現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

聶詩(shī)茂

（貴州開(kāi)放大學(xué)（貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院），貴州 貴陽(yáng) 550003）

剪力墻結(jié)構(gòu)具有極佳的抗震效果及較強(qiáng)的剛韌性，高層建筑工程建設(shè)對(duì)其尤為青睞，是建筑工程中的重點(diǎn)內(nèi)容。現(xiàn)階段，我國(guó)尚未建立健全的剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，進(jìn)而嚴(yán)重阻礙施工總體進(jìn)程。就建筑施工全階段來(lái)看，施工質(zhì)量多由剪力墻結(jié)構(gòu)

質(zhì)量決定，所以社會(huì)各界對(duì)其應(yīng)格外關(guān)注，從剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面出發(fā)，明確不同部位、時(shí)期的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，利用先進(jìn)技術(shù)和理念的良好作用，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而起到保障施工質(zhì)量的效果[1]。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

受新社會(huì)風(fēng)氣的影響，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以高層建筑為例，在剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用期間，便可直觀了解設(shè)計(jì)的科學(xué)性。對(duì)此，想使建筑質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，就須得了解新時(shí)代群眾對(duì)建筑物的詳細(xì)要求，以便為后續(xù)建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展指明風(fēng)向。剪力墻結(jié)構(gòu)的問(wèn)世剛好彌補(bǔ)了上述缺陷，成為建筑行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，可有效提升建筑設(shè)計(jì)水平及質(zhì)量。

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)定義

剪力墻結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，落實(shí)了鋼筋混凝土的核心地位，并以此承載內(nèi)里，使建筑結(jié)構(gòu)水平趨于平衡。這其中，鋼筋混凝土板可最大程度發(fā)揮效果，承受水平力及豎向結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)階段下，此類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用區(qū)域已相對(duì)廣泛，于建筑工程而言意義重大，并隨時(shí)間推移成為其中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)體系。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)特征

剪力墻又稱(chēng)抗震墻、結(jié)構(gòu)墻和擋風(fēng)墻等，因此具有眾多結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，剪力墻具有支撐建筑結(jié)構(gòu)、承載其負(fù)荷力的良好作用。另外，還扮演著建筑“骨架”角色，用于構(gòu)建樓板與墻體。同時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)也具有一旦被應(yīng)用便難以破壞及拆除的缺陷。在大部分建筑的施工階段，建筑單位都會(huì)考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)具有的造價(jià)高、施工難度大等特性，稍有不慎便會(huì)將其棄用。所以，只有不斷改進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)，才能使其符合社會(huì)的發(fā)展需求。

（三）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意的關(guān)鍵點(diǎn)

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段，首先需明確其使用目的。大部分建筑都需以剪力墻結(jié)構(gòu)為支撐，以便增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性，提升抗震效果，將剪力墻結(jié)構(gòu)的功效發(fā)揮到極致，進(jìn)而始終將建筑牢固度當(dāng)作工作重心。此外，剪力墻結(jié)構(gòu)能最大程度減少人為因素對(duì)墻體的破壞，進(jìn)而延長(zhǎng)建筑的使用期限，強(qiáng)化其結(jié)構(gòu)的整體性。

1.具備掌控剪力墻結(jié)構(gòu)高度、寬度的能力，嚴(yán)格遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通常，剪力墻結(jié)構(gòu)的體積都較大，厚度則剛好相反，因而具備顯著的幾何特征，進(jìn)而形成類(lèi)似柱子結(jié)構(gòu)的受力形態(tài)，但二者并不完全相同，尤其表現(xiàn)在厚度與肢長(zhǎng)層面[2]。另外，墻體結(jié)構(gòu)通常作為平面構(gòu)件存在于設(shè)計(jì)階段，因而會(huì)面臨來(lái)自各方的水平應(yīng)力、豎向壓力及彎矩力等。針對(duì)此現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)期間便要了解彈性、非彈性及延性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.在對(duì)墻體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需優(yōu)先考量墻體承重及橫向延展力結(jié)構(gòu)，并就其進(jìn)行分析計(jì)算。在分析剪力墻承載力的過(guò)程中，需在了解剪力墻間、翼墻寬度及門(mén)窗洞口的真實(shí)狀況后，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取值。

（四）剪力墻結(jié)構(gòu)分類(lèi)

1.就實(shí)際狀況可知，截面剪力墻與實(shí)體墻間存在較大的差異性，但二者的開(kāi)通與未開(kāi)通面積幾近相似，此類(lèi)剪力墻結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生改變，便會(huì)呈現(xiàn)出曲線狀態(tài)，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的彎射弧度，且保持固定不變的形態(tài)。

2.雖然剪力墻的開(kāi)口并不大，但其開(kāi)通面積早已超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，因而通常以彎曲形態(tài)示人，在無(wú)任何阻擋點(diǎn)的情況下，便會(huì)改變最終的形態(tài)及位置。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋及厚度問(wèn)題

據(jù)了解，地震規(guī)范早已就剪力墻抗震效果的不同做出了明確規(guī)定，以便有效避免因偏心負(fù)載而引發(fā)的墻體穩(wěn)定性差、剛度較小等問(wèn)題，進(jìn)而致使墻體出現(xiàn)失穩(wěn)情況。但對(duì)多地震災(zāi)害且震感強(qiáng)烈地區(qū)的多層及底層剪力墻來(lái)說(shuō)，上述規(guī)定并不適用，例如：針對(duì)五到十五層剪力墻結(jié)構(gòu)而言，對(duì)墻肢壓軸、墻體高度、厚度等都具有嚴(yán)格要求，以此將設(shè)計(jì)得不合理性完全凸顯出來(lái)。對(duì)此，必須就實(shí)際狀況，合理的處理、掌控墻厚[3]。

現(xiàn)階段下，我國(guó)針對(duì)“砼規(guī)”抗震等級(jí)一到三級(jí)剪力墻及相關(guān)急需強(qiáng)化部分的配筋率具有詳細(xì)條例，此方面雖與國(guó)外有明顯差距，但仍具有一定優(yōu)勢(shì)，若面臨剪力墻短小或低矮情況，則需另行商定。

墻體水平分步筋具有防止因墻面裂縫因素引發(fā)脆性剪切的作用，此外，還可有效抵抗溫度應(yīng)力，將砼裂縫產(chǎn)生的概率降至最低。倘若建筑物、框剪結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)較高、較長(zhǎng)狀態(tài)，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況合理增加配筋，尤其是易受溫度、剛度影響的連梁和部分敏感部位。針對(duì)一些房屋短且矮的情況，其水平分布筋率必須進(jìn)行深入研究后再行調(diào)整。

墻體豎向鋼筋具有顯著的抗彎效果，就我國(guó)建筑行業(yè)的真實(shí)狀況可知，部分底高、多層剪力墻中的電算結(jié)果都為構(gòu)造配筋，但在其計(jì)算的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到人為因素的干擾，致使構(gòu)件鋼筋被莫名扣除的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，進(jìn)而出現(xiàn)豎向配筋率缺乏科學(xué)性、計(jì)算不準(zhǔn)確等情況。因此，在開(kāi)展豎向配筋工作時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼筋進(jìn)行合理布置，使其符合規(guī)定的間距。另外，還應(yīng)重點(diǎn)掌控豎向鋼筋的數(shù)量，以免其應(yīng)數(shù)量過(guò)多而導(dǎo)致墻體的抗彎強(qiáng)度大于抗剪強(qiáng)度，削弱墻體的抗震性能[4]。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)缺陷

就實(shí)際狀況來(lái)看，混凝土規(guī)范會(huì)因環(huán)境的不同，對(duì)框架核心筒結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)澆框架剪力墻伸縮縫間距做出詳細(xì)規(guī)定，但卻難以切合現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求。在工程設(shè)計(jì)階段所使用的伸縮縫間距則突破了上述限制，致使設(shè)計(jì)人員長(zhǎng)時(shí)間缺乏規(guī)范意識(shí)。對(duì)此，在設(shè)計(jì)人員面臨剪力墻結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)難題時(shí)，應(yīng)格外細(xì)心，并針對(duì)相關(guān)問(wèn)題采取科學(xué)、合理的解決舉措，通過(guò)設(shè)置溫度伸縮縫，重點(diǎn)管理伸縮縫間距的方式解決難題，具體可做以下詮釋?zhuān)旱谝唬袅Y(jié)構(gòu)多出現(xiàn)于商品及居民住房中，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)使用狀況的掌控，若墻體出現(xiàn)裂縫，將會(huì)嚴(yán)重危害到民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，且后續(xù)事項(xiàng)的處理也相對(duì)繁瑣，長(zhǎng)此以往便會(huì)造成更大的不良影響；第二，剪力墻結(jié)構(gòu)的剛性往往較強(qiáng)，可敏銳的覺(jué)察溫度變化狀況，對(duì)此，混凝土也會(huì)隨之改變，且樓面及屋面易受到墻體的制約，一旦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮、變形，裂縫便會(huì)隨即出現(xiàn)。

三、優(yōu)化高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的舉措

（一）關(guān)注轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著高層建筑形式及功能的不斷豐富、完善，對(duì)建筑物功能的要求便逐漸提高。因此，建筑布局必須與時(shí)俱進(jìn)，強(qiáng)化各構(gòu)件中的銜接性，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)力的有效傳遞。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜、底部空間大及高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，更應(yīng)秉承謹(jǐn)慎的心態(tài)。在高位轉(zhuǎn)換時(shí)，具有較大剛度及質(zhì)量的轉(zhuǎn)換層會(huì)逐漸升高，所以必須準(zhǔn)確把握時(shí)機(jī)，合理調(diào)整轉(zhuǎn)換層和其上下層的剛度，盡量做到鄰近、相同，最終起到有效掌控轉(zhuǎn)換層質(zhì)量的效果。此外，還可采取精準(zhǔn)分析空間的方式，明確轉(zhuǎn)換層附近層間位移角的現(xiàn)狀。須知道，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷向小剛度、輕重量的方向發(fā)展，在進(jìn)行計(jì)算的關(guān)鍵時(shí)期，可盡量選擇合適的振型數(shù)參與組合類(lèi)型?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)科學(xué)、精準(zhǔn)的計(jì)算后，能第一時(shí)間覺(jué)察薄弱部位，并以此為基礎(chǔ)對(duì)各內(nèi)力分配特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，進(jìn)而制定出具有針對(duì)性的解決舉措，以便處理上述涉及的問(wèn)題，最后強(qiáng)化剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能[5]。

（二）優(yōu)化連梁設(shè)計(jì)

連梁設(shè)計(jì)通常會(huì)因抗震及非抗震情況而出現(xiàn)兩種具有差異性的高跨比，相關(guān)截面受剪承載力、配筋等內(nèi)容的規(guī)定也不盡相同。因此，必須采取有效途徑進(jìn)行連梁的塑型調(diào)幅，盡最大努力降低剪力設(shè)計(jì)值，減小裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)強(qiáng)化連梁的鉸接管理。

（三）重視底部加強(qiáng)部位的設(shè)計(jì)

據(jù)悉，針對(duì)底部帶轉(zhuǎn)換層和高層剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，應(yīng)重視對(duì)底部加強(qiáng)部位的設(shè)計(jì)。如此，在面對(duì)地震災(zāi)害時(shí)，地下樓層便可發(fā)揮其重要作用。就實(shí)際狀況可知，地下一層往往會(huì)受到地震干擾，只有提升其抗震等級(jí)，對(duì)相關(guān)邊緣構(gòu)件進(jìn)行具有約束性質(zhì)的設(shè)置，并在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，才能強(qiáng)化其抗災(zāi)性能。

（四）剪力墻結(jié)構(gòu)抗震薄弱環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

針對(duì)抗震薄弱環(huán)節(jié)，可利用概念設(shè)計(jì)及行之有效的抗震構(gòu)造舉措進(jìn)行強(qiáng)化，尤其是外邊沿連梁、底部外圍及小墻肢等易受地震干擾的部分，極容易出現(xiàn)變形、損壞、裂紋情況，對(duì)此需從長(zhǎng)計(jì)議，通過(guò)商議制定出相關(guān)解決舉措。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）合理定位剪力墻

剪力墻的平面布置應(yīng)遵循對(duì)稱(chēng)及均勻原則，使墻面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及剛度重心能完美貼合，以便減少扭矩。內(nèi)、外剪力墻則可通過(guò)對(duì)直、拉通等方式，讓剪力墻肢截面更規(guī)則、簡(jiǎn)潔[6]。

（二）剪力墻中大墻肢的處理

在實(shí)際施工階段，剪力墻便因其結(jié)構(gòu)特征存在延伸性要求，對(duì)此，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中也應(yīng)具備上述特性，使剪力墻結(jié)構(gòu)更加標(biāo)準(zhǔn)化、整齊劃，進(jìn)而合理調(diào)整工作力度。一般來(lái)說(shuō)，在剪力墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中都容易出現(xiàn)高狀結(jié)構(gòu)特征，長(zhǎng)期如此便會(huì)使墻體彎曲甚至損壞，形成剪力墻結(jié)構(gòu)體系模式，導(dǎo)致脆性破壞現(xiàn)象出現(xiàn)。在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，墻體較長(zhǎng)的剪力墻設(shè)計(jì)必須滿足承載力的實(shí)際需求，通過(guò)分層間隔設(shè)計(jì)途徑，將其劃分為兼具小且均勻特征的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化墻體承載力。另外，若墻體長(zhǎng)度較小便會(huì)受各類(lèi)不良因素的影響而產(chǎn)生寬度較小的裂縫，以此發(fā)揮墻體配筋的支撐作用。為最大程度避免此類(lèi)不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，針對(duì)超過(guò)8m的墻肢長(zhǎng)度，可采取以下解決舉措：第一，開(kāi)施工洞。在施工墻面上留洞，完工時(shí)再填充墻面，并將長(zhǎng)墻肢劃分為短墻肢；第二，開(kāi)計(jì)算洞。在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)備階段，施工中仍選擇混凝土材料，通過(guò)計(jì)算后便可起到強(qiáng)化墻肢配筋能力的效果。

（三）剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體配筋

就實(shí)際狀況來(lái)看，剪力墻配筋必須實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，才能在保障結(jié)構(gòu)安全性的前提下，滿足建筑物對(duì)經(jīng)濟(jì)獲益的要求，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，墻面具有廣大的特征。通常，剪力墻墻體配筋都會(huì)將豎向鋼筋置于內(nèi)側(cè)，將水平鋼筋放于外側(cè)，且配筋之前必須精準(zhǔn)計(jì)算最小配筋率，使其滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（四）優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算原則

第一，調(diào)整樓層高比及樓層最大層間。據(jù)有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)可知，在計(jì)算多地震作用的樓層最大層間位移過(guò)程中，要注重樓間彎曲變形問(wèn)題，并計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形，以免扣除結(jié)構(gòu)整體的彎曲變形程度。所以，對(duì)高層建筑而言，理應(yīng)將扭轉(zhuǎn)變形的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，才可實(shí)現(xiàn)豎向構(gòu)件剛度最大化；第二，堅(jiān)持樓層最小剪力系數(shù)調(diào)整原則。通常，在確保短肢剪力墻承受力符合要求的情況下，應(yīng)盡量減少相關(guān)布置，將大開(kāi)間剪力墻布置方案定為最終目標(biāo)，以便其結(jié)構(gòu)具備合理的側(cè)向剛度，進(jìn)而將樓層最小剪力系數(shù)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。另外，此方法還具有減小地震干擾力、減輕結(jié)構(gòu)自重及降低工程建設(shè)成本的作用；第三，秉承剪力墻連梁朝向調(diào)整原則。要知道，剪力墻跨高具有嚴(yán)格規(guī)定，一旦其無(wú)法滿足相關(guān)要求便會(huì)出現(xiàn)彎矩、剪力超出規(guī)范限值的情況，反之也不利于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[7]。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)建筑設(shè)計(jì)而言，剪力墻結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可最大程度滿足現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展對(duì)建筑物的相關(guān)要求，并能就民眾當(dāng)前的建筑使用需求做出具體改變，以此提升建筑的整體質(zhì)量。但就當(dāng)前的實(shí)際狀況來(lái)看，剪力墻結(jié)構(gòu)在其應(yīng)用階段還存在諸多問(wèn)題，對(duì)此還需建筑從業(yè)人員及有關(guān)部門(mén)深入探究，才能為建筑工程發(fā)展提供更可靠的基礎(chǔ)保障，將剪力墻結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)建有機(jī)整合起來(lái)，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)不斷進(jìn)步。