摘要：隨著城市建設(shè)腳步的加快，高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)因其適用性強(qiáng)、造價(jià)低廉的原因正在引起人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注，而在框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻的設(shè)計(jì)屬于核心內(nèi)容。本文分析了剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)的若干建議，以供設(shè)計(jì)者參考。
關(guān)鍵詞：高層結(jié)構(gòu) 剪力墻 受力 設(shè)計(jì)
剪力墻體系結(jié)構(gòu)是一種混凝土材質(zhì)的土墻結(jié)構(gòu)，在高層建筑中代替了原來(lái)的框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，主要作用是承受豎直和水平方向的各種荷載引起的內(nèi)力，對(duì)于其他結(jié)構(gòu)的水平力也可以很好地控制。目前，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于高層建筑中。剪力墻為高層建筑物提供的抗剪強(qiáng)度與剛度都很大，可以有效的保證建筑施工的質(zhì)量。
一、剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載和水平荷載，是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式。由于縱、橫向剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛度都很大，在水平荷載作用下，側(cè)移較�。灰虼诉@種結(jié)構(gòu)抗震及抗風(fēng)性能都較強(qiáng)，承載力要求也比較容易滿足，適宜于建造層數(shù)較多的高層建筑。一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻；短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5：8的剪力墻，剪力墻主要承受兩類荷載：一類是樓板傳來(lái)的豎向荷載，在地震區(qū)還應(yīng)包括豎向地震作用的影響；另一類是水平荷載，包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力分析包括豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和水平荷載作用下的內(nèi)力分析。在豎向荷載作用下，各片剪力墻所受的內(nèi)力比較簡(jiǎn)單，可按照材料力學(xué)原理進(jìn)行。在水平荷載作用下，剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算則比較復(fù)雜。理論分析和試驗(yàn)研究表明，在水平荷載作用下剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻上的開(kāi)洞情況。洞口是否存在，洞口的大小、形狀及位置的不同都將影響剪力墻的受力性能。剪力墻按受力特性的不同主要可分為整體剪力墻、不開(kāi)口整體剪力墻、雙肢墻（多肢墻）和壁式框架等幾種類型。不同類型的剪力墻，其相應(yīng)的受力特點(diǎn)、計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算方法也不相同，計(jì)算其內(nèi)力和位移時(shí)則需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。整體剪力墻如一根懸臂桿件，在墻肢整個(gè)高度方向上，彎矩圖既不發(fā)生突變又不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主；不開(kāi)口墻與雙、多肢剪力墻，在連梁高度處的墻肢彎矩有突變，但在整個(gè)墻肢的高度方向上，它沒(méi)有或僅僅在個(gè)別樓層才出現(xiàn)反彎點(diǎn)，剪力墻的變形曲線依然以彎曲型為主。總之，剪力墻的受力需具體情況具體分析，應(yīng)按能反映其性態(tài)的結(jié)構(gòu)體系計(jì)算。
二、連梁設(shè)計(jì)
高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榉块g尺度不大，墻肢之間常常出現(xiàn)跨高比較小的連梁，在計(jì)算過(guò)程中，容易產(chǎn)生連梁抗剪超限的情況，通常有以下幾種解決方案：
1.加高截面，在梁寬一定的情況下，通過(guò)加高連梁截面的方法，可以提高連梁自身的抗剪能力。2.加寬截面，加寬截面和加高截面一樣，也可以有效提高抗剪承載能力，卻對(duì)連梁剛度的貢獻(xiàn)較小，僅為線性關(guān)系，使得抗剪力的提高值大于分擔(dān)剪力的增加值。因此加寬梁截面對(duì)于解決連梁抗剪超限是一個(gè)行之有效的方法。3.調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)力，在上述方法均不奏效的情況下，可以通過(guò)人為的內(nèi)力調(diào)整，控制剪力分配比重，解決連梁抗剪問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的調(diào)控方法是在計(jì)算參數(shù)取值時(shí)，調(diào)整連梁剛度折減系數(shù)。
在人為調(diào)控的過(guò)程中，需要把握三個(gè)原則，一是始終要保證結(jié)構(gòu)的整體效應(yīng)，調(diào)整剛度折減系數(shù)或者按鉸接設(shè)計(jì)以后，需要重新考查結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)，確保都位于規(guī)范限值以內(nèi)，且宜保留一定的富余。二是要保證連梁的基本抗彎能力，存非地震荷載作用下。連梁應(yīng)具備足夠的抗彎和抗剪承載能力，以滿足日常使用的需要。對(duì)于跨度較大的連梁，以及支承有次梁的連梁，應(yīng)尤其重視這個(gè)問(wèn)題。三是注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一致性。連梁剛度人為折減過(guò)后，必然會(huì)導(dǎo)致其余墻肢和連梁分擔(dān)的剪力加大，應(yīng)對(duì)其余墻肢和連梁按加大后的內(nèi)力進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)。
三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
剪力墻的剛度較大，整體性較好，容易達(dá)到承受的荷載要求。設(shè)計(jì)師主要考慮以下幾個(gè)方面：
3.1剪力墻界面的厚度要求
剪力墻厚度盡量小的優(yōu)點(diǎn)主要是保證剪力墻平面的剛度及其穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻相較于墻體平面外時(shí)，相交處可以作為剪力墻的支撐，對(duì)于平面外的剛度與未穩(wěn)定性有很好的保證。剪力墻最小厚度確認(rèn)時(shí)，計(jì)算依據(jù)主要是建筑物層高及無(wú)肢長(zhǎng)度中的較小值。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)根據(jù)地震的具體大小情況來(lái)設(shè)計(jì)，地震越大，底部加強(qiáng)區(qū)所占層高或者無(wú)肢長(zhǎng)度總面積比較越大，且面積一般不小于160mm。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，底部加強(qiáng)區(qū)一般不會(huì)大于層高或無(wú)肢長(zhǎng)度的百分之25% 。
3.2 剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求
剪力墻中混凝土要求相對(duì)較高，等級(jí)最少要為C20，如果剪力墻結(jié)構(gòu)中帶有簡(jiǎn)體與短肢，那么其中的混凝土強(qiáng)度最少要為C25。
3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造邊緣的構(gòu)件在剪力墻墻肢中是必不可少的。在非抗震設(shè)計(jì)中，其墻端部位的構(gòu)件配置及鋼筋配置都要符合相關(guān)的規(guī)定要求。
3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮豎向分布時(shí)鋼筋配筋率的最小值，主要作用就是保證混凝土墻體在受到彎力較大時(shí)出現(xiàn)裂縫時(shí)不至于立刻達(dá)到抗彎承載力的極限，還可以防止斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪拉破壞。
3.5剪力墻結(jié)構(gòu)開(kāi)洞構(gòu)造設(shè)計(jì)。若是剪力墻結(jié)構(gòu)中開(kāi)洞較小，其影響較小在計(jì)算時(shí)可不必考慮在內(nèi)。為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)截面的承載力，要在鋼筋切斷集中處將洞口補(bǔ)足，并且鋼筋直徑最小要達(dá)到12mm。具體施工要根據(jù)實(shí)際情況，邊緣構(gòu)件的設(shè)置根據(jù)實(shí)際情況。
3.6 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系受到的豎直方向荷載比較大，豎直荷載包括建筑整體的自身重量及樓面荷載產(chǎn)生的影響。由于荷載的存在，豎直方向會(huì)產(chǎn)生軸力，使連續(xù)梁內(nèi)出現(xiàn)彎矩。計(jì)算時(shí)依據(jù)的是其受力面積。若是水平荷載，其計(jì)算就要按平面考慮了。剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算工作比較復(fù)雜且工作量較大，在建筑施工時(shí)，要針對(duì)不同的剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著社會(huì)的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)水平的提高，高層建筑將如雨后春筍般出現(xiàn)，剪力墻結(jié)構(gòu)因其抗側(cè)剛度大，能有效地減少側(cè)移，目具有較好的抗震性能，因而被廣泛應(yīng)用于多層和高層鋼筋混凝土建筑中。所以，掌握好剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，把握好剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就會(huì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]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.
[2]趙守勇.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].煤炭技術(shù).2011.9.
[3]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.
