摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們思想觀念的不斷更新，要求建筑物標(biāo)新立異、彰顯個(gè)性，不但給建筑物帶來(lái)了嶄新的面貌，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，也提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。剪力墻作為建筑設(shè)計(jì)中的主要結(jié)構(gòu)形式，備受關(guān)注，筆者多年從事建筑行業(yè)，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

　　關(guān)鍵詞：房屋建筑,剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計(jì),探討

　　剪力墻結(jié)構(gòu)(shearwall structure)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來(lái)承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層房屋中被大量運(yùn)用。

　　一、 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與支撐件

　　建筑結(jié)構(gòu)所受的外力主要是來(lái)自于水平與垂直兩個(gè)方向。低、多層建筑因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)高度較低、平面尺寸較大，寬度比較小而且結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載和地震影響也很小，所以低層建筑的設(shè)計(jì)主要考慮的因素是如何抵抗豎向荷載。然而隨著建筑高度的不斷增大，其受力特點(diǎn)也在逐步發(fā)生變化，在設(shè)計(jì)師主要考慮水平載荷、軸向變形、側(cè)移以及結(jié)構(gòu)延性等方面。

　　1.1水平荷載

　　對(duì)于一定高度范圍的高層建筑而言，豎向荷載基本固定不變，而包括風(fēng)荷載與地震作用的水平荷載的數(shù)值，則會(huì)隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的區(qū)別而發(fā)生叫較大圍的變化。

　　1.2軸向變形

　　高層建筑的豎向荷載一般較大，會(huì)在柱中引起相當(dāng)大的軸向變形從而影響連續(xù)梁彎矩，同時(shí)還會(huì)影響預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度。因此，必須考慮軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度做出相應(yīng)的調(diào)整。

　　1.3側(cè)移的控制

　　結(jié)構(gòu)側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形會(huì)隨著建筑高度的升高而迅速增大。基于這一原因，水平荷載作用下的側(cè)移必須嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)。

　　1.4結(jié)構(gòu)延性

　　高層建筑比矮層樓房的結(jié)構(gòu)更柔和，因此遭遇地震等劇烈震動(dòng)時(shí)所發(fā)生的變形會(huì)更大。為保證建筑在塑性變形階段中仍能具備較強(qiáng)的變形能力，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)的措施以保證結(jié)構(gòu)的延性。

　　二、剪力墻設(shè)計(jì)的原則

　　對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)要做到安全、經(jīng)濟(jì)合理，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中除了對(duì)位移限制值的要求外，還要充分發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)中各抗側(cè)力構(gòu)件的作用。在剪力墻數(shù)量的設(shè)計(jì)的時(shí)候，位移限制值要滿足規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)盡量減少剪力墻數(shù)量，但應(yīng)滿足在基本振犁地震作用下，剪力墻部分承受的地震傾覆力矩大干結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的一半。

　　1)樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在設(shè)計(jì)時(shí)候要盡量減少剪力墻的布置，最好設(shè)計(jì)為大開(kāi)間剪力墻布置方案，來(lái)達(dá)到比較理想的側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)，樓層的最小剪力系數(shù)接近規(guī)范的極限值，但是這要滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過(guò)40%。這樣在減輕結(jié)構(gòu)自重的時(shí)候降低地震作用帶來(lái)的危害而且造價(jià)方面可以減少。

　　2)樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定最大的彈性層問(wèn)位移在多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算的時(shí)候，可以不除去結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。

　　由此可以看出，樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪切變形對(duì)于一般的高層建筑是重點(diǎn)考慮的方面。豎向構(gòu)件的多少?zèng)Q定著剪切變形的控制，但是即使構(gòu)件的數(shù)量足夠多但是布置不合理，扭轉(zhuǎn)變形就會(huì)過(guò)大，仍然達(dá)不到層間位移的要求。所以，高層建筑能僅僅根據(jù)層問(wèn)位移不夠不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)盡可能使扭轉(zhuǎn)變形最小。

　　3)剪力墻連梁超限的調(diào)整原則。剪力墻的連續(xù)梁的跨高比小于2.5可能會(huì)出現(xiàn)彎矩和剪力超過(guò)規(guī)范的極限規(guī)定，所以其跨高比一般不小于2.5。規(guī)范規(guī)定連續(xù)梁不應(yīng)拆減在跨高比不超過(guò)5的時(shí)候。在跨高比在5到6的時(shí)候，連續(xù)梁岡4度也必須拆減，否則可能導(dǎo)致彎矩和剪力超過(guò)極限值。這 如果能在具體工程設(shè)計(jì)的時(shí)候能有效利用，工程造價(jià)會(huì)降低很多。

　　三、 剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)

　　1.剪力墻截面厚度。規(guī)定剪力墻最小厚度的目的是為了保證剪力墻平面外的剛度和穩(wěn)定性能。當(dāng)墻肢平面外有與其相交的剪力墻時(shí)，可視為剪力墻的支承。有利于保證剪力平面外的剛度和穩(wěn)定性能。所以在確定墻肢最小厚度時(shí)，按層高及無(wú)支長(zhǎng)度兩者較小值來(lái)計(jì)算。規(guī)范規(guī)定：在非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻最小厚度不應(yīng)小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/25，且大于等于160 mm。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)在一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/16，且大于等于200 mm。三、四等級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不小于1/20，且大于等于160 mm;其他各層在一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)，不小于層高或無(wú)支長(zhǎng)度的1/20，且大于等于160 mm;三、四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)應(yīng)不小于1/25，且大于等于160 mm。分隔電梯井或管道井的墻應(yīng)大于等于160 mm。

　　2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)：剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20;帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C25。

　　3.一般剪力墻在一、二級(jí)抗震的一般部位及三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，其墻肢端部應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，在一、二級(jí)抗震的底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)約束邊緣構(gòu)件。當(dāng)為非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻端部應(yīng)按構(gòu)造配置不少于4 Φ12 縱筋，并且應(yīng)沿縱向鋼筋配置不少于Φ6@250 的拉筋。

　　4. 為了防止混凝土墻體在受彎裂縫出現(xiàn)后立即達(dá)到極限抗彎承載力，就必須確定豎向分布鋼筋的最小配筋率;同時(shí)為了防止斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪拉破壞，就必須規(guī)定水平分布筋的最小配筋率。一般剪力墻的豎向和水平分布筋的配筋率為：一、二、三級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不小于0.25%，四級(jí)抗震等級(jí)及非抗震等級(jí)時(shí)為0.2%，間距不應(yīng)大于300 mm，直徑不應(yīng)小于8 mm，也不宜大于墻肢厚度的1/10。

　　5. 剪力墻上開(kāi)洞的構(gòu)造處理，當(dāng)洞口較小，在整體計(jì)算中不考慮其影響時(shí)，應(yīng)將切斷的分布鋼筋集中在洞口邊緣補(bǔ)足，以保證剪力墻截面的承載力，且鋼筋直徑不應(yīng)小于12 mm。當(dāng)洞口較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況在洞口兩側(cè)設(shè)置邊緣構(gòu)件，上下設(shè)置連梁處理。

　　6.剪力墻受豎向荷載的作用比較大，其豎向荷載一般是結(jié)構(gòu)的自重和樓面的荷載作用產(chǎn)生的。豎向荷載在墻肢內(nèi)產(chǎn)生軸力，在連續(xù)梁內(nèi)產(chǎn)生彎矩，這時(shí)候可以按其受力面積進(jìn)行計(jì)算即可。如果在水平荷載的作用下，剪力墻的受力情況可以按二維平面來(lái)分析，在對(duì)其精確的計(jì)算的時(shí)候就按平面問(wèn)題計(jì)算。其計(jì)算的工作量很大。但是在工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于不同類型的剪力墻受力特點(diǎn)可以對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。在水平力作用下，整體墻的截面彎矩和剪力可以按照懸臂構(gòu)件來(lái)計(jì)算。小開(kāi)口整體墻雖然因?yàn)槎纯谟绊懚�出現(xiàn)墻肢間應(yīng)力不再按直線分布，但是產(chǎn)生的影響也不是很大，所以仍然可以按整體墻計(jì)算基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行修改即可。壁式框架可以簡(jiǎn)化為帶剛域的框架，用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算。聯(lián)肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成，可采用連續(xù)化方法近似計(jì)算。

　　結(jié)束語(yǔ)：近年來(lái)，城市高樓化趨勢(shì)不可動(dòng)搖，高層建筑將會(huì)快速發(fā)展，所以剪力墻結(jié)構(gòu)會(huì)得到更多地運(yùn)用。高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在建筑施工整個(gè)過(guò)程中占有重要位置，也是我國(guó)專業(yè)人員一直努力鉆研的方向。但是由于多種客觀原因，目前，尚存在很多需要研究探討的地方，跟國(guó)外的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相差還很大，因此，針對(duì)這一問(wèn)題，我們需要投入更多的時(shí)間與精力做到更好。筆者也會(huì)一直努力。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]蘇紹堅(jiān).住宅樓剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].核工程研究與設(shè)計(jì)，2007，O1.

　　[2]吳繼成.高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建設(shè)科技，2010，06.

　　[3]李盛勇，張?jiān)��?剪力墻邊緣構(gòu)件的一種科學(xué)配筋形式[J].建統(tǒng)結(jié)構(gòu)，2003，08

　　[4]龔海秀.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J].江西化工，2010，02.

　　[5]薛云飛，馬曉霞.談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題[J].陜西建筑，2008，06.

　　[6]趙守勇.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].煤炭技術(shù).2011.9