剪力墻中的暗柱或者端柱，暗柱一般位于墻肢平面的端部、轉(zhuǎn)角以及剪力墻開較大洞口后洞口兩邊位置。在剪力墻中設(shè)置邊緣構(gòu)件，既可提高墻體的承載力，又能提高墻體的延性。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑剪力墻的設(shè)計(jì)中存在多種剪力墻形式，不同剪力墻的應(yīng)用工程存在一定的區(qū)別，因此需要結(jié)合具體工程情況選擇合理的剪力墻。同時(shí)在剪力墻設(shè)計(jì)和施工中需要做好剪力墻位置、彎矩、延伸以及厚度等方面的處理，并做好人員的培訓(xùn)工作，保證剪力墻設(shè)計(jì)和施工的合理性。

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