建筑項(xiàng)目剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有降低鋼用量以及提高建筑抗震能力等方面的優(yōu)勢(shì)，在建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著極為廣泛的應(yīng)用，不可忽視。為制定出最佳的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，本文將以建筑項(xiàng)目剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)原則介紹為切入點(diǎn)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開(kāi)全面論述，旨在提高剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，保證建筑項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)原則；剪力墻結(jié)構(gòu)；建筑項(xiàng)目；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1引言

目前較為常用的剪力墻結(jié)構(gòu)主要分為墻肢以及連梁兩種，整體結(jié)構(gòu)具備承載能力強(qiáng)以及剛度大等方面的特征，是建筑工程關(guān)注重點(diǎn)內(nèi)容之一。為對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行保證，確保該結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)能夠在建筑項(xiàng)目中得到有效發(fā)揮，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)原則進(jìn)行明確，以為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)制定準(zhǔn)確性提供保證。

2剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)原則

2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的分析可以發(fā)現(xiàn)，剪力墻不僅擁有著良好的抗側(cè)能力以及承載能力，同時(shí)還能夠?qū)M向以及豎向荷載進(jìn)行協(xié)調(diào)與抵抗，即便是在高強(qiáng)度水平荷載作用之下，其側(cè)移距離也能保持在合理范圍之內(nèi)，可以對(duì)建筑空間利用率以及穩(wěn)定性進(jìn)行保證[1]。同時(shí)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性?xún)?yōu)勢(shì)也較為突出，由于結(jié)構(gòu)自身重量較大，其可以在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，對(duì)一定量的地震能量進(jìn)行吸收，可以達(dá)到較為理想的抗震效果。

2.2設(shè)計(jì)原則

為達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵從以下兩項(xiàng)設(shè)計(jì)原則：第一，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)房屋結(jié)構(gòu)變形情況進(jìn)行考量，應(yīng)明確剪切變形與房屋結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)，要對(duì)剪力墻數(shù)量進(jìn)行合理設(shè)置，以防因布置過(guò)多而出現(xiàn)變形或位移問(wèn)題；第二，連梁設(shè)計(jì)要與相關(guān)規(guī)范超限標(biāo)準(zhǔn)限制相符，保證連梁高跨比能夠超過(guò)2.5，以對(duì)墻體剪力設(shè)計(jì)值以及彎矩設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行保證[2]。同時(shí)要對(duì)剪力墻進(jìn)行合理布置，確保房屋最小剪重比能夠與規(guī)定要求相符，以對(duì)最終設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行保障。

3工程實(shí)例

以某高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例。此建筑為地上25層、地下2層的大空間商業(yè)住宅，建筑結(jié)構(gòu)采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)主體高度達(dá)到了85m，抗震設(shè)防烈度為7。在建筑底部設(shè)有加強(qiáng)區(qū)與非加強(qiáng)區(qū)，其中加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)框支架抗震等級(jí)為3級(jí)，整體剪力墻抗震等級(jí)為4，而非加強(qiáng)區(qū)內(nèi)所設(shè)剪力墻抗震等級(jí)為5。建筑項(xiàng)目所在場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，且地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為乙級(jí)別。

4建筑項(xiàng)目剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1做好結(jié)構(gòu)參數(shù)控制

為對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)布置合理性進(jìn)行保證，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)周期比、位移比、剛重比以及側(cè)向剛度比等參數(shù)展開(kāi)科學(xué)控制。以位移比參數(shù)控制為例。所謂為位移比是指，建筑水平位移、豎向構(gòu)件自身層間位移以及本樓層平均值間的比值數(shù)值。其可以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則性實(shí)施限制的效果，可以有效預(yù)防較大偏心力出現(xiàn)。同時(shí)因?yàn)槲灰票认拗凳且罁?jù)剛性樓板進(jìn)行確定的，所以需要對(duì)偏心力因素進(jìn)行考量，要保證建筑中豎向構(gòu)件位移比能夠保持在1.2之內(nèi)[3]。

4.2做好暗柱鋼筋配置

按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，在對(duì)一、二、三級(jí)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)置端柱與暗柱，以對(duì)地震波能量進(jìn)行消耗，保證剪力墻結(jié)構(gòu)整體抗震性能[4]。設(shè)計(jì)人員要對(duì)剪力墻邊緣構(gòu)件抗拉能力進(jìn)行合理運(yùn)用，以對(duì)建筑穩(wěn)定性進(jìn)行保證。例如本次建筑在進(jìn)行建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就因?yàn)閷?duì)科學(xué)對(duì)暗柱鋼筋進(jìn)行了設(shè)計(jì)與運(yùn)用，使得建筑各方向荷載抵抗能力都得到了切實(shí)增強(qiáng)，建筑抗震能力得到了切實(shí)提升。

4.3做好連梁部分設(shè)計(jì)

連梁超筋處理是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如果連梁出現(xiàn)剪切變形問(wèn)題，就會(huì)對(duì)整體建筑堅(jiān)固性與實(shí)用性產(chǎn)生直接影響，所以設(shè)計(jì)人員需要對(duì)該部分設(shè)計(jì)予以高度重視，要對(duì)連梁超筋問(wèn)題進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一方面要明確，剪力墻最為重要的特點(diǎn)，就是具備一定的抗地震能力，所以在進(jìn)行連梁彎矩與連梁剪力設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)兩者可塑性與可調(diào)幅性進(jìn)行保證；另一方面要在條件允許情況下，降低剪力墻連梁截面高度數(shù)值。因?yàn)檫B梁具有提升剪力墻剛度以及連接墻肢的作用，所以設(shè)計(jì)人員要做好連梁剛度調(diào)整與計(jì)算工作，要適當(dāng)對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減，以對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行保障。在對(duì)連梁折減進(jìn)行計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員要按照建筑綜合情況，做好折減值控制，一般建議應(yīng)將折減值控制在0.5以上，且應(yīng)保持在0.5-1.0的范圍之內(nèi)，以對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行保證。在實(shí)際進(jìn)行調(diào)整時(shí)，很有可能會(huì)因?yàn)楦鞣矫嬉蛩氐挠绊?，而出現(xiàn)在對(duì)連梁剛度折減也無(wú)法調(diào)整到預(yù)期目標(biāo)的情況，會(huì)造成剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，此時(shí)設(shè)計(jì)人員可通過(guò)對(duì)適當(dāng)減小連梁剛度以及降低連梁高度等方式，降低地震對(duì)于建筑物所造成的影響。

4.4做好厚度、長(zhǎng)度設(shè)計(jì)

由于剪力墻墻肢長(zhǎng)度與剪力墻結(jié)構(gòu)延性有直接關(guān)聯(lián)，剪力墻如果保持在細(xì)、高狀態(tài)，其延性也會(huì)隨之提升，可以避免因結(jié)構(gòu)脆性而出現(xiàn)剪切破壞問(wèn)題，所以設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，適宜將其程度設(shè)置在8米之內(nèi)。如果在特殊情況下，墻體長(zhǎng)度需要超過(guò)8米，此時(shí)設(shè)計(jì)人員可通過(guò)設(shè)置洞口的方式，將墻體整體長(zhǎng)度細(xì)分為分布均勻且長(zhǎng)度較短的連肢墻，且需要在洞口處設(shè)置小彎曲弱連梁。在對(duì)墻體厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要按照建筑設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定，按照建筑填充墻厚度，對(duì)其剪力墻厚度進(jìn)行確定，一般兩者厚度數(shù)值基本相同，以對(duì)剪力墻剛度進(jìn)行保證，確保在高強(qiáng)度重壓之下，剪力墻結(jié)構(gòu)也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形彎曲的問(wèn)題。

4.5做好平面與結(jié)構(gòu)布置

4.5.1平面布置

平面設(shè)置工作與剪力墻后設(shè)計(jì)規(guī)則性、承載力與剛度分布、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性等，都有著直接關(guān)聯(lián)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)很容易會(huì)出現(xiàn)承載力與剛度部分不均以及結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等方面的問(wèn)題，墻體會(huì)出現(xiàn)不同程度的彎曲與變形。所以設(shè)計(jì)人員要對(duì)該部分設(shè)計(jì)予以高度關(guān)注，要按照設(shè)計(jì)要求與剪力墻設(shè)計(jì)整體規(guī)劃，做好剪力墻平面布置工作，保證房屋結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)規(guī)則程度，確保整體布局合理性。此外還要對(duì)內(nèi)外墻體連接設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，要對(duì)墻體截面規(guī)則性進(jìn)行保證。

4.5.2結(jié)構(gòu)布置

由于剪力墻需要對(duì)側(cè)向壓力程度進(jìn)行維持，所以需要實(shí)施連續(xù)性的豎向布置工作，要通過(guò)設(shè)計(jì)洞口的方式，完成相應(yīng)布置工作，且在進(jìn)行洞口布置時(shí)，要做好加固工作，以防出現(xiàn)墻體坍塌問(wèn)題。在剪力墻延中軸線進(jìn)行雙向均勻分布過(guò)程中，其質(zhì)量中心與剛度中心會(huì)處于較近的距離，能夠起到對(duì)地震能量進(jìn)行適當(dāng)減小的目的，可以有效避免內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲問(wèn)題。在進(jìn)行具體格局布置過(guò)程中，要盡量避免使用“一”字型墻肢，應(yīng)加大對(duì)L型或者T型結(jié)構(gòu)的使用。因?yàn)榧袅ψ陨砭邆湟欢ㄖ亓?，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)其重量展開(kāi)合理控制，以對(duì)可用空間進(jìn)行進(jìn)一步拓展，確保結(jié)構(gòu)密度、剛度都能與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相符。此外，在進(jìn)行剪力墻上部洞口設(shè)置時(shí)，可將其成列進(jìn)行分布，以對(duì)連梁力量進(jìn)行均衡分布，確保整體設(shè)計(jì)效果可以達(dá)到最優(yōu)。

4.6做好墻肢部分處理

在實(shí)施墻肢處理過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一方面要做好墻肢計(jì)算洞處理。計(jì)算洞主要用于剪力墻墻肢劃分與高度調(diào)整，在對(duì)計(jì)算洞實(shí)施計(jì)算過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)小墻肢配筋能力進(jìn)行增強(qiáng)；另一方面要做好施工洞設(shè)計(jì)。所謂施工洞就是在進(jìn)行建筑剪力墻結(jié)構(gòu)施工時(shí)，在墻體上所留下的洞，由于此部分洞口會(huì)對(duì)剪力墻性能產(chǎn)生不同程度的影響，所以在完成基礎(chǔ)施工之后，需要對(duì)其展開(kāi)重新填充，且可將較長(zhǎng)的墻肢均勻劃分成不同的短墻肢，以對(duì)剪力墻延性以及其他方面性能進(jìn)行保證。

4.7做好墻身部分設(shè)計(jì)

墻身設(shè)計(jì)在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著極為關(guān)鍵的作用，其設(shè)計(jì)質(zhì)量與建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能有著直接關(guān)聯(lián)，所以其也應(yīng)是設(shè)計(jì)人員關(guān)注的要點(diǎn)。由于墻身結(jié)構(gòu)抗震性能是依靠鋼筋產(chǎn)生的，所以設(shè)計(jì)人員要做好墻身鋼筋使用與搭配工作，要通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)正截面抗彎承載力以及斜截面抗剪承載力的計(jì)算，制定出鋼筋結(jié)構(gòu)驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要按照建筑防地震等級(jí)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)中的配筋等級(jí)展開(kāi)配置。例如，如果建筑抗震設(shè)計(jì)為II級(jí)與III級(jí)，在進(jìn)行墻體設(shè)計(jì)時(shí)，要保證豎向以及水平向配筋率都能保持在0.3%以上；如果非抗震設(shè)計(jì)處于I級(jí)、IV級(jí)，則墻體雙向配筋率應(yīng)保持在0.2%以上[5]。建議一般高層建筑剪力墻的墻身水平與豎向鋼筋直徑都能保持在0.8cm以上，且鋼筋間距離能夠得到合理設(shè)置，能夠保持在30㎝左右。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)建筑項(xiàng)目剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的論述，使我們對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方式有了更進(jìn)一步的認(rèn)知，建筑項(xiàng)目建設(shè)單位要明確剪力墻結(jié)構(gòu)價(jià)值，要在對(duì)建筑項(xiàng)目實(shí)況進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則以及建筑實(shí)際設(shè)計(jì)要求，對(duì)項(xiàng)目剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行明確，要有目的、有計(jì)劃的展開(kāi)各項(xiàng)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)，以為最終結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行保障，確保剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)能夠在建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)中得到完全性發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

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作者：莫云子 單位：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司