建筑工程設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

■馬鯤飛 ■景德鎮(zhèn)市建筑設(shè)計(jì)院，江西 景德鎮(zhèn) 333000

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和和諧社會(huì)的構(gòu)建，我國城市化建設(shè)步伐越來越快，人們的生活水平也越來越高，為滿足人們對(duì)建筑工程的要求，越來越多的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用在建筑工程中，剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛度大、抗震性強(qiáng)、用鋼量小等優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中有十分廣泛的應(yīng)用，下面就建筑工程設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻是指在建筑工程中用于承受地震、風(fēng)荷載等作用引起的水平荷載墻體，剪力墻也可以稱為抗震墻、抗風(fēng)墻，剪力墻的主要目的是為了避免建筑承受剪切作用造成的破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)是指采用鋼筋混凝土墻板承受來自水平方向和垂直方向荷載的結(jié)構(gòu)，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，施工單位經(jīng)常會(huì)使用鋼筋混凝土墻板代替建筑物框架結(jié)構(gòu)的梁柱，從而有效地控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載，剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的剛度、抗震性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有十分廣泛的應(yīng)用。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

剪力墻的特點(diǎn)是外平面承載力小，內(nèi)平面承載力大，外平面剛度小，內(nèi)平面剛度大，因此，當(dāng)剪力墻和外平面方向的梁連接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生墻肢平面外彎矩，因此，在設(shè)計(jì)過程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量沿著主軸的方向進(jìn)行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現(xiàn)拉通對(duì)直的現(xiàn)象;在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量保證兩個(gè)方向的側(cè)向剛度相同，并且剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，防止出現(xiàn)單向有墻的情況，同時(shí)要盡量保證各個(gè)方向的剪力墻分布均勻，從而充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的工作性能。剪力墻的數(shù)量要科學(xué)、合理，如果剪力墻比較多，會(huì)增加抗側(cè)力的剛度，從而引起震力和重力的增加;如果剪力墻數(shù)量比較少，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力則會(huì)減小。

3 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

3．1 剪力墻平面布置

在進(jìn)行剪力墻平面布置時(shí)，要盡量防止出現(xiàn)單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進(jìn)行雙向、多向布置;剪力墻的抗側(cè)力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力，可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ拈g距，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度合適。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式T=(0．05－0．06)n(其中n為層數(shù))，計(jì)算出T值，從而判斷剪力墻的數(shù)量及側(cè)向剛度。如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1大，則可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ臄?shù)量;如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1小，則說明剪力墻比較多，可以適當(dāng)?shù)臏p少剪力墻的數(shù)量或者鑿開一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。

3．2 約束邊緣構(gòu)件處理

無約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會(huì)減少一倍，對(duì)地震能量的消耗能力就會(huì)減少20%，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)不同級(jí)別的剪力墻軸壓比，選用相對(duì)應(yīng)的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對(duì)于一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位上面的普通部位和三級(jí)、四級(jí)非抗震設(shè)計(jì)建筑底部加強(qiáng)部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時(shí)，要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件;當(dāng)一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

3．3 剪力墻墻身鋼筋

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下，對(duì)于四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0．20%;對(duì)于一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0．25%。

3．4 剪力墻連梁?jiǎn)栴}

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在水平荷載的作用下，墻肢會(huì)發(fā)生變形，從而引起連梁產(chǎn)生內(nèi)力，這時(shí)連梁端部的內(nèi)力會(huì)減小連接墻肢產(chǎn)生的變形內(nèi)力，從而約束墻肢變形，連梁對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要，因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意連梁?jiǎn)栴}的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見的問題，其本質(zhì)是剪力剪壓比無法滿足相關(guān)要求，當(dāng)墻段比較長(zhǎng)時(shí)，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段;當(dāng)墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時(shí)，墻肢處連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象后，可以采用以下幾種方法進(jìn)行處理:(1)可以通過調(diào)整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進(jìn)行處理;(2)根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)臏p少連梁截面高度;(3)當(dāng)連梁破壞對(duì)垂直方向的荷載影響不大時(shí)，可以從地震作用的角度進(jìn)行思考，放棄使用該連梁，計(jì)算獨(dú)立墻肢在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋則應(yīng)按照兩次計(jì)算得出的大內(nèi)力進(jìn)行。

4 建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

4．1 平面結(jié)構(gòu)布置

平面結(jié)構(gòu)要具有良好的整體性，同時(shí)要做到簡(jiǎn)單、均勻?qū)ΨQ、規(guī)則，對(duì)于長(zhǎng)度、寬度比較大，或者不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，要設(shè)置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結(jié)構(gòu)的整體性，為增強(qiáng)抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對(duì)于質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心偏差比較大的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，受扭轉(zhuǎn)力的影響會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞，因此，在設(shè)計(jì)過程中要注意盡量將質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心重合在一起。

4．2 垂直結(jié)構(gòu)布置

由于垂直受力構(gòu)件在轉(zhuǎn)換過程中，會(huì)對(duì)建筑的垂直剛度造成影響，如果發(fā)生地震，這部分就會(huì)成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)，因此，要對(duì)剪力墻轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)建在傳力過程中要盡量做到簡(jiǎn)單、直接，避免出現(xiàn)水平方向的多級(jí)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換次梁的現(xiàn)象。由于剪力墻轉(zhuǎn)換梁上一層墻體和中間支柱承載的垂直荷載比較大，因此，要盡量避免在這些部位設(shè)置門洞，同時(shí)要盡量加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層下部剪力墻的剛度。轉(zhuǎn)換層會(huì)對(duì)上下傳力構(gòu)件的直接傳力造成影響，因此，要將轉(zhuǎn)換層上部的垂直抗側(cè)力構(gòu)件直接設(shè)置在轉(zhuǎn)換層主結(jié)構(gòu)上，防止出現(xiàn)多級(jí)轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。

5 總結(jié)

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中有十分廣泛的應(yīng)用，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況，確保制定的剪力墻結(jié)構(gòu)施工方案既符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又能滿足經(jīng)濟(jì)要求，從而為建筑工程的施工質(zhì)量提供保障，有效地促進(jìn)和諧和會(huì)的構(gòu)建。

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