肖 輝

株洲市規(guī)劃設(shè)計院，湖南株洲 412000

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市人口不斷激增，城市用地不斷緊張。高層建筑作為解決城市這一尖銳問題重要手段，得到了迅速發(fā)展。剪力墻結(jié)構(gòu)，因其良好的抗震性能、優(yōu)異的適應(yīng)性，被越來越多的建筑設(shè)計使用。

1 剪力墻的特征分析

剪力墻的優(yōu)點：其承載力較強，具有良好的剛度，能夠承受風(fēng)載荷，發(fā)生地震時，能夠承擔(dān)受地震作用而產(chǎn)生的水平載荷。

剪力墻的缺點：平面布置不靈活，剪切變形大。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的概述

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的涵義

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用了鋼筋混凝土墻板，來代替框架結(jié)構(gòu)的梁柱設(shè)計，主要原因是地震作用和風(fēng)荷載在垂直方向和水平方向兩種力同時存在，會對建筑物造成一定的破壞，剪力墻結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)有效的承載了這兩種力的作用，減少了對建筑物的破壞作用。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

（1）在尺寸設(shè)計上，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計相對靈活。簡單來講，剪力墻是一面具備和柱一樣的受力特性的墻面。剪力墻和柱最大的區(qū)別是，當(dāng)其肢長與厚度的比值小于等于3時，可以按照柱設(shè)計；若是肢長與厚度的比值大于3，但是小于5，則需要按照雙向受壓構(gòu)件設(shè)計。

（2）為了確保剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的剛度符合設(shè)計要求，其跨高比要大于2.5，若是高層建筑，則其跨高比要大于5。

（3）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要遵循整體銜接原則，同時根據(jù)抗震的剛度合理測算需要配置的剪力墻數(shù)量。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)布置原則（見圖1）

圖1 剪力墻平面布置實例

（1）為了充分發(fā)揮剪力墻的抗扭作用，在布置剪力墻時，應(yīng)當(dāng)均勻的分布在建筑物的周邊。需要注意的是，為避免剪力墻受到外界環(huán)境因素的影響，應(yīng)避免將剪力墻完全沿周邊布置。在樓梯間或者電梯間，平面形狀變化比較大，或者恒載比較大的地方，為保障剪力在樓蓋和剪力墻之間良好的傳遞，設(shè)置剪力墻時，可參考圖1。

（2）如果平面形狀的平整度較低，凹凸較大時，為了加強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)將剪刀墻設(shè)置在凸出部分的端部。

（3）可以通過L形、T形等設(shè)計，提升剪力墻的承載能力，相鄰剪力墻的布置如圖2所示。

圖2 相鄰剪力墻的布置

（4）設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，最好的布置方法是：雙向和多向布置。同時，應(yīng)當(dāng)保持同一軸向的剪力墻方向一致，這樣才能發(fā)揮剪力墻最大的作用。

（5）剪力墻的剛度應(yīng)盡量相同或者相近，如果剪力墻的長度較長，應(yīng)設(shè)置洞口和連梁，形成多肢墻。

（6）由于剪力墻最重要的作用是承擔(dān)地震的作用力。為了保持建筑整體結(jié)構(gòu)在地震作用下的正常運行，相鄰剪力墻之間的距離不宜過大，避免框架結(jié)構(gòu)與剪力墻之間無法協(xié)同作用，承擔(dān)較多的荷載，導(dǎo)致地震時整體建筑的穩(wěn)定性和安全性較差。

（7）剪力墻上的洞口不宜開在端部或者靠近柱邊的位置，應(yīng)當(dāng)布置在剪力墻截面的中部，面積小于整體墻面的1/6，洞口上下對齊，洞口間高度應(yīng)大于層高的1/5。剪力墻的洞口布置vk圖3所示。

圖3 剪力墻的洞口布置

4 剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用設(shè)計優(yōu)化

4.1 合理選擇結(jié)構(gòu)方案

如果建筑樓的樓層低于20層，可以選擇短肢剪力墻進行承載設(shè)計，主要是因為以下兩點：一方面相比較傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻的結(jié)構(gòu)方式，短肢剪力墻的重量更低，剛度也更小，在受到地震作用時，得到的地震反應(yīng)也相對較少；另外一方面，承載能力更強，且造價成本更低，物美價廉。

如果建筑物的樓層高于20層，則可以選擇傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻進行承載設(shè)計。主要是因為短肢剪力墻受到樓層高度的影響，剪力相關(guān)參數(shù)和結(jié)構(gòu)頂點位移很難控制，無法精準(zhǔn)的進行計算和測量，容易造成較大的偏差，帶來不穩(wěn)定因素，造成建筑物結(jié)構(gòu)安全性能下降。

4.2 合理配置暗柱鋼筋

提升剪力墻的抗震性能，可以采用具有消耗地震波作用的暗柱等邊緣構(gòu)件。通過合理配置暗柱等邊緣構(gòu)件，可以大大提升整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

4.3 連梁設(shè)計

當(dāng)建筑物中剪力墻比較長，或者開間不達時，開洞會造成連梁結(jié)構(gòu)。如果出現(xiàn)以下情況，會導(dǎo)致連梁超筋。

（1）連梁自身跨度與其梁截面高度之比值（跨高比）較?。?/p>

（2）剪力墻面結(jié)構(gòu)洞出現(xiàn)豎向中心線錯位，不再同一條直線上的情況；

（3）連梁兩端的剪力墻出現(xiàn)其墻肢過長的問題；（4）剪力墻的數(shù)量較少，且承受的水平力較大；針對以上情況，為了避免連梁超筋的情況出現(xiàn)，可以從以下幾個方面進行設(shè)計改善：

（1）擴大連梁的高和寬，提升連梁的橫截面積，從而達到提升抵抗剪力的目的。

（2）針對出現(xiàn)洞口豎向中心線錯位的情況，應(yīng)當(dāng)加強改進措施，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)計算，盡量確保能夠保持在同一直線上。

（3）可在墻肢過長的剪力墻中間設(shè)置結(jié)構(gòu)洞，形成多肢墻，來達到避免超筋的目的。

（4）精準(zhǔn)計算，確保剪力墻的數(shù)量、分布符合要求。

（5）調(diào)整上下層及中間層連梁的彎矩的設(shè)計值，通過20%的幅度變化，達到降低連梁超筋可能性的目的。

4.4 墻肢的選擇

在墻肢的長度要求中，墻肢長度應(yīng)小于8m，下跨高比則不低于6。如果超出規(guī)范要求，不僅縮短了剪力墻的使用年限，而且會降低墻肢的剛性，使得建筑物本身抗震效果降低，穩(wěn)定性和安全性較差。

在墻肢的厚度要求中，填充墻厚度在20cm，剪力墻也應(yīng)當(dāng)保持20cm，這樣可以提升墻肢的穩(wěn)定性。

4.5 控制剪力墻數(shù)量

在建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，并不是剪力墻越多越好，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點是為建筑物減重，提升它的安全性和穩(wěn)定性，通過科學(xué)計算，應(yīng)控制剪力墻的數(shù)量，合理安排，合理布局，能夠起到最佳的抗震效果即可。

5 結(jié)語

隨著國家的不斷富強昌盛，人民的生活水平也隨之提高，對建筑行業(yè)的安全和穩(wěn)定也提出了更高的要求。尤其是近年來，地震災(zāi)難頻繁發(fā)生，建筑行業(yè)對其質(zhì)量和抗震性能有了更高的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，越來越多的新技術(shù)和新工藝被應(yīng)用到建筑行業(yè)當(dāng)中。剪力墻結(jié)構(gòu)能夠提升建筑的抗震性能，使其被大量應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)中，因此設(shè)計人員應(yīng)重視對剪力墻結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和認知，通過不斷的實踐提升相關(guān)知識業(yè)務(wù)能力，確保建筑設(shè)計中的剪力墻結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮其最大的效能。

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