建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

趙建武 程麗紅

【摘要】建筑的質(zhì)量和性能一直備受人們的關(guān)注，尤其是在城市化加速的今天。建筑物的數(shù)量逐漸增多，如果質(zhì)量和性能得不到根本保證，就會(huì)危及人們的生命安全。因此，建筑業(yè)不斷研究新的建筑技術(shù)，為人們提供更舒適的居住環(huán)境，其中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃的重要組成部分。為此，本文著重對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類(lèi)和原則進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的應(yīng)用策略，希望可以為我國(guó)建筑企業(yè)的良好發(fā)展提供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑工程;剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);原則及策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.

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引言：

科技的發(fā)展與進(jìn)步在一定程度上推動(dòng)了建筑工程施工技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)就是其中之一。與其他結(jié)構(gòu)技術(shù)相比，這一結(jié)構(gòu)具有抗震性強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，這就大大提高了建筑結(jié)構(gòu)的整體性能。所以，在建筑施工中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就需要將剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際施工情況緊密結(jié)合起來(lái)，制定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)工程方案，以此來(lái)更好的保障剪力墻結(jié)構(gòu)的施工品質(zhì)。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分類(lèi)

（一）整體墻

剪力墻結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性就較高，抗拉、抗壓強(qiáng)度高。整面墻體有比較大的開(kāi)口，但數(shù)量并不多。墻壁的部分沒(méi)有孔。就受力的方向而言，它是垂直受力的。從水平設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，較大的荷載增加了剪力墻的高度和寬度，導(dǎo)致墻界面發(fā)生嚴(yán)重的變形。雖然整個(gè)墻體部分很容易變形，但仍然符合墻板的標(biāo)準(zhǔn)。在荷載作用下，墻體正面呈線性分布，因此整個(gè)墻體始終保持安全穩(wěn)定。

（二）小口墻

具有小開(kāi)口的剪力墻也是剪力墻施工的常見(jiàn)形式。隨著擋墻開(kāi)口面積的增加，形成了帶有小孔的擋墻。從水平墻體設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，加載壓力會(huì)影響小洞口的墻體設(shè)計(jì)，并在墻體截面上形成正應(yīng)力，這些正向應(yīng)力的分布是標(biāo)準(zhǔn)化的，是自主分布的。由于受力的分布，剪力墻的局部彎曲應(yīng)力和主應(yīng)力相互疊加。如果未發(fā)生反彎點(diǎn)，則會(huì)形成小開(kāi)口剪力墻[1]。

（三）連續(xù)墻

連續(xù)墻與小口墻有很多相似之處，因此連續(xù)墻也被稱(chēng)為大開(kāi)孔墻。當(dāng)孔的連接部分強(qiáng)度小于相面的強(qiáng)度時(shí)，水平荷載將導(dǎo)致剪力墻連接部位的反彎點(diǎn)。這種形式在施工中，每一個(gè)墻肢都以一個(gè)單獨(dú)個(gè)體的形式存在，并發(fā)揮著各自獨(dú)特的作用。將這些單獨(dú)的墻肢連接起來(lái)便會(huì)形成一個(gè)完整的剪力墻，也被叫做聯(lián)肢剪力墻。

（四）壁式框架墻

壁式框架剪力墻，作為建筑剪力墻中孔隙較大的墻體，有著一定的優(yōu)越性。表現(xiàn)為墻體孔隙越大，其墻肢結(jié)構(gòu)也有著越強(qiáng)的獨(dú)立性。當(dāng)孔洞連接位置強(qiáng)度大大地超過(guò)墻肢時(shí)，則建筑剪力墻的壓強(qiáng)承載狀況就會(huì)有所變化。壁式框架墻面和框架結(jié)構(gòu)墻面之間有一定的共同之處，都是在壓力過(guò)大時(shí)截面處會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的彎矩，而且不僅如此，建筑內(nèi)墻也會(huì)發(fā)生較多的反彎情況。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)堅(jiān)持的原則

（一）合理設(shè)計(jì)高度和寬度

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須基于嚴(yán)格的建筑標(biāo)準(zhǔn)。為了確保其性能的良好，高度和寬度的設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際需要量身定制。合適的高度可以更好地支撐建筑物，承受所多方面的強(qiáng)度。剪力墻的高度越高，其厚度就越薄。為了在墻板上實(shí)現(xiàn)最大可能的負(fù)載，需要精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)構(gòu)中的高度和厚度，同時(shí)還要特別注意雙向受壓的影響。

（二）連梁調(diào)整原則

在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，相應(yīng)的對(duì)連梁也會(huì)提出跟高的要求。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究顯示，連梁跨比在不足5時(shí)，會(huì)降低荷載在總彎矩中的占比，進(jìn)而會(huì)在水平方向發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致剪力墻出現(xiàn)明顯的裂縫。當(dāng)連梁跨比大于5時(shí)，連梁的承載能力等同于常規(guī)下的框架梁。所以，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要準(zhǔn)確掌握實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)上來(lái)確定梁的跨比長(zhǎng)度。

（三）調(diào)整系數(shù)原則

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中一定要使用大量真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，之后再使用公式加以運(yùn)算。調(diào)整系數(shù)的基本原則，主要是建筑物構(gòu)造中樓面的最小抗震剪力強(qiáng)度，等于樓面的最大水平抗震剪力強(qiáng)度。當(dāng)設(shè)計(jì)者在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠降低建筑本身的重力，并由此來(lái)改善建筑的抗壓力[2]。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

（一）合理設(shè)計(jì)剪力墻的位置

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，墻體在建筑物中的鋪設(shè)位置和方式尤為重要。因此必須做好以下工作。首先，先確定好建筑物的主軸位置，然后確定墻板在主軸方向的位置，以主軸為基本參考方向，安裝雙剪力墻，使其更好的實(shí)現(xiàn)與墻板之間的連接，進(jìn)而保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性。其次，建筑結(jié)構(gòu)必須是抗震的，這就需要從兩個(gè)方面對(duì)剪力墻性能控制進(jìn)行分析，墻體的允許側(cè)壓和內(nèi)部穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)建筑物的承載能力。同時(shí)，在對(duì)剪力墻截面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要在規(guī)范性的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作，建筑物的承載能力降低了建筑物的負(fù)荷，并使墻板得到充分利用。同時(shí)，提高了建筑的承載能力，減少了內(nèi)部剪力墻的空間，從而騰出更多的建筑內(nèi)部空間。最后，剪力墻的位置應(yīng)提供足夠的間距，墻板的分布不宜過(guò)緊，以免受力分布不均。在對(duì)墻體斷面定尺時(shí)，要嚴(yán)格按照從下到上的順序，因?yàn)檫@種定尺方法是為了緩解墻體側(cè)壁的壓力。在確定墻板位置時(shí)，要結(jié)合墻體高度的要求，減少厚度，充分考慮混凝土的質(zhì)量。也可以根據(jù)工程項(xiàng)目的要求，通過(guò)減少墻肢的計(jì)算方法來(lái)增加墻板的橫向剛度。但在一些易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地區(qū)，地震后剪力墻太高會(huì)導(dǎo)致墻面發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象，剪力墻太低可能會(huì)變得太脆弱。因此，在地震多發(fā)地區(qū)，必須對(duì)墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母叨仍O(shè)計(jì)，以保證墻體的承載力和穩(wěn)定性。

（二）科學(xué)合理控制剪力墻的彎矩

建筑工程中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須與實(shí)際工作要求相匹配，以便分析剪力墻的結(jié)構(gòu)和性能。剪力墻的固有壓力和承載力較高，但平面之外的承載能力相對(duì)較低。進(jìn)而在惡劣的條件下可能會(huì)導(dǎo)致墻體發(fā)生彎矩，這對(duì)于墻板來(lái)說(shuō)也是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。對(duì)于這一問(wèn)題首先在選擇墻板時(shí)，要考慮到彎矩?？梢栽趬Π宓慕唤缣庍M(jìn)行設(shè)計(jì)和切割。在實(shí)際使用中，先設(shè)計(jì)梁軸線的位置，并結(jié)合軸線的位置和方向以及剪力墻的方向，合理推算出彎矩，確保結(jié)構(gòu)的科學(xué)尺寸。同時(shí)也要開(kāi)展好扶壁柱設(shè)計(jì)相關(guān)工作，合理的扶壁設(shè)計(jì)可以提高剪力墻的強(qiáng)度和剛度，提供剪力。如果在確定墻板尺寸時(shí)，扶壁柱設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，必須及時(shí)更改尺寸，如果不能改變，必須立即啟動(dòng)有效的改進(jìn)措施?？梢酝ㄟ^(guò)在梁墻間設(shè)計(jì)暗柱的形式做好配筋的預(yù)估和計(jì)算，控制好彎矩[3]。

（三）加強(qiáng)剪力墻的延伸處理

在確定建筑物剪力墻尺寸時(shí)，必須使用科學(xué)的方法和資源來(lái)考慮和優(yōu)化可擴(kuò)展性問(wèn)題。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分保證其擴(kuò)展性滿(mǎn)足要求。通過(guò)建造墻板進(jìn)行設(shè)計(jì)分析表明，墻板本身具有一定的可塑性，但是要想保證延伸性更充分的發(fā)揮其作用，還需要采取有效措施來(lái)增加墻板結(jié)構(gòu)的靈活性和耐用性。在規(guī)劃結(jié)構(gòu)框架時(shí)，要明確建筑物結(jié)構(gòu)層次的標(biāo)準(zhǔn)和要求，以保證工程的科學(xué)性。

（四）提升剪力墻的性能

建筑物的使用壽命通常比較長(zhǎng)，所以墻板的功能年限也比較就。為了更好的保證剪力墻的強(qiáng)度和性能，在墻體結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)加強(qiáng)剪力墻的設(shè)計(jì)，以確保符合建筑規(guī)范，防止連續(xù)使用墻體施工質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也有必要分析影響墻體的各種因素，以便對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)警，從而使得剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)價(jià)值得以充分地凸顯出來(lái)。而剪力墻構(gòu)造的結(jié)構(gòu)特性和強(qiáng)度很容易受下列各種因素的影響。由于受配筋程度的影響，因此必須對(duì)剪力墻的橫向和縱向配筋程度加以分析。科學(xué)合理的計(jì)算與設(shè)計(jì)，提高了地下室墻板的穩(wěn)定性與安全系數(shù)。除了根據(jù)剪力墻的配筋系數(shù)，需要很好地設(shè)計(jì)與控制地下室墻板邊的部位，嚴(yán)格根據(jù)地下室墻板的施工規(guī)范制作地墻邊緣外。這樣不僅提高了墻板的質(zhì)量，而且還有助于建筑工程的健康發(fā)展。

（五）合理控制剪力墻厚度

在為建筑物的墻體進(jìn)行設(shè)計(jì)施工作業(yè)時(shí)，必須確保建筑物墻體的厚度符合建筑標(biāo)準(zhǔn)，如果與其不相符則需要加以改進(jìn)。剪力墻的承重能力可以有效防止對(duì)墻體結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而有效延長(zhǎng)墻板的使用壽命，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)高品質(zhì)剪力墻的可靠性。在定義建筑墻體結(jié)構(gòu)時(shí)，還需要墻板的厚度和尺寸。根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，可以在剪力墻中適當(dāng)放置一些構(gòu)件，以很好地支撐建筑墻體，使墻板的靜態(tài)質(zhì)量滿(mǎn)足建筑規(guī)劃要求[4]。

（六）加大建筑設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)力度

剪力墻設(shè)計(jì)者在施工結(jié)構(gòu)中的才能與素養(yǎng)，直接影響最終剪力墻施工技術(shù)的品質(zhì)。為提高其工程質(zhì)量和剪力墻的穩(wěn)定性，應(yīng)加大對(duì)工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員的培養(yǎng)，以提高施工人員的技術(shù)力量水平，并針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況進(jìn)行了墻體的設(shè)計(jì)定型工作，保證墻板的合理性。首先，企業(yè)在招聘設(shè)計(jì)師時(shí)，需要對(duì)設(shè)計(jì)師的資質(zhì)和設(shè)計(jì)能力進(jìn)行分析和評(píng)估，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)師工作理念和核心素質(zhì)的分析。同時(shí)，在進(jìn)入建筑公司之后，需要成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師，并讓每一位設(shè)計(jì)師都能掌握墻體設(shè)計(jì)的理論知識(shí)和技術(shù)技能，并滿(mǎn)足公司的人才要求。最后，問(wèn)責(zé)制必須嵌入到建筑設(shè)計(jì)師的管理中。將設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的質(zhì)量與收益等結(jié)合起來(lái)，對(duì)設(shè)計(jì)師的工作內(nèi)容負(fù)責(zé)、明確工作職責(zé)等。在剪力墻建設(shè)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行追責(zé)，然后設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)墻板做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（七）優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

基礎(chǔ)方案是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的一部分。所以為了優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)師必須親自訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行必要的調(diào)整，并要求及時(shí)預(yù)防和充分管理項(xiàng)目質(zhì)量問(wèn)題原因，必須要注意的是實(shí)際勘察設(shè)計(jì)應(yīng)考慮工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、水文條件和其他信息。此外，要科學(xué)、智能地規(guī)劃與設(shè)計(jì)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及周邊項(xiàng)目的總體規(guī)劃，這是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案的最佳途徑。因此，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的工作人員應(yīng)該加倍努力，在完善技術(shù)的基礎(chǔ)上，盡可能地對(duì)基礎(chǔ)方案進(jìn)行積極修改、創(chuàng)新和優(yōu)化。

結(jié)論：

通過(guò)文章分析得知，在對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)是一種能夠有效提高建筑穩(wěn)定性的重要設(shè)計(jì)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑的各種設(shè)計(jì)方案中。因此，要設(shè)計(jì)出更智能的建筑結(jié)構(gòu)，就必須從結(jié)構(gòu)自身的要求入手，使其計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更加科學(xué)合理，從而提高建筑工程的整體質(zhì)量，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全。為建設(shè)項(xiàng)目打造精品工程，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定增長(zhǎng)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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（本文作者單位為山東省魯商冰輪建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東濟(jì)南，250101）