現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

寇蕾

遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110005

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)的使用對于提升整體建筑的穩(wěn)定性有非常大的幫助。建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整體建筑的安全，應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)，能使建筑在水平和垂直方向的荷載承受力得到有效保證，進(jìn)而使住宅的安全性得到提高，所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)加強(qiáng)對剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的有效研究[1]。

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)顯得更為簡潔、寬敞，但剪力墻不能進(jìn)行拆除或破壞，對室內(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)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1 基礎(chǔ)方案及承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)

按照建筑周邊的地質(zhì)環(huán)境及水文情況制定剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，明確周邊的建筑群分布及施工技術(shù)工藝，進(jìn)行合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)效果。設(shè)計(jì)人員需要在原本的基礎(chǔ)方案上進(jìn)行修訂與整改，按照建筑工程的建設(shè)環(huán)境，在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)框架中規(guī)劃好承重構(gòu)件，確保建筑主結(jié)構(gòu)能夠安全穩(wěn)定。在剪力墻承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)期間需要重點(diǎn)考慮墻體配筋率，剪力墻的豎向及水平分布筋的最小配筋率要在0.25%以上，部分框支剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋率則要保證高于0.3%。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要明確基礎(chǔ)方案的重要性，重點(diǎn)控制承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，選擇科學(xué)的方法確定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及工藝參數(shù)，避免承重構(gòu)件設(shè)計(jì)誤差帶來的質(zhì)量隱患，提高設(shè)計(jì)方案的可行性[2]。

2.2 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受壓區(qū)的高度，箍筋可對混凝土有效約束，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)表示柱對稱配筋計(jì)算的單邊鋼筋面積。本工程嚴(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；而對于一個(gè)方向長肢另一個(gè)方向短肢的墻體，在設(shè)計(jì)中如按照長肢墻進(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%。本工程地面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%。

2.3 墻肢的平面設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)包括多方面的內(nèi)容，其中最基本的就是墻肢的平面設(shè)計(jì)。為保證剪力墻結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量，在對墻肢平面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)平面的功能需求，對其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到保證，這樣才能更好地抗震、抗風(fēng)力。①墻肢平面的設(shè)計(jì)需保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心都在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，盡可能使樓層之間的位移比減小，使結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性得到有效的提高。②墻肢的平面設(shè)計(jì)需保證是雙向的，如果是單向，結(jié)構(gòu)的抗震性就會(huì)受到限制，而且結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性也較差，雙向設(shè)計(jì)墻肢平面，結(jié)構(gòu)才會(huì)進(jìn)一步穩(wěn)固。③由于是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在剪力墻的墻肢平面設(shè)計(jì)中，需使剪力墻之間保持對齊排列的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)之間形成整體的抗風(fēng)抗震水平體系，使結(jié)構(gòu)的效果得到更充分的發(fā)揮。

3 結(jié)語

城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高推動(dòng)著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，建筑的出現(xiàn)有效解決了土地資源緊張、城市人口密集等問題，但隨之而來的是對保障建筑穩(wěn)定性和安全性的需求，因此，探討建筑結(jié)構(gòu)剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)方案是十分有必要的。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須保證合理的經(jīng)濟(jì)成本和達(dá)標(biāo)的抗風(fēng)、抗震能力等基本原則，可以從優(yōu)化剪力墻平面分布、保證剪力墻延展度、盡量采用長度、厚度、剛度合理的剪力墻分布等方面進(jìn)行優(yōu)化。然而，目前建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化還面臨著優(yōu)化難度高、設(shè)計(jì)周期短等問題，為建筑設(shè)計(jì)師帶來了一定的挑戰(zhàn)。