論剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用

葛宏亮

（重慶市設計院　重慶渝中　400015）

論剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用

葛宏亮

（重慶市設計院重慶渝中400015）

在科技和經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下，建筑行業(yè)得到了巨大的發(fā)展，而人們對建筑的要求也越來越高。建筑項目對剪力墻結(jié)構(gòu)設計的利用則很好的滿足了人們對建筑安全性能的需求，這種結(jié)構(gòu)墻是能極大的提升建筑的穩(wěn)定性、牢固性以及抗震性，但是，此結(jié)構(gòu)墻的應用存在諸多的規(guī)范要求。

剪力墻；結(jié)構(gòu)設計；建筑；應用

引言

就目前而言，在我國建筑工程結(jié)構(gòu)設計的過程中，不但要求其要滿足基本要求，而且還要有經(jīng)濟適用性。剪力墻是一種良好的建筑結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點比較多，比如：側(cè)移小、抗側(cè)剛度比較大、抗震性比較好，因此，在對建筑結(jié)構(gòu)進行設計的時候，要充分利用這種結(jié)構(gòu)。鑒于此，筆者將在本文中對建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計應用進行分析和探究，希望對剪力墻結(jié)構(gòu)設計的應用推廣有所幫助。

1　剪力墻的概念及特征

剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)設計和施工的常見類型，尤其在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中比較常見，它有著自身顯著特征，對建筑工程建設具有重要作用和現(xiàn)實意義。

1.1概念

在建筑工程結(jié)構(gòu)設計中，所謂剪力墻結(jié)構(gòu)，通常指的是建筑墻肢截面高度與厚度比值在5～8范圍內(nèi)的剪力墻體，常用鋼筋混凝土板代替?zhèn)鹘y(tǒng)框架中的梁柱結(jié)構(gòu)。通過剪力墻對荷載進行有效承擔，能控制水平作用和位移，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)固與可靠。隨著建筑工程的層數(shù)越來越多，剪力墻結(jié)構(gòu)在整個建筑工程設計的應用越來越廣泛（具體如圖1）。

圖1　剪力墻結(jié)構(gòu)示意圖

1.2特征

在建筑工程設計的過程中，剪力墻屬于一項十分重要的建筑結(jié)構(gòu)設計，其有著明顯的特點及優(yōu)勢。常見剪力墻結(jié)構(gòu)類型包括實體墻、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻、壁式框架剪力墻等（具體剪力墻類型如圖2），其顯著特點是側(cè)移小，抗側(cè)剛度大，抗震性能強，吸收地震能力大，結(jié)構(gòu)自重大，室內(nèi)墻面平整，能有效保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與可靠，尤其適應高層建筑結(jié)構(gòu)設計需要，其應用變得更加廣泛。但不能否定的是，剪力墻結(jié)構(gòu)也存在一些不足，例如，其中最為明顯的缺陷與不足表現(xiàn)為造價相對較高，施工工藝流程復雜，對施工人員的素質(zhì)要求高。盡管剪力墻結(jié)構(gòu)存在一些不足與缺陷，但仍然得到施工單位普遍關(guān)注和重視，其應用也比較普遍。

圖2　剪力墻類型示意圖

2　剪力墻結(jié)構(gòu)設計原則分析

在對剪力墻進行設計的時候，不能盲目施工，需要結(jié)合相關(guān)規(guī)范以及工程實際情況，做好勘察工作，確保合理應用，充分發(fā)揮其應有的作用。在進行設計的時候，施工技術(shù)受到一定限制，因此，需要重視其中的各種制約條件，確保剪力墻結(jié)構(gòu)應用的合理，符合相關(guān)標準和要求。

2.1對最小剪力系數(shù)進行科學調(diào)整

在對建筑進行施工的時候，應該減少剪力墻的使用，這樣能夠使得建筑結(jié)構(gòu)減輕重量，提升其承載地震的作用。因此，在第一振型，需要利用短肢類，其位于低端位置的地震傾覆力矩需要小于剪力墻底端位置總力矩的60%，在墻體上，要設置大開間，使得自結(jié)構(gòu)傾向剛度得以提高。在樓層之間，對最小剪力系數(shù)進行合理調(diào)整，確保其大于標準數(shù)值，盡可能減少施工成本。

2.2對最大位移進行合理調(diào)整

對于建筑設計來說，必須要對樓層之間的扭轉(zhuǎn)彎曲和剪切彎曲進行有效處理。對于剪切彎曲來說，對其進行處理，需要結(jié)合豎向結(jié)構(gòu)配件具體多少加以控制，若是配件數(shù)量太多，沒有對其進行有效控制，這樣剪力墻的剪重比例就會提升，使得設計存在不標準以及不合理的情況，扭轉(zhuǎn)彎曲也就會提升，導致位移現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在對剪力墻進行設計的時候，需要降低扭轉(zhuǎn)彎曲。

2.3對連梁超限問題進行調(diào)整

在對剪力墻進行設計和應用的時候，將其跨高和2.5連梁進行比較，對于剪力墻跨高來說，其剪力以及彎矩會不再規(guī)定限度范圍之內(nèi)，所以，在相關(guān)設計標準之中，一般都會要求連梁跨度比在2.5以上，如果跨度比在5以上，在對連梁進行施工的時候需要采用的方式為框架梁。如果跨度比位于5～6之間，為了確保連梁剛度不改變，那么剪力或彎矩便會發(fā)生異常，與相關(guān)規(guī)定要求的范圍不符。

3　剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用

剪力墻結(jié)構(gòu)的設計要分步驟、分環(huán)節(jié)的進行，不能為追求速度而一蹴而就，這樣根本無法保證設計質(zhì)量，具體的設計步驟和環(huán)節(jié)有以下幾點：

3.1結(jié)構(gòu)的設置

建筑在應用剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計時必須考慮建筑的空間能力，要雙向設計剪力墻，利用墻體的鏈接來完善高層建筑的空間結(jié)構(gòu)。特別是地震高發(fā)區(qū)，更要注重剪力墻結(jié)構(gòu)的雙向設計，而且要注意控制兩個方向剪力墻的剛度中心位置和墻體的具體數(shù)值保持一致，這樣能夠保證雙向墻體之間的受力均衡，同時能夠降低扭轉(zhuǎn)效應帶來的影響。另外，為了提高剪力墻的結(jié)構(gòu)安全性，在進行設計時，要根據(jù)樓層面積的大小來采取鉸接或半剛接式的結(jié)構(gòu)，這種墻面結(jié)構(gòu)能夠增加墻體的安全性能。

3.2在長度和厚度方面的配筋要求

建筑墻體結(jié)構(gòu)長度和厚度的配筋率是關(guān)乎墻體質(zhì)量以及整個建筑結(jié)構(gòu)設計合理性的關(guān)鍵所在。因此，在進行墻體設計工作時，必須明確配筋率取值范圍，為了解決抗震問題，建筑結(jié)構(gòu)必須具備一定的延性，而這也要求了建筑墻體配筋率要達到最低要求標準。在進行建筑剪力墻結(jié)構(gòu)配筋率設計時，要嚴格按照相關(guān)規(guī)定以及工程結(jié)構(gòu)需求進行設計，而且要保證配筋率的設計滿足建筑結(jié)構(gòu)其他部分的設計需求，必須慎重的進行配筋率數(shù)據(jù)設計。

3.3邊緣結(jié)構(gòu)

剪力墻的邊緣結(jié)構(gòu)包括約束性邊緣結(jié)構(gòu)和非約束性邊緣結(jié)構(gòu)，在對以往的建筑分析中我們不難發(fā)現(xiàn)，約束性的截面剪力墻要比非約束性的承載能力好40%還要多，在抗震時消耗的能量也要比非約束性的要多20%。所以，在我們對建筑物進行設計時要根據(jù)建筑的要求和效果來選擇用哪種邊緣表結(jié)構(gòu)，這樣才能更好的對質(zhì)量有所保證。

3.4連梁結(jié)構(gòu)的設計

連接墻肢和墻肢之間的梁，我們稱之為連梁。在剪力墻受到水平的作用力而出現(xiàn)彎曲時，剪力墻就會改變墻體的受力的狀態(tài)使墻肢達到穩(wěn)定，并且它也會對墻肢起到約束的作用。從這就可以看出，在剪力墻的設計過程中，連梁的設計是必不可少的，如果連梁的設計出現(xiàn)不合理或者設計失誤的狀況，那么就會對建筑物產(chǎn)生不可估量的不良影響。因此在對連梁進行設計時，設計師要嚴格的根據(jù)建筑的要求增加連梁的跨度，同時減小連梁的高度和剛度。除此之外，適當?shù)脑黾蛹袅Φ暮穸饶軌蚴菇ㄖ锏目拐鹉芰统休d能力得到提高，而且也能夠使連梁的作用發(fā)揮到最大的限度，保證在使用的過程中不會出現(xiàn)質(zhì)量的問題。

4　剪力墻結(jié)構(gòu)的設計實踐應用

某區(qū)建筑物為例，此建筑物為十七層住宅樓，安全等級是二級，場地為II類，抗震設計為乙級，建筑使用年限設置為50年，抗震設防烈度為Ⅷ度，主要此阿勇純剪力墻的結(jié)構(gòu)設計，并剪力墻結(jié)構(gòu)澆筑，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05，在修正以后的風壓為0.45kN/m2，整體建筑工程中剪力墻的結(jié)構(gòu)設計綜合考慮到了風荷載和雪荷載乙級水平地震等作用。

對于剪力墻的結(jié)構(gòu)設計技術(shù)的分析，剪力墻機構(gòu)的設計包括數(shù)量控制要點，剪力墻的結(jié)構(gòu)，基本上在建筑工程的結(jié)構(gòu)中起到承受地震以及風、雪等荷載，前面己經(jīng)提到過，剪力墻的數(shù)量并不算越多越好，只是為了降低建筑物自身的自重，而且是為了對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能的增加而控制剪力墻的數(shù)量。對于剪力墻的結(jié)構(gòu)計算主要是對在地震作用下的樓層中最大的空間相關(guān)位移進行計算，其計算主要是對樓間的彎曲變形。對于剪力墻的平面布局主要防止采用單向的平面布局的方式。

5　結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)發(fā)展和施工技術(shù)的不斷改進與完善，對建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)和質(zhì)量要求越來越高。建設結(jié)構(gòu)設計是施工前的重要內(nèi)容，對確保施工順利進行，提高建筑工程質(zhì)量具有重要指導作用。作為設計工作人員，應該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設計具體需要，科學合理設計剪力墻結(jié)構(gòu)，最大限度滿足建筑結(jié)構(gòu)的功能要求。同時還要善于總結(jié)經(jīng)驗，提高設計人員素質(zhì)，促進設計水平提高，以降低成本，提高工程質(zhì)量，推動建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1]王小引.剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用分析[J].科技傳播，2015（3）：125.

[2]唐秀橋.剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用探討[J].建材發(fā)展導向，2014，12（2）：139～140.

[3]李顏開.探討剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J].建筑知識：學術(shù)刊，2013（1）：173～174.

[4]黃妙武.剪力墻結(jié)構(gòu)設計在高層結(jié)構(gòu)設計中的應用探討[J].科技資訊，2014（2）：153.

TU318

A

1673-0038（2015）38-0015-02

2015-8-5

葛宏亮（1981-）男，工程師，碩士，主要從事結(jié)構(gòu)設計工作。