楊亞鵬
(河北 滄州 061000)
剪力墻結(jié)構(gòu)的主要含義是指能夠有效承受風(fēng)荷載和具備抵御自然災(zāi)害的墻體結(jié)構(gòu),同時(shí)剪力墻還被稱之為抗風(fēng)墻和抗震墻,通過對剪力墻結(jié)構(gòu)的合理利用,能夠大幅度提升建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力,為后續(xù)使用階段的安全穩(wěn)定性提供了堅(jiān)實(shí)的保障。為了充分挖掘出剪力墻結(jié)構(gòu)的重要作用,設(shè)計(jì)人員則應(yīng)該在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中嚴(yán)格依照相關(guān)設(shè)計(jì)原則,同時(shí)對各種干擾因素實(shí)施全面考量,由此來構(gòu)建出科學(xué)完善的設(shè)計(jì)方案。
所謂剪力墻,主要是指依靠風(fēng)力或地動而引發(fā)的水平或豎向荷載,以此來提升建筑穩(wěn)定性和可靠性的墻體結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了借助其良好的抗震性能以及剛度來提升建筑的建熱度,這樣能夠有效避免建筑物由于風(fēng)力或地動等因素而造成的坍塌和損毀現(xiàn)象。通常情況下,剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會較高,而在寬度方面則較小,借助于剪力墻結(jié)構(gòu)的種種優(yōu)勢,使其在實(shí)際應(yīng)用中的范圍也越來越廣。為了更好地滿足消費(fèi)者的實(shí)際需求,確保建筑工程的施工質(zhì)量,借助剪力墻結(jié)構(gòu)來提升建筑的抗震性能,同時(shí)還可以對其整體結(jié)構(gòu)實(shí)施完善與優(yōu)化,使建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出優(yōu)秀的穩(wěn)定性,從而大幅度降低墻體的荷載,為建筑施工質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
剪力墻由于不同的分類方式有不同的種類。根據(jù)剪力墻是否開洞以及開洞的大小,可以將剪力墻分為四種--實(shí)體墻、整體小開口剪力墻、多肢剪力墻以及壁式框架剪力墻。除實(shí)體墻并不在墻體上開洞外,整體小開口剪力墻、多肢剪力墻以及壁式框架剪力墻,這三種類型的剪力墻均開洞,而這三種開洞的剪力墻則會再進(jìn)一步根據(jù)開洞的大小進(jìn)行分類。實(shí)體墻指的是不開洞或者開洞面積小于百分之十五的剪力墻。實(shí)體墻是不會產(chǎn)生反彎,沒有彎點(diǎn),能夠接受較大荷載,以曲型為主要的變形類型的剪力墻。整體小開口剪力墻是開洞面積占剪力墻整體面積大于百分之十五,以彎曲型為主要變形類型,同實(shí)體墻相同的不會產(chǎn)生反彎但是有一定幾率發(fā)生漸變的剪力墻。多肢剪力墻主要指墻體開洞面積很大或者開洞成列狀分布,與整體小開口剪力墻有一定類似性的剪力墻。壁式框架剪力墻主要指墻體開洞面積較大而且與框架結(jié)構(gòu)有一定類似,受其影響在剛度大小上墻肢線與連梁線一致或相似程度較高,有一定出現(xiàn)反彎點(diǎn)幾率的剪力墻。我們要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并在制造建筑物的過程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu),提高建筑質(zhì)量。
在對剪力墻實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保樓層之間的系數(shù)達(dá)到最小。為了能夠降低由于房屋本身重量過大而導(dǎo)致的房屋抗震性能下降等相關(guān)問題的發(fā)生概率,建筑企業(yè)會在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中針對剪力墻設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵循短肢剪力墻接受的第一振型底部地動傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地動傾覆力矩的比例小于百分之四十,確保樓層之間剪力系數(shù)能夠控制到最小,同時(shí)適量降低剪力墻的數(shù)量,在此前提下,大開間剪力墻,使剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度得到進(jìn)一步的提升,這樣做能夠有效減少工程的施工成本,為建筑工程項(xiàng)目創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利潤。
除了以上所述重點(diǎn),在對剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí),還應(yīng)嚴(yán)格遵照樓層之間最大位移和樓層高之比的設(shè)計(jì)原則,設(shè)計(jì)人員應(yīng)對樓層之間最大位移與樓層告知比實(shí)施高度重視,并依據(jù)實(shí)際的施工情況實(shí)施合理調(diào)整。相較普通建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形及剪切變形,通過對豎向構(gòu)建的合理利用能夠?qū)菍咏ǖ呐まD(zhuǎn)變形實(shí)施合理控制,在實(shí)際施工設(shè)計(jì)中建筑企業(yè)為了合理規(guī)劃剪力墻的數(shù)量,建筑樓層之間通常會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形,無法達(dá)到建筑層間位移的要求,對此,建筑企業(yè)應(yīng)對樓層之間的最大位移及樓層高之比的合理調(diào)整給予相應(yīng)關(guān)注,并加強(qiáng)監(jiān)測力度,盡可能減低樓層的扭轉(zhuǎn)變形情況,以此來提升建筑物的安全性和穩(wěn)定性。
在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整原則,確保剪力墻的跨高比大于2.5。一旦剪力墻的跨高比小于2.5 就會造成剪力和彎矩超過限額,降低建筑物的安全系數(shù)。但是當(dāng)剪力墻設(shè)計(jì)中剪力墻的跨高比太大也會造成危害,比如剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變化等,一旦剪力墻的跨高比達(dá)到5-6 時(shí),也同樣會造成剪力和彎矩超過限額。所以為了保證建筑物的安全系數(shù)和堅(jiān)韌程度,提高建筑物的質(zhì)量和建造建筑物的效率,控制建筑的成本,必須在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)避免剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限,遵照剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整原則。
第一,剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備良好的抗震性和抗風(fēng)性能,但是這其中也存在著相應(yīng)的不足之處,例如剪力墻結(jié)構(gòu)也存在一定概率的剪切變形情況,同時(shí)相較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于其復(fù)雜性可能會與施工設(shè)計(jì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏差,這些干擾因素都在不同程度上阻礙了剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的全面發(fā)揮,因此,在設(shè)計(jì)人員對剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)對建筑物的整體結(jié)構(gòu)實(shí)施全面深入的分析研究,并依據(jù)實(shí)際的施工情況和建筑物的性能特征,構(gòu)建出科學(xué)完善的設(shè)計(jì)方案,為全面挖掘出剪力墻結(jié)構(gòu)的重要價(jià)值奠定根基。第二,在對剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注重新型施工材料和施工工藝的合理運(yùn)用,在控制施工成本的基礎(chǔ)之上,對相應(yīng)資源實(shí)施合理分配。第三,建造剪力墻的主要目的是為了能夠更好地提升建筑物的穩(wěn)定性,但這并不意味著剪力墻越多越好,對此,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保剪力墻數(shù)量的合理性,并依據(jù)實(shí)際情況作出合理調(diào)整。
為了確保平面布置能夠達(dá)到預(yù)期效果,在具體設(shè)計(jì)時(shí)就必須嚴(yán)格遵循以下幾點(diǎn):第一,始終堅(jiān)持對稱原則,確保墻面結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心能夠與剛度中心達(dá)到完全重合的效果,這樣能夠有效減少彎曲情況的發(fā)生,使墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到切實(shí)的保障。第二,在遇到剪力墻過長的情況時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況對開洞扣實(shí)施合理設(shè)計(jì),并將墻面分為長度一致的幾段,這樣能夠減低剪力墻發(fā)生剪切破壞的概率,同時(shí)還應(yīng)注意在對洞口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持上下對齊以及成列布置等原則,避免交錯疊合現(xiàn)象的發(fā)生,將后期剪力墻出現(xiàn)變形的幾率降至最低。第三,針對抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)而言,實(shí)際人員則應(yīng)根據(jù)具體情況實(shí)施雙向及多向設(shè)置,優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)性能,在剪力墻結(jié)構(gòu)洞口和墻邊形成墻肢的截面高度與厚度之比不大于4時(shí),宜按照框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì),提升剪力墻結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。其四,當(dāng)墻肢長度大于7 米時(shí)需要將其均分成兩段進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工;與此同時(shí)需要對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度進(jìn)行嚴(yán)格把控,不能出現(xiàn)過大或者過小的情況,通??箓?cè)力剛度會使用公式進(jìn)行計(jì)算,公式中n 代表建筑物樓層數(shù),進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度符合規(guī)定要求。
針對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)而言,在具體的落實(shí)環(huán)節(jié)中應(yīng)注重厚度方面的相關(guān)設(shè)計(jì),對此,設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,對厚度設(shè)計(jì)實(shí)施合理調(diào)整,避免過厚或過薄而影響到剪力墻的性能效果。但是,需要注意的是,在某些情況下,針對超厚型剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,會對建筑結(jié)構(gòu)本身造成一定的不利影響,使建筑結(jié)構(gòu)的承載力得到過度提升,進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的安全隱患問題,這是需要設(shè)計(jì)人員尤為注意的。因此,作為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)人員必須要確保厚度設(shè)計(jì)的合理性。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí),需嚴(yán)格依據(jù)我國有關(guān)規(guī)定,對于剪力墻的厚度選擇上需切實(shí)依據(jù)震級來進(jìn)行,對于抗震等級是一、二級的建筑物,它的底部加強(qiáng)范圍的剪力墻厚度不應(yīng)小于200mm,并不宜小于層高或無肢長度的1/16,其余部位墻體厚度不能低于160mm,并不宜小于層高或無肢長度的1/20。對于抗震等級是三、四級的建筑物,它的底部加強(qiáng)范圍的剪力墻厚度不應(yīng)小于160mm,并不宜小于層高或無肢長度的1/20,其余部位墻體厚度不能低于140mm。由此可見,剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體過程中,厚度方面的設(shè)計(jì)開展,必須嚴(yán)格遵循國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來落實(shí),在遇到某些特殊建筑結(jié)構(gòu)時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)做出靈活的調(diào)整,以此來確保將建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
通過對相關(guān)資料的分析研究發(fā)現(xiàn),延性設(shè)計(jì)在剪力墻結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中占據(jù)著非常重要的地位,通過對延性設(shè)計(jì)的合理規(guī)劃,可以使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持合理的高度,并使其性能得到進(jìn)一步的完善與優(yōu)化。針對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)而言,我們可以結(jié)合以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析:第一,應(yīng)確保結(jié)構(gòu)墻體底部具備良好的延性和耗能功能,同時(shí)還應(yīng)對底部高度范圍實(shí)施合理把控,強(qiáng)化其抗震性能,以此來確保建筑物底部在一定的高度范圍內(nèi)具備良好的彈性變形性能,使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能得到進(jìn)一步的提升。
連梁結(jié)構(gòu)能夠平衡墻肢的負(fù)荷能力,同時(shí)實(shí)現(xiàn)約束和穩(wěn)定剪力墻的效果,由此可以看出,連梁結(jié)構(gòu)在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要價(jià)值,由于人為及外界因素會對連梁結(jié)構(gòu)的高度及截面帶來一些不利影響,一旦缺少合理的設(shè)計(jì),則必然會影響到剪力墻的各種性能,因此,設(shè)計(jì)人員必須要對此給予高度重視,嚴(yán)格依據(jù)施工情況和相關(guān)規(guī)定對連梁承壓實(shí)施精確計(jì)算,并適宜調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋率,這樣做能夠有效降低扭曲力及剪切力對結(jié)構(gòu)造成的不利影響,進(jìn)而提升墻體結(jié)構(gòu)的抗震性能。不僅如此,剪力墻結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的設(shè)置一旦出現(xiàn)不合理問題,則會影響到其承重能力及抗剪能力,對此,設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對剪力墻結(jié)構(gòu)連接的設(shè)置進(jìn)行深度研究,確保其科學(xué)性和合理性,這樣做才能夠有效減少建筑物后續(xù)投入使用時(shí)出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。
結(jié)合以上論述可以看出,在社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展之中,實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)的全面壯大,為了能夠滿足時(shí)代的發(fā)展需求,就必須對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)施優(yōu)化創(chuàng)新,以此來彌補(bǔ)與完善傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中的不足之處,從而更好地提升建筑工程的施工質(zhì)量和節(jié)能效果。剪力墻承受著建筑物的整個軸承負(fù)荷,對維持安全與穩(wěn)定建筑工程的整體質(zhì)量起著重要的作用,因此,在建筑工程的設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)加強(qiáng)主體建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),有效地提高建筑物的抗震性能和整體質(zhì)量,從而做出安全,經(jīng)濟(jì)和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)我國建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。