工民建工程建設中的剪力墻結構設計及其應用分析

汪力偉

摘要：本文簡述了工民建工程建設中的剪力墻結構設計原則，對工民建工程建設中的剪力墻結構工程設計要點及其應用進行了探討分析，以供參考。

關鍵詞：工民建工程建設；剪力墻結構設計；原則；要點；應用

一、工民建工程建設中的剪力墻結構設計原則

第一、安全性原則。剪力墻結構建設就是為了增強建筑的抗震性能，保證房屋及構筑物的安全施工。并且剪力墻結構設計可以保證剪力墻結構安全可靠度，也能夠使剪力墻結構的功能得到最大化程度的發揮；第二、可靠性原則。可靠性是剪力墻結構設計的基礎工作；第三、經濟性原則。建筑剪力墻結構設計過程中，為了節省工程成本，可以從技術手段以及原材料的使用等方面著手。例如，在剪力墻結構的設計過程中，將原材料的含鋼量控制在一定的范圍之內。

二、 工民建工程建設中的剪力墻結構設計要點分析

（1）調整樓層之間最小剪力系數。首先，在施工的過程當中，為了降低房屋及構筑物的自身重量，進一步增強建筑物的抗震能力，應該在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩40%以內的前提之下，盡量控制剪力墻的數量。其次，在遵循上一前提的基礎之上，對剪力墻進行大開間處理，使得工民建工程建設中的剪力墻結構的側向剛度變得更好。這樣，建筑樓層之間的最小剪力系數將得到有效的控制，有效地降低了建筑工程成本。（2）調整樓層之間最大位移和樓層高之間比例。在工民建工程建設中的剪力墻結構的設計過程中，設計的重點主要集中在對樓層之間的扭轉變形和剪切變形的處理上。建筑物的剪切變形處理是用豎向構件的數量進行控制的。因此，一旦豎向構件的數量過多，剪力墻的剪重比例勢必變得偏大。這種不合理的工民建工程建設中的剪力墻結構工程設計將直接導致建筑樓層之間的扭轉變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，工民建工程建設中的剪力墻結構同樣難以滿足建筑物樓層之間發生位移的需要。因此在工民建工程建設中的剪力墻結構工程設計中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構件的剛度進行調整，還應該盡可能地減少樓層之間的扭轉變形，這就需要注意調整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。

三、工民建工程建設中的剪力墻結構設計應用分析

1、 某建筑工程概況。某建筑工程地表無不良地質現象，設計使用年限為50年，建筑耐火等級為二級。抗震設防烈度為七度，主體為剪力墻結構，裙房為框架結構。地基基礎設計等級為乙級，主體為筏板基礎，裙房為柱下獨立基礎和墻下條形基礎。主體為地上12層帶1層地下室，右邊裙房為地上1層帶1層地下室，前邊裙房為地上1層。

2、剪力墻基礎設計應用分析。剪力墻體系一般均設置地下室，其基礎多采用筏板基礎。合理選擇筏板厚度及邊緣挑出長度也直接影響結構整體安全和工程造價。該工程上部12層帶1層地下室，根據勘察報告，取筏板厚為1000mm，經細算后筏板可減至800mm，經濟性明顯。因此，基礎選型應作方案比較，才能選定經濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值，對小高層來說一般筏板厚初選時可按樓層數計，即每層按50mm厚增加。如12層建筑則初選可取600mm厚試算，試算后根據筏板配筋情況調整筏板厚度。由于考慮地下室的使用合理性，常規采用設置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫，后澆帶的作用非常重要，但也給施工帶來了不少麻煩，甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層，長寬均達百米以上，中間就設置幾條后澆帶。目前可采用添加劑以補償混凝土的因水化熱引起膨脹與收縮，或采用纖維混凝土等方法在一定范圍內可不設或少設后澆帶，并且對所設后澆帶采取必要的保護和加強措施。該工程長50.75m，大于規范要求的45m，故應用筏板基礎采后澆帶來解決結構超長的問題。

3、剪力墻結構設計應用分析。表現為：（1）合理設置剪力墻。剪力墻的合理布置必須均勻合理，使整個建筑物的質心和剛心趨于重合。在結構布置應避免“一”字形剪力墻，若出現則應盡可能布置成長墻；應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件時兩個方向均應布置成長墻；規范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍及8倍以下為短肢墻，大于8倍則為普通墻。該工程主梁擱置在剪力墻上的，在相應部位設置暗柱，以控制剪力墻平面外的彎矩。（2）剪力墻配筋及構造的應用。第一、剪力墻配筋。該工程剪力墻一層墻厚為250mm，其余地面以上墻厚均為200mm，水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。六層以下水平筋Φ10@200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用Φ6@400拉筋；六層以上Φ8@200雙層雙向，雙排鋼筋之間采用Φ6@600拉筋。地下部分外圍墻體豎向配筋14@200為主要受力鋼筋，水平筋則構造配置，該工程均取12@150。地下部分墻體配筋大多由水壓力、土壓力產生的側壓力控制，簡化計算后由豎向筋控制。為增大計算墻體的有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。第二、剪力墻邊緣構件的設置。相關研究表明，鋼筋混凝土設置邊緣構件后與不設邊緣構件的矩形截面剪力墻相比，其極限承載力提高約40%，耗能能力增大20%，且增加了墻體的穩定性，因此一般一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件；其余剪力墻應按《高規》設置構造邊緣構件。有工程技術人員對某具體工程計算結果中在墻肢軸壓比小于0.25情況下計算配筋僅為構造配筋，而約束邊緣構件配筋則高達40c㎡，造成設計時鋼筋配置困難，施工難度更大，所以對剪力墻的配筋應首先區分剪力墻的受力特性及類別，即普通剪力墻（長墻）、短肢剪力墻、小墻肢和一個方向長肢墻而另一方向屬短肢墻來區別對待。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%；對于短肢剪力墻，應按《高規》控制配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應嚴格按《高規》控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計。

四、結束語

剪力墻結構作為現代高層建筑主要的結構形式，其憑借良好的抗震及抗風性能，在工民建工程建設中具有重要作用，因此對工民建工程建設中的剪力墻結構設計及其應用進行分析具有重要意義。

參考文獻：

[1]陳宗泉.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].價值工程，2018.

[2]楊崇龍.淺析建筑結構工程建設的剪力墻結構設計[J].建筑發展，2018.

（作者單位：湖北省建筑設計院）