文/羅宇 江蘇省華建建設(shè)股份有限公司 江蘇揚州 225000

高層剪力墻結(jié)構(gòu)要點探究與分析

文/羅宇 江蘇省華建建設(shè)股份有限公司 江蘇揚州 225000

本文詳細闡述剪力墻在高層建筑應(yīng)用分析與設(shè)計的重點內(nèi)容，討論剪力墻的布置要求與結(jié)構(gòu)類別，闡述剪力墻厚度與長度等問題，對優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)施工圖紙，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計合理化、科學化、經(jīng)濟化。

高層建筑；剪力墻；設(shè)計要點

前言：

剪力墻體系具有整體性優(yōu)、剛度強、造價低等特點，因此高層建筑常用剪力墻結(jié)構(gòu)，可把隔墻與承重墻有機統(tǒng)一且施工成本更為經(jīng)濟，除此以外，剪力墻體系與框架結(jié)構(gòu)相比，沒有出現(xiàn)梁、柱外露等情況，且外立面造型更加美觀,內(nèi)部功能更加多樣化，隨著剪力墻在高層建筑大規(guī)模的應(yīng)用，社會大眾對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要求進一步提高，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對剪力墻結(jié)構(gòu)的類型選擇、布置盡管沒用作出細致規(guī)定,我們設(shè)計人員則應(yīng)當結(jié)合建筑工程實際條件，加強剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化。

1.剪力墻體系布局標準

1.1 剪力墻布置要求

通常剪力墻沿主軸方向進行布置，設(shè)計人員在建筑平面內(nèi)布置的剪力墻應(yīng)當保持平均，嚴禁出現(xiàn)一端多一端少的情況，由于剪力墻在實際受力中承受較大的水平作用力、豎向軸力，因此在結(jié)構(gòu)計算中其墻體應(yīng)當滿足延性變形與抗剪切的要求，在剪力墻設(shè)計過程中設(shè)計人員應(yīng)盡量考慮其彎曲延性。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)類別

高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)類型主要包括整體墻、聯(lián)肢墻等，根據(jù)墻體的差異性特點以及其受力形式，對剪力墻體內(nèi)力進行配筋，整體墻主要涉及山墻、局部開洞墻、結(jié)構(gòu)片墻，而聯(lián)肢墻則是將剪力墻通過梁進行連接，剪力墻建筑結(jié)構(gòu)體系如下圖所示，剪力墻在高層建筑受力過程中不僅作為承重構(gòu)件，同時也是抗側(cè)力構(gòu)件，而設(shè)計人員對剪力墻可進行局部布洞，但洞口開設(shè)越大時，從受力體系上更接近于剪力墻框架體系。

2.高層建筑對剪力墻厚度與墻肢的應(yīng)用要求

2.1 剪力墻厚度

根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定要求，當高層建筑抗震等級為一、二級抗震設(shè)計人員需要對剪力墻底部進行加強，其墻厚應(yīng)大于200mrn，而且大于高層建筑層高1/16，對于非加強區(qū)域墻厚不得低于160mm，在進行剪力墻設(shè)計過程中，設(shè)計人員如遇特殊情況，應(yīng)對高層建筑展開概念設(shè)計分析，積極控制與調(diào)整墻肢軸壓的數(shù)值，確保高層建筑的連續(xù)性，確保剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足規(guī)范要求。

2.2 墻肢長度

在設(shè)計過程中，設(shè)計人員對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)長度有著明確控制，墻肢長度一般低于8m，因此在剪力墻結(jié)構(gòu)計算過程中設(shè)計人員應(yīng)保證剪力墻體系延性，避免剪力墻在受力過程中出現(xiàn)脆性破壞，根據(jù)高規(guī)要求剪力墻高寬比宜大于3，這樣能夠提高剪力墻的整體延性，在抗震過程中其發(fā)生彎曲破壞，在以往設(shè)計過程中筆者發(fā)現(xiàn)墻體過長，為了確保墻體的高寬比值大于3，可通過開設(shè)洞口等措施將長墻分割成具有均勻性肢墻，對于洞口筆者認為選擇彎矩比偏小的連梁。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

設(shè)計人員在進行剪力墻設(shè)計中，首先結(jié)合設(shè)計規(guī)范具體要求對結(jié)構(gòu)的合理性進行考量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員從技術(shù)層面應(yīng)滿足下列原則，從而能夠推動剪力墻設(shè)計科學化、規(guī)范化，應(yīng)當選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，結(jié)合地理位置、功能需求、施工因素與材料等，最終決定最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

3.1 調(diào)整層間最小剪力系數(shù)

設(shè)計人員為了控制剪力墻結(jié)構(gòu)自重，避免地震出現(xiàn)，盡量控制剪力墻數(shù)量，但基于一個前提：即要求短肢剪力墻所承受第一振型傾覆力矩應(yīng)低于地震傾覆總力矩的30%，設(shè)計人員可擴大剪力墻開間，增加剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，保證層間最小剪力系數(shù)滿足規(guī)范要求，從而能夠控制建筑工程成本支出。

3.2 調(diào)整層間層高比與最大位移

層間扭轉(zhuǎn)與剪切變形是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，其中剪切變形主要根據(jù)豎向構(gòu)件數(shù)量來判斷的，如某建筑豎向構(gòu)件布置過多，必然增大剪重比，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，扭轉(zhuǎn)變形加大，且無法滿足樓層間位移要求，對此，在建筑物中應(yīng)盡量減少扭轉(zhuǎn)變形，而不能單靠增加豎向構(gòu)件的剛度來調(diào)整樓層之間的位移。

4.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

4.1 加強大墻肢的結(jié)構(gòu)處理

在設(shè)計過程中筆者發(fā)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)由于本身具有延伸性要求，對此在實際施工過程中也應(yīng)具備其延展性能，設(shè)計人員應(yīng)重視剪力墻結(jié)構(gòu)整體性工作，剪力墻在實際破壞中以彎曲破壞為主，極易造成脆性破壞，這對結(jié)構(gòu)的抗震極為不利。針對這種情況設(shè)計人員對于墻肢較長的剪力墻設(shè)計不僅滿足承載力要求還需進行分層設(shè)計，將其分割成為均勻單元，對于較短墻肢在受彎條件下出現(xiàn)裂縫較小，從而能夠有效發(fā)揮墻體配筋作用，為消除這些不利現(xiàn)象出現(xiàn)，對于墻肢長度超過8m可選擇下列處理措施：第一，開設(shè)施工洞，在施工過程中需對墻體孔洞預(yù)留，同時對預(yù)留孔洞需布置填充墻，這樣能夠?qū)㈤L墻肢隔成短墻肢。第二，開設(shè)計算洞，設(shè)計人員主要在結(jié)構(gòu)計算時假設(shè)其有洞，但在實際施工過程中仍為混凝土墻，這種計算洞的開設(shè)，能夠發(fā)揮墻肢配筋性能。

4.2加強剪力墻結(jié)構(gòu)均衡設(shè)計

在高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)當采取恰當優(yōu)化措施實現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力均衡，不僅能夠提高剪力墻結(jié)構(gòu)安全度，還能夠控制工程的投資造價，設(shè)計人員根據(jù)剪力墻的平面布置情況能夠真正實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，根據(jù)施工現(xiàn)場條件，制定正確的剪力墻設(shè)計方案，設(shè)計人員加強剪力墻施工質(zhì)量的督查，制定科學的施工管理機制，強化施工管理人員的安全意識，要求其按照操作流程與設(shè)計圖紙進行施工作業(yè)。

結(jié)束語：

綜上所述，我國城市建設(shè)日不斷加快，規(guī)模不斷擴大，剪力墻體系在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，增強剪力墻結(jié)構(gòu)安全性、抗震性，是廣大設(shè)計人員需要考慮剪力墻的結(jié)構(gòu)問題，設(shè)計人員需要制定科學的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，結(jié)合建筑工程的實際條件，對此充分做好現(xiàn)場的勘察設(shè)計準備工作，保證建筑物整體的設(shè)計水平，最終推動我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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