淺議在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程存在的問(wèn)題

【摘 要】社會(huì)的快速發(fā)展使當(dāng)代設(shè)計(jì)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)理念出現(xiàn)了不斷的翻新變化，面對(duì)建筑行業(yè)發(fā)展興起的不斷加速，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為了高層建筑中廣泛流傳的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式。但是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問(wèn)題的存在，合理的對(duì)其解決就顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題

0.前言

知識(shí)改變生活，科技創(chuàng)造未來(lái)。在進(jìn)行現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)中，為了滿足社會(huì)發(fā)展人口不斷激增的現(xiàn)狀，大量的建造高層建筑，引用剪力墻結(jié)構(gòu)，將有效的提高建筑的質(zhì)量，發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的價(jià)值，提高建筑行業(yè)的建設(shè)能力。

1.對(duì)剪力墻應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)分析

設(shè)計(jì)中應(yīng)用剪力墻將能夠有效的提高墻體的結(jié)構(gòu)剛度，由于其整體性較高，所以在耗鋼方面也比較低，能夠承受側(cè)向較大的形變壓力；對(duì)于震動(dòng)的產(chǎn)生具有良好的低于性能。通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理構(gòu)造，將能夠使其塑性大大增強(qiáng)。由于其整體性能優(yōu)良，所以在高層建筑、客房當(dāng)中使用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)經(jīng)濟(jì)性能較高。不僅如此，該方法還有效的提高了室內(nèi)的清潔度以及外觀的美感。

任何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都存在其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要的缺點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較大，一旦遇到較大的震動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)施工費(fèi)用增加。其次，由于剪力墻使用砼墻體，所以建筑的整體重量增加，一旦地震將引起連鎖反應(yīng)，造成危害。第三，墻體內(nèi)部肢軸壓較低，剪力墻無(wú)法有效的發(fā)揮自身的承載能力。第四，墻體內(nèi)部使用鋼筋數(shù)量較少，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在延伸中性能較差。第五，在樓板設(shè)計(jì)的制約下，剪力墻間距受到限制，整體布局過(guò)于緊湊，在公共建筑中沒有較為有利的推廣價(jià)值。

2.剪力墻在建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1層數(shù)較少（20層以下）的高層住宅

20層以下的高層采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，各墻肢軸壓比的計(jì)算值往往較小，墻體配筋為構(gòu)造配筋，墻體承載能力沒有發(fā)揮出來(lái)，工程費(fèi)用偏高。為了能夠解決上述問(wèn)題，采用現(xiàn)澆聯(lián)肢短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，將能夠快速見效。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的具體做法是：利用位于建筑平面中部抗側(cè)剛度很大的樓梯間、電梯間作為一個(gè)抵抗水平力的抗剪核心筒，這個(gè)核心筒有多片剪力墻組成，用以抵抗大部分由風(fēng)荷載和地震作用引起的水平力。一般情況下，這部分剪力墻不做成短肢墻，當(dāng)某片剪力墻的長(zhǎng)度超過(guò)8m時(shí)，中間開一個(gè)結(jié)構(gòu)洞，使其成為雙肢剪力墻，除核心區(qū)外的其他各片剪力墻，視其所處位置不同，將其分割成若十個(gè)“L”形、“T”形或“一”字形短肢剪力墻，這些短肢剪力墻的墻肢長(zhǎng)度一般為4～6bw（bw為剪力墻厚度），但盡量避免出現(xiàn)長(zhǎng)度小于3.5bw的小墻肢，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)小墻肢配筋。建筑平面上這部分短肢剪力墻主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)的豎向荷載，各墻肢由連梁連接，協(xié)同工作，使整個(gè)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)良好的抗震體系。在7度區(qū)，20層以下的高層住宅采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移、周期、底部剪力一般均可控制在合理范圍內(nèi)。

2.2框支剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻上部一般使用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，在整個(gè)建筑中的底部，通常將全落地剪力墻與框架支撐剪力墻技術(shù)共同使用，這種建設(shè)方法一般在商業(yè)住宅、店鋪設(shè)計(jì)中較為常見。但是，該種設(shè)計(jì)方法的整體抗震性能相對(duì)較差，雖然上層的剪力墻能夠承受較大的外力，但是下層由于剛度下，一旦發(fā)生震動(dòng)極易容易變形，由于上下剪力墻剛度存在差異，在水平作用力的影響下較為容易發(fā)生變形。為了避免這種問(wèn)題的影響，一般會(huì)采取短肢剪力墻的設(shè)計(jì)方式，這不僅達(dá)到了使用標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也滿足了經(jīng)濟(jì)性的要求，只要合理的控制剪力系數(shù)，確保短肢墻數(shù)量達(dá)到剛度要求，一般就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

2.3層數(shù)較多（如20層以上）的高層住宅

高層建筑的建設(shè)與底層建筑存在一定的差異，在進(jìn)行設(shè)計(jì)中如果一味的采用短肢剪力墻體系將導(dǎo)致整個(gè)樓房不能夠滿足建設(shè)要求，底部的剪力墻系數(shù)也會(huì)降低，致使整個(gè)樓房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)文獻(xiàn)，所以一般在設(shè)計(jì)中應(yīng)該采用系數(shù)A的10聯(lián)剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.剪力墻厚度的確定

《高規(guī)》中對(duì)剪力墻的截面尺寸有著詳細(xì)的規(guī)定，對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的位于8度區(qū)的三級(jí)抗震剪力墻，《高規(guī)》是這樣規(guī)定的：按二級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度的1/16，且不應(yīng)小于200mm，其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻的1/20，且不應(yīng)小于160mm。

4.淺議剪力墻設(shè)計(jì)中連梁的問(wèn)題所在

4.1連梁的作用

在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)中，由于整個(gè)建筑存在不同方向的載荷，所以墻肢極易同意發(fā)生彎曲，然后引起連梁發(fā)生轉(zhuǎn)角，這種變形所產(chǎn)生的內(nèi)力反過(guò)來(lái)又會(huì)再一次作用到墻肢上，對(duì)其進(jìn)行約束，進(jìn)而保證墻肢能夠良好的發(fā)揮作用。所以，在剪力墻中連梁的作用不可忽視。他對(duì)整個(gè)墻肢不僅僅起到了單一的連接作用，同時(shí)還有效的約束了墻肢的受力變形狀況。

4.2連梁的設(shè)計(jì)問(wèn)題

與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點(diǎn)。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內(nèi)力往往很大。高層建筑連肢墻在水平力作用下的破壞分為脆性破壞（即剪切破壞）和延性破壞（即彎曲破壞）兩種。如果連肢墻受到了脆性破壞，首先可能是墻肢的整體抗剪能力在設(shè)計(jì)中沒有達(dá)到使用的要求，在投入使用后墻體在整體的受重情況下逐漸的失去了原有的承載能力，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、垮塌，這種問(wèn)題一般通過(guò)良好的設(shè)計(jì)就可以避免。其次在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分的考慮地震的因素，為了提高剪力墻的抗震性能，一般需要對(duì)其底部的剪力墻系數(shù)進(jìn)行方法，避免受力后發(fā)生彎曲，導(dǎo)致剪力墻出現(xiàn)脆性破壞搏擊連梁，發(fā)生連肢墻作用喪失問(wèn)題。如果發(fā)生意外狀況，導(dǎo)致連梁發(fā)生了大規(guī)模的破壞，其連接的肢墻此刻將處于獨(dú)立的狀態(tài)，那么他的整體剛度就會(huì)下降，彎矩會(huì)隨之上升。但是面對(duì)生活中可能發(fā)生的自然地震災(zāi)害，在進(jìn)行剪力墻系數(shù)調(diào)整中，應(yīng)該充分考慮連梁端部的系數(shù)，防止器過(guò)早的發(fā)生形變。但是，通過(guò)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，如果是連梁發(fā)生了剪切性損壞，其整體的承載性能還能夠殘留下來(lái)，由于其在豎直方向所承擔(dān)的載荷相對(duì)較低，所以一般不會(huì)發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)損壞。剪力墻如果發(fā)生延性破壞，首先是連梁為了保證作用抵抗外力，然后墻肢受到較大壓力發(fā)生變形，但是相應(yīng)的變形結(jié)果相對(duì)較小。所以在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，這種破壞的方式我們雖然歸結(jié)為延性破壞，但是其主要的吸收震能的能力還是不足的，不過(guò)通過(guò)合理的設(shè)計(jì)是可以避免的。其次是連梁在使用中發(fā)生了屈服變形，然后導(dǎo)致墻肢屈服變形，當(dāng)連梁失去了延性之后，他只能通過(guò)不斷的變形來(lái)吸收外部的地震能量，并使用該能量進(jìn)行剪力的傳遞，約束墻肢，確保其剛度與強(qiáng)度能夠達(dá)到適應(yīng)的要求。

5.剪力墻的邊緣構(gòu)造

矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力墻差；增加墻肢截面兩端的翼緣能顯著提高墻的延性；因此在矩形墻兩端設(shè)約束邊緣構(gòu)件不但能較顯著地提高墻體的延性，還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動(dòng)提高抗剪能力。通過(guò)對(duì)剪力墻的合理研究，對(duì)其整體結(jié)構(gòu)的受力狀況進(jìn)行分析，就其兩側(cè)受力強(qiáng)度以及墻肢的載重能力進(jìn)行分析，通過(guò)強(qiáng)化邊緣提高構(gòu)造構(gòu)件的強(qiáng)度以及剛度強(qiáng)化邊緣性能。在設(shè)計(jì)中不但要復(fù)核短墻肢軸壓比，也要復(fù)核長(zhǎng)墻肢的軸壓比；抗震墻結(jié)構(gòu)中，當(dāng)層數(shù)在15層以內(nèi)時(shí)其墻肢軸壓比一般都小于0.2，所以一般除9度地震區(qū)外，都可以不設(shè)約束邊緣構(gòu)件，只需設(shè)計(jì)構(gòu)造邊緣構(gòu)件。

6.結(jié)語(yǔ)

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的出現(xiàn)，是為了能夠有效的滿足當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展需求。該設(shè)計(jì)技術(shù)不斷提高了建筑的性能，同時(shí)也達(dá)到了節(jié)能降材的目的。合理的處理剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，將有助于當(dāng)代建筑行業(yè)的發(fā)展以及進(jìn)步。

【參考文獻(xiàn)】

[1]汪興.高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析.中華民居，2011（06）.