高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)探析

甘仕偉

摘要：當(dāng)前，隨著人們對(duì)于居住建筑的需求增多，大量的高層建筑在各種用途的建筑中出現(xiàn)，這在一定程度上能夠有效利用土地使用面積，符合當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。對(duì)高層建筑中的剪力墻的應(yīng)用更能有效的體現(xiàn)出其很好的優(yōu)勢(shì)。不但能夠滿(mǎn)足建筑最基本的使用功能，還能夠?qū)θ藗內(nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的個(gè)性化需求以及工程經(jīng)濟(jì)性需求和耐久性的要求都可以實(shí)現(xiàn)。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的確保建筑的質(zhì)量，也能夠降低建筑工程的生產(chǎn)成本。本文從剪力墻的基本含義及剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，對(duì)剪力墻的特點(diǎn)展開(kāi)剖析，并深層面描述了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

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

引言：

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為提高高層建筑的性能提供了良好的解決途徑。對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，有助于加強(qiáng)高層建筑的建造質(zhì)量，提高建筑整體的美觀性，改善城鎮(zhèn)居民的居住環(huán)境。因此，應(yīng)根據(jù)剪力墻的基本原則并對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，加強(qiáng)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的進(jìn)行。

一、剪力墻的基本含義

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的定義

剪力墻結(jié)構(gòu)的定義為：（1）剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的鋼筋混凝土墻;（2）高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu);（3）剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)的必要條件

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。

（三）剪力墻結(jié)構(gòu)的下限

當(dāng)墻較少時(shí)，如墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的15%～40%，則可以按普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下限規(guī)范沒(méi)有規(guī)定，設(shè)計(jì)師可以靈活掌握。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)看成剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

（一）調(diào)整樓層最小剪力系數(shù)方面的原則

在剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)要盡量少使用構(gòu)件，其中最佳的設(shè)計(jì)預(yù)案就是布置大開(kāi)間的剪力構(gòu)造，讓其側(cè)向剛度構(gòu)造能達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。同時(shí)，要確保樓層間的剪力系數(shù)最小，不得越出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩以及和整體總底部承受的地震傾覆力比一定不得超出1∶4，這樣不但能縮減構(gòu)造自身的重量，還能縮減地震所帶來(lái)的損壞，可節(jié)省成本。

（二）調(diào)整樓層間最大位移與層高之比方面的原則

我們可通過(guò)豎向構(gòu)件的數(shù)目來(lái)得出構(gòu)造的剪切變形量，可是在大量的項(xiàng)目實(shí)踐中，大多數(shù)構(gòu)件還是不過(guò)關(guān)的，所以要對(duì)構(gòu)件實(shí)施科學(xué)的布置，一旦布置不科學(xué)，就會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，那么樓層間的移動(dòng)也難以達(dá)標(biāo)。所以，對(duì)于高層建筑來(lái)講，不能僅用樓層間的移動(dòng)來(lái)確定豎向構(gòu)件的剛度，同時(shí)還要盡量的縮減扭轉(zhuǎn)變形。

（三）調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)超限方面的原則

如果剪力墻構(gòu)造有較小的連續(xù)跨高比，就會(huì)產(chǎn)生較大的彎矩與剪力，如此就會(huì)超出了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限度，跨高比一般要大于2.5。遵照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如果跨高比低于5時(shí)，不能折減連續(xù)梁，合理的選擇跨高比可高效的防止剪力與彎矩過(guò)量。在構(gòu)造設(shè)計(jì)中如果對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行有效合理的運(yùn)用，在一定程度上就能縮減項(xiàng)目的資金投入。

三、剪力墻的特點(diǎn)

剪力墻是優(yōu)良的抵抗能力荷載的墻。剪力墻因?yàn)榭梢杂辛Φ挚箼M向荷載，由此在綜合的墻面系統(tǒng)上有這樣的時(shí)候特征：抗側(cè)的剛度強(qiáng)，側(cè)移差;室內(nèi)的墻面很寬闊;系統(tǒng)的重力強(qiáng)，吸取地震的力量強(qiáng);普通剪力墻墻肢的截面深度和厚度之比極大，在橫向荷載影響下，往往抗剪的剛度產(chǎn)生控制能力，由此其耗能不好。因此我們多數(shù)將其采納于較高層次（層數(shù)為二十以上）施工項(xiàng)目里，面對(duì)相對(duì)不大的墻面缺口，其大致上質(zhì)量很不錯(cuò)，剪刀墻切面最大抗剪能力能夠依據(jù)整個(gè)切面對(duì)抗曲折運(yùn)算。此外，為了讓室內(nèi)整體簡(jiǎn)潔明了，將房梁和柱子都隱藏起來(lái)，保證其美觀，并有利于室內(nèi)家具的擺放，就使用了剪刀墻結(jié)構(gòu)。不過(guò)也有不足，比如剪刀墻壁構(gòu)造的抗側(cè)剛度比較大，會(huì)造成比較大的地質(zhì)影響，會(huì)造成上部構(gòu)造與基本支出飆升;因?yàn)榛炷翂Ρ诒壤?，讓建筑物質(zhì)量增加，這亦會(huì)引起強(qiáng)烈地震作用，從而造成浪費(fèi);剪力墻體系中各墻肢軸壓比平常低，使各墻肢的承載水平?jīng)]有充分發(fā)展;剪力墻中墻體基本上都是構(gòu)造配筋，配筋率普遍不高，所以降低了它的延展性。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的布置

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，其自身具備的水平地震作用力、豎向荷載力以及風(fēng)荷載力主要運(yùn)用鋼筋混凝土剪力墻進(jìn)行承擔(dān)，因此，在布置剪力墻時(shí)，要能夠達(dá)到建筑物自身的要求，找出結(jié)構(gòu)自身的軸線(xiàn)，規(guī)則性的進(jìn)行對(duì)稱(chēng)布置。在布置時(shí)，除了要對(duì)豎向承載構(gòu)件進(jìn)行考慮和布置外，還要對(duì)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行考慮，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

（1）慎重選擇短肢剪力墻結(jié)構(gòu)：雖然使用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ㄖM(jìn)行靈活的布置，減少建筑結(jié)構(gòu)自身的重量，但是其自身具有的抗震性能不強(qiáng)，不能很好的保證建筑自身的安全。因此，在選擇該結(jié)構(gòu)時(shí)，要慎重考慮選擇。

（2）不能出現(xiàn)獨(dú)立的小墻肢：如果在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)獨(dú)立墻肢，那么將會(huì)增加施工難度。在工程設(shè)計(jì)中，可以運(yùn)用合并洞口、合理布置建筑剪力墻的方式，來(lái)消除獨(dú)立墻肢，進(jìn)而降低施工難度。

（二）高層建筑的剪力墻的抗震設(shè)計(jì)

高層建筑中，剪力墻是主要的抗震結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧袅Φ乃椒较虻膭偠缺容^大，所以特別容易滿(mǎn)足小震作用下的結(jié)構(gòu)，尤其是高層結(jié)構(gòu)中的側(cè)向位移的限制。但是，對(duì)于建筑物的剛度的大小，歷來(lái)都有很多的爭(zhēng)議。對(duì)于鋼筋混凝土的剪力墻的結(jié)構(gòu)，通過(guò)一些地震災(zāi)害的事實(shí)表明，剛度比較大的結(jié)構(gòu)通常災(zāi)害要小一些。但是，結(jié)構(gòu)剛度并不能沒(méi)有限制的增加，因?yàn)樵谕ǔ５那闆r下，建筑物的剛度如果越大，承受地震力的水平也會(huì)隨著變大，那么工程的費(fèi)用也就變高了，這里就需要掌握好一個(gè)尺度的問(wèn)題。針對(duì)高層建筑，控制這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要素主要有兩個(gè)。

（1）控制結(jié)構(gòu)上的水平位移：首先應(yīng)該使結(jié)構(gòu)的水平位移滿(mǎn)足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)結(jié)構(gòu)水平的位移的限值的規(guī)定。

（2）控制地震力：在地震力的計(jì)算值比較小的情況下，有的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移滿(mǎn)足要求的一些假像，所以，只有底部的剪力在合理的要求的范圍內(nèi)，對(duì)位移和內(nèi)力以及配筋的情況做檢查才有意義，規(guī)范規(guī)定的剪力墻的結(jié)構(gòu)的底部的剪力系數(shù)的范圍可以防止剪力過(guò)小。

（3）合理的控制剪力墻結(jié)構(gòu)參數(shù)：為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)布置的合理性、恰當(dāng)性以及科學(xué)性，就要對(duì)位移比、側(cè)向剛度比、周期比等一些參數(shù)進(jìn)行有效的控制。位移比通常是指高層建筑中，豎向構(gòu)件本身的樓層的位移和水平位移與樓層平均值的比值。除此之外，還對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)布置其自身的不規(guī)則性進(jìn)行限值，這樣能夠有效的防止建筑出現(xiàn)偏心力，出現(xiàn)建筑扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。位移比限值是根據(jù)剛性樓板假定的條件下確定的，高層建筑的豎向構(gòu)件位移比一般是不能夠超過(guò)1.2倍的。

結(jié)束語(yǔ)

總之，伴隨著我國(guó)的建筑朝高層的方向發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。為了充分的將剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)的作用充分的發(fā)揮出來(lái)，切實(shí)提高建筑物自身的抗震性能，需要對(duì)剪力墻的基本含義、基本原則、特點(diǎn)展開(kāi)剖析，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的作用，滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉進(jìn)銀.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的影響因素及要點(diǎn)探析[J].四川水泥，2021（12）：2.

[2]李小川.高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探析[J].華東科技：綜合，2020（2）：1.

[3]袁有云.探析高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其措施[J].建筑與裝飾，2020（7）：1.