建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)剪力墻結(jié)構(gòu)的運用分析

■蔣耀勤 ■宜興市建筑設(shè)計研究院有限公司，江蘇 宜興 214200

多層和高層建筑的不斷涌現(xiàn)，作為現(xiàn)代建筑中重要的組成部分剪力墻結(jié)構(gòu)也隨之被廣泛的應用。建筑中墻是一種應力傳導的重要紐帶，其強度、剛度、延性等都會對建筑的穩(wěn)定性以及剪力墻的性能產(chǎn)生巨大的影響。剪力墻結(jié)構(gòu)中梁柱的承載形式將被改變，如果可以對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進行控制其可以承擔主要載力的承擔機構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)主要性能優(yōu)勢使其在小高層建筑中起到了更好的抗震性能以及適應性。

1 剪力墻的特征分析

剪力墻最初的使用功能就是在建筑結(jié)構(gòu)中承載一定的風載荷，同時也可作為抵抗地震作用中的水平載荷的墻體。雖然剪力墻在墻體結(jié)構(gòu)中剪切變形大且平面布置不能靈活控制限制了剪力墻的應用，但是其承載力以及平面內(nèi)的剛度強，同時承受水平載荷以及豎向載荷的性能較強，與框架結(jié)構(gòu)配合可以為建筑提供較好的承載性能。

2 剪力墻運用的基本原則

當建筑物中的豎向承重構(gòu)件需要由墻體承擔時，剪力墻既承擔水平構(gòu)件傳來的豎向荷載，還能承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用，能夠可以更好的滿足建筑載荷;結(jié)構(gòu)形成的墻面平整，可以很好的包裹梁柱結(jié)構(gòu)，對于室內(nèi)的空間利用較為有利;經(jīng)過合理的設(shè)計，剪力墻結(jié)構(gòu)可以在建筑中起到抗震的延性作用，因此剪力墻在小高層的建筑中應用較為廣泛，也取得了較好的效果。在實際的設(shè)計中，一些設(shè)計不能按照剪力墻的結(jié)構(gòu)進行分析與結(jié)合，僅僅依靠規(guī)范的要求進行設(shè)計和選擇，對于剛度選擇不能因地制宜。因為實際情況是結(jié)構(gòu)剛度不是越大越好，剪力墻不是依靠數(shù)量取勝，結(jié)構(gòu)剛度一味的增加其在地震中所起到的延性作用將降低，不能保證安全也給工程帶來了更大的成本支出。所以在設(shè)計中必須考慮剪力墻設(shè)計的基本原則，這樣才能保證其功能發(fā)揮。

2．1 數(shù)量控制

剪力墻在結(jié)構(gòu)中整體性較好，具有較大的剛度且水平位移小，可以最大限度的滿足結(jié)構(gòu)的性能需求。近些年高層建筑以及住宅都選擇了剪力墻結(jié)構(gòu)作為其主要的承載系統(tǒng)。但是在工程中設(shè)計人員會按照經(jīng)驗以及實際情況分析選擇剪力墻的應用形式和數(shù)量等。其中數(shù)量選擇就成為一個重要的基本原則。設(shè)計工程師如果安排過多的剪力墻則會導致其不能充分發(fā)揮其真正的作用，反而為成本支出背上不必要的負擔。所以對剪力墻的數(shù)量選擇是工程實踐的重要原則之一，選擇數(shù)量的時候應注意對建立起的自重以及短肢剪力墻的剛度進行分析，控制最小剪力系數(shù)，以此控制剪力墻的合理數(shù)量。

2．2 樓層間剪力控制

剪力墻在設(shè)計中應考慮樓層之間的最小剪力系數(shù)。在施工中要求降低房屋的自重，且保證建筑的抗震性能。由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小，設(shè)計時宜布置適當數(shù)量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時也形成兩道抗震設(shè)防。在基礎(chǔ)上對剪力墻進行大開間的處理，讓剪力墻的側(cè)向剛度增加。這樣才能合理的控制工程的成本支出。

2．3 剪力墻連梁超限調(diào)整

剪力墻在建筑應用中，其設(shè)計的要求是剪力墻跨高比例在一定范圍內(nèi)進行總體規(guī)劃。如果跨高比例小于2．5則容易出現(xiàn)一種剪力墻和彎矩超過規(guī)定的情況，即超限。所以剪力墻在設(shè)計中基本應遵照剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁跨高比小于2．5的基本原則、但是應注意的是剪力墻獲的連梁跨高比例不是越大越好。例如:某工程中保證了剪力墻剛度固定的原則，設(shè)計時選擇剪力墻的連梁跨高比為5-6之間，但是在實際設(shè)計計算時發(fā)現(xiàn)其剪力或者彎矩都會出現(xiàn)超限的情況。而這樣的選擇直接導致剪力墻設(shè)計出現(xiàn)了不滿足實際需求的情況。所采用的克服措施是剪力墻的連梁跨高比超過5的時候，剪力墻就應選擇框架梁進行調(diào)整，以此滿足建筑設(shè)計的基本需求。總體看，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計應當對剪力墻連梁的超限情況進行充分考慮與調(diào)整，一方面保證剪力墻建筑的施工可行性與質(zhì)量保證;一方面對建筑所支出的投資成本加以控制，達到雙贏的效果。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的運用

3．1 合理處理大墻肢

建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻必須突出其延性作用，剪力墻的寬高比也應，按照一定的要求進行設(shè)計，經(jīng)驗表明比例小于2的時候，剪力墻的延性較好，容易受到彎曲破壞，從而剪力墻不易受到剪切而破壞。但是如果剪力墻的長度增加，為了保證剪力墻都可具備一定的延性，確保每個獨立墻段的剪力墻滿足建筑結(jié)構(gòu)的需求，一些剪力墻的寬高比會大于2，此時如果要保證剪力墻的延性就必須進行開洞，減小剪力墻因為彎矩而出現(xiàn)裂縫，保證鋼筋的支撐效果、如果墻肢的長度較長，則整個建筑樓層的載荷都會有長墻肢進行承擔，地震時最先破壞的也就是這些較長的墻肢，偏小的墻肢配筋不足也不能起到承載作用，所以墻肢會出現(xiàn)大范圍的破壞，要克服這個問題就必須在墻上進行合理的開洞以滿足設(shè)計和應用需求。

3．2 平面布置合理

在建筑設(shè)計中，剪力墻的結(jié)構(gòu)應進行合理的平面設(shè)計，設(shè)計過程中應考慮利用主軸作為中心進行輻射式的布置，布置剪力墻的平面位置時，應按照對稱和均勻的原則進行。使得建筑的墻體和與質(zhì)量中心、剛度中心重合。對每一面墻都應進行設(shè)計處理，減小剪力墻扭曲的程度。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力的剛度應進行合理計算，不能過大，應平衡剪力墻承載和抗側(cè)力的能力，增加空間利用效率，控制剪力墻的密度。

3．3 其他設(shè)計要點

建筑設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計較為重要和基礎(chǔ)，要保證建筑的穩(wěn)定性，就應考慮綜合性的因素。剪力墻的設(shè)計也應被優(yōu)化。應先保證剪力墻的施工便利性，即剪力墻可以順利施工，同時也應充分考慮剪力墻的安全性問題，剪力墻的主要功能就是幫助建筑提高抗震能力，保證建筑的整體安全性。因此設(shè)計中必須考慮剪力墻的安全性和可靠性，使得剪力墻在地震中起到削弱地震能力的效果。最后還應考慮剪力墻的造價問題，在工程中造價和利潤有直接的關(guān)系，因此在剪力墻設(shè)計中，應考慮材料和工藝等問題，如剪力墻設(shè)計中原材料的用量鋼應盡量控制，在保證安全性的前提下，最大限度的節(jié)約材料，以此實現(xiàn)對剪力墻的優(yōu)化設(shè)計。

4 結(jié)束語

建筑設(shè)計中選擇利用剪力墻為主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，就是因為其具有較好的抗震性和抗側(cè)向力的剛度。目前在我國的建筑設(shè)計中尤其小高層的建筑中應用較為廣泛。其使得建筑結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，促進建筑質(zhì)量提高。但是綜合上述分析，其在應用中應遵照基本原理以及相關(guān)原則，把握剪力墻的實際性能和需求，充分考慮實踐對剪力墻結(jié)構(gòu)形式的需求，這樣才能保證設(shè)計合理性。最后還應充分利用計算機等措施對剪力墻設(shè)計進行創(chuàng)新和新技術(shù)結(jié)合，以此促進剪力墻以及其他建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，提高建筑設(shè)計的應用價值。

［1］李敏，羅聯(lián)訓．分析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用［J］．江西建材，2014(5):34．

［2］楊春．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應用分析［J］黑龍江科技信息，2014(5):7-9．