田曉雪

摘 要 剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念當(dāng)中，能夠滿足高層建筑的功能需求，在很大程度上保證高層建筑的整體穩(wěn)定性和安全性，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)和功能的不同，所需要應(yīng)用的剪力墻結(jié)構(gòu)也不相同，需要根據(jù)實(shí)際情況，對不同形式的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上對高層住宅建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 剪力墻結(jié)構(gòu)；高層住宅建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 工程案例

某工程項(xiàng)目是商用住宅樓，建筑面積是56000平方米，建筑總高度為100米，分為兩座裙房和兩座塔房，該建筑地上共三十二層，其中，四層為商務(wù)樓房，三層為辦公樓房，有一層架空層用于休閑，以上均為住宅樓用房。整體框架是剪力墻結(jié)構(gòu)，由于建筑項(xiàng)目整體屬于商業(yè)綜合性樓體，且樓層較高，施工進(jìn)度和施工周期都比較緊張，為了進(jìn)一步提高工程項(xiàng)目的施工效率和流暢性，在施工管理體系建立后，對鋼筋工程項(xiàng)目、模板工程項(xiàng)目以及混凝土工程項(xiàng)目進(jìn)行了精細(xì)化整合，順利在工期內(nèi)保質(zhì)保量的竣工落成[1]。

2 剪力墻的種類

根據(jù)開洞情況和實(shí)際應(yīng)用范圍的不同，目前常見的剪力墻種類包括這樣幾個(gè)方面：

①整體剪力墻

②小開口整體剪力墻

③聯(lián)肢剪力墻

④壁式框架剪力墻

3 剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑中的應(yīng)用

3.1 剪力墻墻肢平面布置

墻肢平面布置時(shí)應(yīng)遵循平面規(guī)則、傳力明確的原則，剪力墻布置應(yīng)使得結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心能夠位置接近，減小樓層位移比。剪力墻應(yīng)沿著兩個(gè)主軸的方向雙向布置剪力墻，且二者剛度差別不宜過大；在建筑物抗震設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)避免出現(xiàn)單向墻的設(shè)計(jì)形式，確保形成雙向抗側(cè)力體系，發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)良好的空間工作性能。剪力墻布置時(shí)，各片剪力墻應(yīng)盡量對齊設(shè)置，形成明確的抗水平力體系，從而更好地發(fā)揮各墻肢的作用。合理的墻肢布置可以使得結(jié)構(gòu)傳力合理，且實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 剪力墻墻肢長度及厚度的設(shè)計(jì)

剪力墻墻肢長度及厚度的確定是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容之一：①剪力墻墻肢長度的確定。墻肢的長度的合理與否影響著剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力及經(jīng)濟(jì)性。剪力墻不宜過長，過長剪力墻容易形成延性較差的剪切破壞，且單片剪力墻剛度太大后會吸收更多的水平作用。墻肢長度宜控制在8米以下的范圍，且各段墻肢總高度/長度宜大于3，這樣各片剪力墻在水平地震作用下容易形成延性較好的彎曲破壞模式，同時(shí)可以避免彎曲開裂后產(chǎn)生寬度太大的裂縫。同樣剪力墻長度不宜太短，若剪力墻厚度不大于300mm且長度與厚度之比介于4～8之間時(shí)，會形成短肢剪力墻，由于短肢剪力墻沿建筑高度會在某些樓層出現(xiàn)反彎點(diǎn)，受力特點(diǎn)更接近于異形柱，短肢墻承受較大的水平力及軸力，受力性能不利，因此宜盡量避免短墻。以6度區(qū)100米左右高層住宅為例，從住宅功能需求及結(jié)構(gòu)受力需求考慮剪力墻墻肢長度控制在2～3米為宜。②剪力墻厚度的確定。與框架柱不同，剪力墻墻肢兩個(gè)方向尺寸差別大，剪力墻墻肢厚度的合理與否影響墻肢平面外的穩(wěn)定性及剛度。除了最小厚度基本構(gòu)造要求外，剪力墻厚由軸壓比及墻體穩(wěn)定性控制。影響軸壓比的主要因素有：抗震等級、墻肢長度、上部荷載、混凝土強(qiáng)度等級；影響穩(wěn)定性的因素主要有：墻肢長度、上部荷載、混凝土強(qiáng)度等級、墻肢支承條件、層高，其中層高及墻肢墻肢支承條件對穩(wěn)定性影響較大，因此在層高較大時(shí)宜盡量設(shè)置T形、L形、槽形及工字形等有翼緣剪力墻。以6度區(qū)100米左右高層住宅為例，層高3米時(shí)剪力墻厚度由軸壓比控制，以200mm為宜；底部樓層層高較大時(shí)，剪力墻厚度會由穩(wěn)定性起控制作用，根據(jù)需要適當(dāng)加厚至250～300mm。

3.3 剪力墻水平、豎向鋼筋設(shè)計(jì)

剪力墻水平、豎向鋼筋設(shè)計(jì)包括計(jì)算分析及構(gòu)造規(guī)定兩部分。剪力墻墻肢計(jì)算分析主要包括偏心受壓墻肢正截面受壓承載力計(jì)算、偏心受拉墻肢正截面受拉承載力計(jì)算、偏心受壓墻肢斜截面受剪承載力計(jì)算、偏心受拉墻肢斜截面受剪承載力計(jì)算以等內(nèi)容，通過上述計(jì)算確定剪力墻受力需要的水平及豎向鋼筋需求。為避免剪力墻出現(xiàn)受彎裂縫后馬上達(dá)到極限承載能力及受剪裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，規(guī)范對剪力墻水平、豎向鋼筋的最小配筋率進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定：一二三級剪力墻最小水平及豎向配筋率不小于0.25%，四級剪力墻不小于0.20%。對于受溫度應(yīng)力影響較大的頂層剪力墻及長矩形平面的端部等剪力墻提高其水平及豎向配筋率至0.25%，從而可以減少溫度應(yīng)力產(chǎn)生的不利影響。此外對于長剪力墻及高標(biāo)號混凝土剪力墻，由于在混凝土凝固過程中容易造成剪力墻開裂，設(shè)計(jì)此類剪力墻時(shí)宜采用細(xì)而密的鋼筋，同時(shí)適當(dāng)提高該剪力墻分布鋼筋的配筋率。

3.4 剪力墻連梁設(shè)計(jì)

連梁作為剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要的構(gòu)件也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。與框架梁不同，通常情況下連梁跨高比較小，因此豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力較小，而水平作用下會產(chǎn)生較大的內(nèi)力，據(jù)此計(jì)算的連梁反彎點(diǎn)會在跨中附近，兩端彎矩接近，全截面剪力基本相同，考慮水平作用反復(fù)發(fā)生時(shí)，連梁上下縱筋計(jì)算面積接近，因此通常連梁上下縱筋配筋相同，箍筋全跨相同配置。連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)中最早破壞的耗能構(gòu)件，為實(shí)現(xiàn)其耗能的作用，連梁需要設(shè)計(jì)成延性好的彎曲破壞模式，避免發(fā)生脆性剪切破壞。跨高比=L/（2h0）=M/（Vh0），也就是說跨高比越大彎矩與剪力之比就越大，更容易發(fā)生彎曲破壞模式，因此對于跨高比較大的連梁，破壞模式更接近框架梁，通過常規(guī)設(shè)計(jì)就可以達(dá)到預(yù)期效果，而對于跨高比較?。ā?.5）的連梁，更容易發(fā)生剪切破壞，對此類連梁抗剪要求加強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)小跨高比連梁延性能力達(dá)到剪力墻結(jié)構(gòu)對連梁的延性需求，需要改變配筋方式，應(yīng)根據(jù)寬度、適應(yīng)條件等要求設(shè)置斜向交叉鋼筋、集中對角斜筋或?qū)前祿谓頪2]。

4 結(jié)束語

剪力墻能夠有效提高高層建筑的整體穩(wěn)定性和抗震性能，在對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)建筑的實(shí)際特點(diǎn)的主體功能來設(shè)置不同形式的剪力墻，在保證剪力墻結(jié)構(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況下，來對洞口的開設(shè)位置和剪力墻長度進(jìn)行設(shè)計(jì)確定，以此來保證剪力墻設(shè)計(jì)的合理性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭鵬.剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用論述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（3）：248.

[2] 張開泰.剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用論述[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（13）：68-70.