陳威宇

摘 要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展速度，人們?cè)谖镔|(zhì)文化水平不斷提高的情況下，對(duì)生活的品質(zhì)有了更高的要求，這就導(dǎo)致對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的要求也不斷提升，不僅要求建筑結(jié)構(gòu)具有較好的安全性，同時(shí)還要確保其經(jīng)濟(jì)適用性。文章從剪力墻結(jié)構(gòu)的基本定義入手，分析了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本樣式，并進(jìn)一步對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)方案的選擇及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；方案；優(yōu)化

前言

近年來，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平得到不斷的提升，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不僅需要滿足銷售及居住的質(zhì)量要求，同時(shí)還要求具有較好的經(jīng)濟(jì)適用性。剪力墻結(jié)構(gòu)由于側(cè)移較小，抗側(cè)剛度較大，而且具有較強(qiáng)的抗震性能，所以在現(xiàn)代建筑中得到廣泛的應(yīng)用。特別是在當(dāng)前我國(guó)的住宅建筑設(shè)計(jì)中，由于對(duì)居室使用功能的要求，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要具有較多的分隔墻，而利用剪力墻后，可以將承重墻和分隔墻合為一體，同時(shí)還具有良好的經(jīng)濟(jì)性。但在當(dāng)前建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)過程中，還存在著一些問題，所以還需要加強(qiáng)對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化，從而確保建筑的安全性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的基本定義

剪力墻作為建筑結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其可以承擔(dān)較強(qiáng)的風(fēng)荷載及地震作用，所以通常也將剪力墻稱為抗風(fēng)墻或抗震墻。目前高層建筑較多，但在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，則不宜將所有墻體都采用剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于需要應(yīng)用較多剪力墻時(shí)，則需要布置一定的筒體，這樣利用剪力墻和筒體可以對(duì)水平力來進(jìn)行抵抗?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。當(dāng)墻較少時(shí)，如墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的15%～40%，則可以按普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下限規(guī)范沒有規(guī)定，用戶可以靈活掌握如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)看成剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本樣式

2.1 壁式框架

這種樣式的剪力墻更多的在聯(lián)肢墻中進(jìn)行應(yīng)用，由于其洞口較大，所以墻肢的剛度往往較弱，而連梁的風(fēng)度則較強(qiáng)，這種情況下的剪力墻在受力上表現(xiàn)的與框架結(jié)構(gòu)更過于接近。但其與框架結(jié)構(gòu)的的梁柱還具有較大的不同，厚度上較小。通常上框剪結(jié)構(gòu)中，壁式框架剪力墻可以進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，同時(shí)也可以利用其他一些墻體來進(jìn)行設(shè)置，所以在目前的房屋建筑中壁式框架剪力墻應(yīng)用的更為廣泛。

2.2 整體剪力墻

整體剪力墻由于沒有洞口或是只有少量的洞口，其作為建筑的主體結(jié)構(gòu)存在，所以在設(shè)計(jì)時(shí)往往可以忽視洞口的存在，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中作為極其重要部分，對(duì)建筑起著支撐的作用。

2.3 聯(lián)肢墻

聯(lián)肢墻上往往是有一列或是多列洞口存在，而且洞口的尺寸也較大，各連梁承擔(dān)著主要的受力，其可以說是由于多組連梁連接起來的特殊剪力墻，而且各墻肢具有比連梁更強(qiáng)的剛度，所以每一個(gè)墻肢的作用都不可忽視。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)方案的選擇

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的設(shè)計(jì)方案具有多樣化的特點(diǎn)，但在確保建筑結(jié)構(gòu)安全的情況下，需要選擇經(jīng)濟(jì)性較好的方案，可以有效的降低工程的成本。特別是在設(shè)計(jì)的初期階段，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)體系、材料及構(gòu)件截面尺寸的選擇，都會(huì)直接影響到建筑工程的造價(jià)。

目前高層建筑結(jié)構(gòu)中，利用框支剪力墻較多，這樣就可以在上部結(jié)構(gòu)中可以采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了盡量的減少上下層在剛度上的變化，則可以適當(dāng)?shù)臏p少上層短肢剪力墻來減少剪力墻的剛度，而加大下層剛度，這種結(jié)構(gòu)方案可以在保證整體結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的選擇，需要根據(jù)建筑層數(shù)的多少來進(jìn)行確定，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)癥于層數(shù)較小的建筑，而對(duì)于二十層以上建筑在選擇剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，則宜選擇傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻ㄖ膶訑?shù)過大，對(duì)于結(jié)構(gòu)的剛度要求增加，也需要結(jié)構(gòu)底部具有良好的抗剪系數(shù)，控制好層部位移和頂點(diǎn)位移值，確保結(jié)構(gòu)的安全性，所以如果利用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)則無法滿足各方面的要求，使結(jié)構(gòu)的安全性無法得到保證。

對(duì)于層數(shù)在20層以下的住宅建筑若采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，由于墻體多為構(gòu)造配筋，各墻肢的實(shí)際軸壓又一般會(huì)比計(jì)算值偏小，就會(huì)導(dǎo)致墻體的承載力不能充分發(fā)揮出來，而采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，就可以很好地解決這些問題，既加大了結(jié)構(gòu)的延性，提高結(jié)構(gòu)的抗震性也使得工程費(fèi)用隨之降低。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

4.1 基礎(chǔ)方案與承重構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目地質(zhì)與水文條件，各項(xiàng)工藝、技術(shù)指標(biāo)與相鄰建筑的分布狀態(tài)要進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，以最大限度發(fā)揮基礎(chǔ)方案的實(shí)際作用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量在原基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的修訂與整改。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行實(shí)地考察后，應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)和選擇，其根本目的是確保建筑主體結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性。例如：在剪力墻承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，必須考慮到墻體配筋率的問題，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)的剪力墻中，豎向與水平分布筋的最小配筋率應(yīng)≥0.25%，而部分框支剪力墻的底部加強(qiáng)部位實(shí)際配筋率則要≥0.3%。與上世紀(jì)80年代相比，現(xiàn)在規(guī)定的配筋率已經(jīng)明顯提高，而且基本實(shí)現(xiàn)了與國(guó)外建筑行業(yè)要求的配筋率接軌，所以，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員在基礎(chǔ)方案與承重構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，必須注重相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與工藝參數(shù)的合理選用，特別是要符合國(guó)家建筑主管部門出臺(tái)的最新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以保證設(shè)計(jì)方案通過審核。

4.2 有效提升建筑整體結(jié)構(gòu)性能

在剪力墻設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中要對(duì)其抗震性能進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則，明確結(jié)構(gòu)各部位受力情況，避免在災(zāi)難發(fā)手時(shí)出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)受力不均衡的情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)危害的有效控制。設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱部位，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分利用相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)參數(shù)，及時(shí)對(duì)可能產(chǎn)生薄弱的部位進(jìn)行分析，并對(duì)方案進(jìn)行修訂，從而有效的提升整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4.3 合理應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念與計(jì)算方法

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須選擇合理的設(shè)計(jì)方案，這是保證建筑主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。剪力墻結(jié)構(gòu)處于受彎工作狀態(tài)時(shí)才能有展現(xiàn)良好的延性，所以，剪力墻的形式應(yīng)以高細(xì)為主，如果剪力墻過長(zhǎng)，可能形成低寬剪力墻，由于剪力墻呈現(xiàn)為脆性，難以滿足抗震要求。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須經(jīng)過精確的計(jì)算，雖然國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)工作中已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)代替人工操作，但是在部分環(huán)節(jié)的計(jì)算中仍需依靠設(shè)計(jì)人員豐富的工作經(jīng)驗(yàn)予以解決。

目前，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中，尚缺少專業(yè)的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的效率與質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在合理應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)與計(jì)算工具的同時(shí)，結(jié)合自己的觀念與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行雙重判定。在剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，在相關(guān)構(gòu)件的實(shí)際計(jì)算中，為了保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，必要時(shí)可以采取結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。

5 結(jié)束語

目前隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)得到不斷提升，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分的發(fā)揮剪力墻的優(yōu)勢(shì)，確保結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)，將工程成本降至最低，通過對(duì)設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化，從而確保建筑施工的順利進(jìn)行。

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