管窺建筑的剪力墻體系設(shè)計(jì)

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一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的遵循原則

1.樓層最小剪力系數(shù)

關(guān)于樓層最小剪力系數(shù)原則，要求剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的布置一定要不斷減少。最好設(shè)計(jì)大開(kāi)間結(jié)構(gòu)，使側(cè)向鋼度結(jié)構(gòu)達(dá)到理想狀態(tài)。更為重要的是，樓層與樓層之間的剪力系數(shù)需要達(dá)到最小，盡量適中，不能超出所限制范圍，特別是對(duì)于短肢剪力墻的要求更為嚴(yán)格。因?yàn)樗惺苤卣饍A覆力，所以它的整體總底部承受的傾覆力比不能超過(guò)1：4。遵循這樣的設(shè)計(jì)原則，剪力墻不但可以減輕結(jié)構(gòu)自重，而且還能大大降低地震危害，同時(shí)又節(jié)約許多建筑經(jīng)費(fèi)。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)的施工一定要遵循樓層最小剪力系數(shù)的設(shè)計(jì)原則。

2.樓層間位移與層高

關(guān)于樓層間位移與層高，就要求剪力墻規(guī)范規(guī)定的最大樓層間位移計(jì)算一定要注意相關(guān)事項(xiàng)。若在地震頻繁的建立樓層，所用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算。可以保留整體彎曲變形，需要計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在高層建筑中，因?yàn)楫?dāng)前的高層建筑重點(diǎn)考慮的就是樓層間的扭轉(zhuǎn)與剪力變形。具體地講，豎向構(gòu)建數(shù)量決定著結(jié)構(gòu)的剪切變形。但是在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中，合理的構(gòu)建是關(guān)鍵。一旦結(jié)構(gòu)不科學(xué)，勢(shì)必會(huì)引發(fā)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)變形，這樣就無(wú)法達(dá)到樓層間對(duì)位移的基本要求。因此，針對(duì)目前的高層建筑，不但要考慮樓層間的位移，還要盡量減小施工過(guò)程中對(duì)剪力墻作用的扭轉(zhuǎn)變形，即剪力墻結(jié)構(gòu)的施工一定要遵循樓層間位移與層高比例協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)的超限

關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)的超限，就是說(shuō)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不能超所限范圍，一定要有章可循。由于剪力墻結(jié)構(gòu)的連續(xù)跨高比太小時(shí)，將會(huì)直接引起彎矩出現(xiàn)及剪力過(guò)大現(xiàn)象。當(dāng)跨高比小于5時(shí)，連續(xù)梁無(wú)法被拆減。所以，剪刀墻跨高比的正確選擇，最好要避免彎矩及剪力過(guò)量，盡量確保其規(guī)定范圍內(nèi)。若能有效地用上這些規(guī)范原則，還能從根本上降低工程的成本。因此在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，在符合相關(guān)規(guī)定的前提下，仍需多方面考慮其影響因素，以保證房屋整體的合理性。結(jié)構(gòu)不能多也不能少，即剪力墻結(jié)構(gòu)的施工一定要遵循剪力墻結(jié)構(gòu)的超限問(wèn)題的設(shè)計(jì)原則。

二、高層建筑剪力墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.剪力墻界面厚度

合理設(shè)計(jì)剪力墻界面厚度，對(duì)于剪力墻的厚度而言，在整個(gè)建筑施工過(guò)程中也很重要。要求其厚度盡量小，主要是為了保證剪力墻平面的剛度，使其更加穩(wěn)定。在設(shè)地時(shí)，首先要確認(rèn)剪力墻的最小厚度。依據(jù)建筑物層高，以及無(wú)支長(zhǎng)度的較小值進(jìn)行計(jì)算。任何建筑都離不開(kāi)抗震防范，對(duì)于高建筑剪力墻體抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，要求根據(jù)地震的具體大小設(shè)計(jì)底部加強(qiáng)區(qū)。地震大，底部加強(qiáng)區(qū)占用面積就會(huì)大，但是面積不能小于160mm等。

2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)

合理設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)，由于剪力墻對(duì)混凝土的要求非常高，而最少等級(jí)為C20。所以，在高層建筑剪力墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要是剪力墻結(jié)構(gòu)帶有筒體與短肢。一定要確保其中的混凝土強(qiáng)度大于或等于C25，這樣才能達(dá)到剪力墻對(duì)混凝土強(qiáng)度的等級(jí)要求。

3.鋼筋配筋最小值

合理設(shè)計(jì)鋼筋配筋最小值，要求在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先要充分考慮豎向分布時(shí)鋼筋配筋率的最小值。這樣做的目的是為了進(jìn)一步保證混凝土墻體在受到彎力時(shí)，出現(xiàn)的裂縫不會(huì)迅速達(dá)到抗彎極限，以防斜裂縫發(fā)生脆性而被剪拉破壞。

4.開(kāi)洞構(gòu)造的設(shè)計(jì)

合理進(jìn)行開(kāi)洞構(gòu)造的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化高層建筑剪力墻體的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體做法為：如果剪力墻結(jié)構(gòu)中的開(kāi)洞要求比較小，設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意這個(gè)因素，使新設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)截面的具有更好的承載力；也可以在鋼筋切斷集中處補(bǔ)足洞口，這時(shí)的鋼筋直徑最好大于或等于12mm。當(dāng)然，其對(duì)剪力墻的開(kāi)洞構(gòu)造設(shè)計(jì)完畢后，正式施工還要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況。特別是邊緣構(gòu)件的設(shè)置一定要與實(shí)際切近，不可憑空設(shè)計(jì)。

5.剪力墻結(jié)構(gòu)體系

合理設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)體系，為了使高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系更加合理科學(xué)，豎直方向荷載大部分情況較大。由于存在荷載，豎直方向往往會(huì)產(chǎn)生軸力，而使連續(xù)梁內(nèi)出現(xiàn)彎矩情況。工程設(shè)計(jì)師在計(jì)算時(shí)，首先要按照其受力面積進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)；如果是水平荷載，就要按照平面因素考慮。實(shí)際上，剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算工作屬于復(fù)雜型的，而且工作量非常大。這就要求設(shè)計(jì)師針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算，從而使剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)更加科學(xué)，更加完美。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于剪力墻結(jié)構(gòu)不但結(jié)構(gòu)安全可靠，而且還能使室內(nèi)空間合理布局，所以高層建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用將會(huì)不斷興盛。在未來(lái)的建筑發(fā)展領(lǐng)域，剪力墻將是人們生活幸福的有力保障，其合理的設(shè)計(jì)布局將是建筑施工管理的首要任務(wù)。

作者：孫佩琳 黃菲菲 單位：青島理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院