基于PKPM程序的框架—剪力墻結構設計與應用研究

摘 要：近年來建筑行業的發展可謂迅速，在高速發展的形勢下，建筑行業對技術的要求也越來越高，對于工程建設而言，高層的建筑結構要想保證結構的剛度和位移都符合標準，那么在使空間方正合理前提條件下，什么樣的結構框架才能滿足這一方面的需求呢？因此出現了在PKPM程序框架的基礎上的剪力墻的結構設計，此種程序框架下的剪力墻的結構設置不死板，靈活性強，在滿足相關設計規范要求及充分滿足建筑物能正常使用的條件下，使建筑結構的抗側以及承載力都得到明顯的提高，所以這種剪力墻結構框架在建筑業中具有較明顯的突出地位，應用也較為廣泛。那本文今天就從其應用與設計理念入手，著重的分析一下，剪力墻結構為建筑業的發展提供了哪些技術上的支持。

關鍵詞：結構設置；施工原則；施工理念

1 前言

俗話說：“哪里有需求那里就有市場”一切技術的應用都是在為經濟效益的提升做鋪墊，剪力墻結構的設計與應用也關乎到這一點，那么這一技術的應用有哪些原則，又有何施工理念，接下來我們就從這兩方面入手進行分析。

2 剪力墻結構的原則

剪力墻結構，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，一般都應用于在內部空間相對不大，樓層較高，抗震烈度較高的建筑結構中，比如說一些高層，中高層建筑等。剪力墻既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用，故剪力墻又被稱為抗震墻。在結構布置剪力墻時，應考慮對稱，縱橫兩方向盡量對齊使其在縱橫向形成完整的結構體系，同時在布置剪力墻時應考慮內柔外剛，同時需秉持著均勻，對稱，周邊化的布置原則。比如說樓梯、電梯平面面積較大的部位來說，如果平面部分的凹凸不太均勻或者是凹凸較大，那么這個地方需要進行剪力墻的設計結構。一般就建筑物的安全性及穩定性而言，剪力墻的設計原則一般都秉持著雙向抗壓力和抗震力的原則，并避免內外壓力所引起的建筑物的損壞。另外框架中的剪力墻結構都設計成周邊梁柱或者是暗梁柱的帶邊框的設計，這樣能夠對建筑物起到更良好的支撐作用，另外根據建筑物自身的特點而言，剪力墻是否應在整體的建筑結構中應用還是再在一大部分的結構建筑中應用，這是建筑物本身性質決定的。

3 結構的合理布置

基于剪力墻的結構設計理念而言，有如下幾點體現。

3.1 結構剪力墻布置原則

在布置剪力墻前，首先對建筑圖進行全面理解和熟悉。同時應對熟悉《建筑抗震規范》及《高層建筑混凝土結構技術規程》中關于剪力墻的相關規定，如：剪力墻厚度、長度要求等。布置剪力墻時，首先考慮必須使所布置剪力墻成為體系，同時兼顧建筑使用功能的需求，并在布置時宜盡量避免短肢剪力墻結構，同時也要盡量避免較長肢剪力墻，需秉持著均勻，對稱，周邊化的布置原則。結構布置完成后，通過PKPM或YJK等計算軟件，完成相關樓板、墻等荷載等相關輸入計算，復核剪力墻布置的合理性及滿足相關規范要求，使其有良好的抗震性和使用性。

3.2 剪力墻結構的布置的要求

在平面方向上，剪力墻沿平面主要軸線方向布置，對于三角形及Y形平面可沿三個方向布置設置剪力墻時單片剪力墻的長度不宜過大，長度很大時，由于單片剪力墻剛度很大，將使結構的周期過短，地震力大，該片墻如果破壞，將失去較大吸收地震和豎向承載能力，其不經濟；因此剪力墻的數量及布置方案階段合理的確定，以對稱，均勻，數量適當為好。對于剪力墻結構，一般其開間應控制在6.0～7.0m的大開間，與3.0-3.9m的小開間之間，較經濟合理，降低了材料用量，而且增大建筑使用面積。對較長的墻肢可設置施工洞，使其分為兩個墻肢。超過8.0m長時都應用施工洞劃分為小墻肢。

在豎向方向上，剪力墻必需在整個建筑的豎向延續，上到頂，下到底，中間樓層也不要中斷。剪力墻不連續會造成剛度突變，對抗震非常不利。頂層取消部分剪力墻時，其余剪力墻應在構造上予以加強。底層取消部分剪力墻時，應設置轉換層。為避免剛度突變，剪力墻的厚度應按階段變化，每次厚度減小宜為50-l00mm， 不宜過大，使墻體剛度均勻連續改變。厚度改變和混凝土強度等級的改變宜錯開樓層。厚度變化時宜兩側同時內收。外墻及電梯間墻可只單面內收。同時，高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構。

3.3 剪力墻鋼筋配筋

剪力墻結構墻的配筋分為墻體分布筋和邊緣構件配筋。墻體分布筋首先滿足電算結果，其次滿足《抗規》6.4條的構造要求。關于邊緣構件，首先也應滿足電算結果，其次底部加強區及其上一層根據軸壓比情況設置構造邊緣構件，以及不同的約束邊緣構件；而此以上各樓層設置構造邊緣構件，當然也應滿足電算結果。例如某二級剪力墻結構，其約束邊緣構件及構造邊緣構件設置如下表。

除以上要求外，同時需滿足《建筑抗震規范》及《高層建筑混凝土結構技術規程》中關于剪力墻的構造要求。如：鋼筋混凝土剪力墻水平及豎向分布鋼筋的直徑不應小于8mm，間距不應大于300mm.厚度大于160mm的剪力墻應配置雙排分布鋼筋網；結構中重要部位的剪力墻，當其厚度不大于160mm時，也宜配置雙排分布鋼筋網。雙排分布鋼筋網應沿墻的兩個側面布置，且應采用拉筋連系；拉筋直徑不宜小于6mm，間距不宜大于的600mm等等。

4 設計過程中應考慮綠色施工理念

現在已有建筑的施工理念，基本上都是在“節能環保”、“經濟實用”、“綠色無污染”的理念下進行的，基于PKPM程序框架的剪力墻的施工，也應該參照這一理念。所以剪力墻的施工理念就應該遵循 如下的原則。

（1）建筑材料的選擇。在剪力墻的設計施工過程中，對于建筑材料的選擇，也因根據綠色環保的理念，一般選擇材的時候，要考慮到材料本身的性質。比如說污染較小應用范圍廣，可重復利用的材料。這樣既加強了經濟效益的收入，又減小了對環境的壓力，另外在選擇材料的時候也應該考慮到材料的質量，因為一個建筑的好壞是由構成組成的材料決定的，在各方面都不影響的條件下，剪力墻的建筑材料應該要根據“從優而選”的原則，只有材料好，才能加強剪力墻對建筑的支撐力和抗壓力，整體的建筑質量才能優異。

（2）混凝土的養護。說到對剪力墻中混凝土的養護就不得不要提一下，養護混凝土常用的方法，就是“水養生”，混凝土養護的過程中就要注意到如下幾點：一是混凝土正確的應用方法，在混凝土澆筑的時候應該讓混凝土平順的下滑，避免在鋪筑的過程中，因下滑速度較快，從而造成墻體中存在較大的縫隙，或者是混凝土堆積不密實，導致墻體質量松散。二是減少水分的流失。這種水分的流失不僅是就墻體本身與養護混凝土。如果外部自然條件較好，溫度較高的話，水分的蒸發量就會較大，所以要及時的為混凝土補充水分。另外一方面就是對適宜的溫濕條件的控制，對于這一控制要達到兩個方面的效果，一方面是要防止混凝土不受溫度、濕度侵害而導致的混凝土變形，要防止有害的冷縮和干縮。

所以在剪力墻的設計及建造過程，混凝土的養護是及其重要的一個環節，因為混凝土與剪力墻受力程度的好壞有直接的關系，如果混凝土建造的剪力墻質量與實際要求不符合的話，那么建造出來的剪力墻的硬度及其承載力的強度也會是不過關的，在面臨自然災害的時候，將會不堪一擊。

（3）綠色的施工技術。當然了施工技術對于剪力墻的設計和建造也是有影響的，考察剪力墻的施工技術是否過關，就要看其在施工過程層中有沒有對受力的方面進行很好的勘查，比如墻肢的剪力和彎矩、建筑承載力的抗側力等，都是對施工技術的檢測。另外施工技術也應該本著和綠色環保的理念進行。比說如在材料的應用的時候要避免浪費，在保證剪力墻應有質量的同時，也要盡最大限度減少對于材料的使用。現在建筑的各個項目都在對綠色施工技術有明確的要求，所以對于剪力墻的設計施工也不例外。

5 結束語

關予剪力墻結構的設計理念及研究方法，主要是遵循了以下幾點：即保證抗彎強度和足夠的延性；加強底部加強部位以外部位的抗彎能力，保證塑性機構形成機制；提高底部加強部位的剪力設計值、限制其軸壓比、剪壓比和設囂邊緣構件等措施來保證延性，避免剪切類型的脆性破壞。

基于其結構設計而言，剪力墻的各項抗壓力對建筑起到的承載力和穩定性是有要求的，大多數應該考慮自然對建筑的影響，而對建筑影響較大的自然災害，無疑就是“地震”，所以“抗震規范”中以及剪力墻抗震設計規定體現了剪力墻的良好性能，對于高層建筑而言，基于延性和位移的抗震設計理念，總體來看是應該遵循設計者所期望的塑性結構理念，使剪力墻結構在大震下，不僅能夠耗散地震能量，還應該具有足夠的延性和抗坍塌能力。

總的來說，就剪力墻的設計建造過程而言，其設計原則和施工理念，都是在大的發展方向下所遵循的原則，只有在設計理念和設計技術上有較高質量性的體現，基于同行業的競爭就多了一項經濟效益提升的手段。

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作者簡介： 楊向林，1976年4月20日，漢族，云南祥云，大學本科，中職，研究方向：建筑結構設計。