剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李曉東

摘要：將剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，于我國建筑行業(yè)發(fā)展極為有利。其具備抗震性和抗側(cè)剛度方面的優(yōu)勢。本文主要論述剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵及分類，并闡釋其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使建筑物更加安全、穩(wěn)定，保障建筑工程整體性能，提高我國建筑行業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑

引言

剪力墻因整體性好、結(jié)構(gòu)剛度大、抗震性強(qiáng)等，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為普遍。建筑工程特性決定了建筑物空間中包含很多小開間。選用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，能夠以現(xiàn)澆力墻形式，凸顯承重墻和分隔墻，以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。施工單位要依據(jù)實(shí)際工程背景，對該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)預(yù)期工程目標(biāo)。

1剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵及分類

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵。剪力墻結(jié)構(gòu)是指采用鋼筋混凝土墻板，替代原有建筑物框架結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)荷載承擔(dān)，并對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力進(jìn)行有效制約。換言之，選用鋼筋混凝土墻板對原有墻體進(jìn)行替代。除卻性能優(yōu)勢外，剪力墻結(jié)構(gòu)使用成本低，有助于節(jié)約工程投資?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到我國高層建筑中。假使單個(gè)建筑物中包含很多剪力墻，會對簡體和剪力墻進(jìn)行同步應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)建筑物水平方向荷載承擔(dān)。盡管剪力墻多被用以高層建筑中，但為避免建筑物質(zhì)量受損，僅將其作為高層建筑墻體的一部分，以延長建筑工程整體壽命。

對剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對剪力墻墻體地震傾覆力作為重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。其要高出結(jié)構(gòu)承受的地震傾覆力矩1/2。而地震傾覆力矩位置是第一振型底部。假使剪力墻墻體數(shù)量比較少，可對墻體承受的傾覆力矩進(jìn)行削減，將削減范圍控制在15%-40%之間。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)分類。依據(jù)剪力墻墻體是否開洞或開洞尺寸大小，對剪力墻進(jìn)行分類。（1）實(shí)體墻。實(shí)體墻可開洞，也可不開洞。但開洞面積在剪力墻墻體面積15%之內(nèi)。而實(shí)體墻墻體具備很強(qiáng)的承受力，剪力墻墻體彎矩部位不會出現(xiàn)反彎等異常情況，更不會發(fā)生突變狀況。（2）剪力墻整體小開口。該種狀況是指剪力墻開洞面積在整墻體15%之內(nèi)。墻體彎矩處不會存在異常情況，其異常情況多發(fā)生在連梁部位。（3）雙肢或多肢類型剪力墻。該類剪力墻，墻體洞口呈列狀排列，或開洞面積比較大。該類剪力墻墻體彎矩處無反彎等異常情況，其異常情況也多發(fā)生在連梁部位。（4）壁式框架剪力墻。該類墻體開洞尺寸很大，而且剪力墻墻肢線上具備的剛度與墻體連梁線上的剛度并無明顯差異，二者極為接近。該種剪力墻突變狀況多發(fā)生在樓層彎矩點(diǎn)處。同時(shí)，很多建筑樓層會出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則

剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，切忌盲目。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，需遵循相關(guān)原則，以保障剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加規(guī)范。（1）樓層間最小剪力系數(shù)調(diào)整原則。為減輕結(jié)構(gòu)自重，以免發(fā)生地震，可減少剪力墻布設(shè)數(shù)量。具體實(shí)施過程中，短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩對結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩占比不能超過40%。可選用大開間剪力墻，使其具備很好的側(cè)向剛度，而樓層最小剪力系數(shù)需超出規(guī)范限值，以實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)控制。（2）樓層間最大位移與層高之比調(diào)整原則。樓層間扭矩變形和剪切變形屬設(shè)計(jì)重點(diǎn)。依據(jù)豎向構(gòu)件數(shù)量，對剪切變形進(jìn)行控制。但倘若豎向構(gòu)件過多，會增加剪重比，干擾設(shè)計(jì)效果，出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形，無法滿足樓層間位移。具體工程實(shí)施中，要對扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)行合理控制，避免通過增加豎向構(gòu)件剛度，進(jìn)行樓層間位移調(diào)整。

3剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1剪力墻厚度及長度選擇。（1）剪力墻結(jié)構(gòu)厚度。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，抗震等級為一、二級時(shí)，剪力墻底部加強(qiáng)墻厚在200mm以上，且超出樓層高度1/16，其他部位不小于160mm。設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，倘若建筑物比較特殊，可進(jìn)行概念設(shè)計(jì)分析，對墻肢軸壓比值進(jìn)行合理控制，通過整體連接，使墻體厚度減少。（2）墻肢長度為其界面高度，通常情況下，在8m及以下。實(shí)施剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需對剪力墻結(jié)構(gòu)延性實(shí)施控制，以免脆性的剪切破壞。對高寬比大于2的細(xì)高剪力墻進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其為彎曲破壞的延性剪力墻。但部分墻體長度很長，可通過設(shè)置洞口，將長墻分解連肢墻，以確保墻體高寬比值大于2。同時(shí)，選用約束彎矩較小的弱連梁進(jìn)行洞口設(shè)置。

3.2剪力墻平面布置。依據(jù)實(shí)際工程需要，對剪力墻實(shí)施平面布置，為使剪力墻質(zhì)量中心與其剛度中心趨近或完全重合，需依據(jù)對稱形式，對其平面進(jìn)行合理布置，以降低剪力墻扭矩。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為使其滿足抗震要求，不能使用單向平面布置方法，以免對剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能產(chǎn)生干擾，使建筑工程無法達(dá)到良好的抗震效果。為將剪力墻作用發(fā)揮到最大，可使其保持相應(yīng)的距離間隔，以滿足剪力墻側(cè)向剛度要求，達(dá)到良好的工程實(shí)施效果。

3.3約束邊緣構(gòu)件處理。應(yīng)用專業(yè)方法，將剪力墻邊緣構(gòu)件劃分為有約束邊緣構(gòu)件和無約束邊緣構(gòu)件。對二者進(jìn)行比較，矩形截面極限承載力相差40%，樓層間位移角度發(fā)生變化，抗震能力減少20%，而剪力墻墻板穩(wěn)定性會受到干擾。依據(jù)剪力墻軸壓比等級，對邊緣構(gòu)件種類進(jìn)行合理確定和選擇。如表l所示，剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件最大軸壓比。

4結(jié)語

綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程實(shí)施中的重點(diǎn)內(nèi)容，專業(yè)性很強(qiáng)，包含諸多設(shè)計(jì)要素及內(nèi)容。施工單位要依據(jù)實(shí)際工程背景，對剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)涵及分類具備明確認(rèn)知，依據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則，合理選擇剪力墻厚度及長度，并對其進(jìn)行平面布置，處理約束邊緣構(gòu)件，達(dá)到最佳工程效果。