摘要：建筑設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用，使建筑設(shè)計延展性及使用效能得以大幅提升，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件，積極進行剪力墻結(jié)構(gòu) 設(shè)計分析對提高建筑設(shè)計效能具有重要意義。本文將按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標準，對建筑剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用概念及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容逐一分析， 以此為現(xiàn)代建筑工程設(shè)計更為科學(xué)的運用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計保障建筑質(zhì)量提供部分參考性建議。
關(guān)鍵詞：建筑；設(shè)計；剪力墻；結(jié)構(gòu)；研究
0 引言
現(xiàn)今，高層建筑建設(shè)應(yīng)用逐步成為現(xiàn)代建筑建設(shè)發(fā)展 的主要方向，為更好地適應(yīng)建筑市場發(fā)展環(huán)境，提高高層 建筑質(zhì)量，做好建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)分析研究尤為必要，尤其是 針對剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計探究，是解決現(xiàn)代高層建筑設(shè)計結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定性及安全性等有關(guān)問題的有效途徑。
1 建筑設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計概念
剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計概念的提出有效解決傳統(tǒng)鋼筋混凝 土建筑結(jié)構(gòu)強度不足及延展性不高問題，使建筑工程技術(shù) 應(yīng)用從傳統(tǒng)的技術(shù)工業(yè)建設(shè)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代機械建設(shè)。剪力墻結(jié) 構(gòu)設(shè)計是建筑混凝土工程技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容，相比于其 余種類鋼筋混凝土施工技術(shù)應(yīng)用，剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更 高、抗震性更好，在實際建筑建設(shè)方面具有高安全性及多 功能性的基本特點。早期階段的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計由于基礎(chǔ) 結(jié)構(gòu)較為單一，且工程技術(shù)并不成熟，相關(guān)的結(jié)構(gòu)建筑材 料主要以各類規(guī)格鋼筋梁架為主，因此運用并不廣泛，在 通過后續(xù)階段的技術(shù)完善及結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，剪力墻結(jié)構(gòu) 技術(shù)應(yīng)用涉及內(nèi)容逐步增多，環(huán)境適應(yīng)性增強，尤其在高 層建筑建設(shè)方面優(yōu)勢明顯，所以被現(xiàn)代建筑工程建設(shè)廣泛 運用于大型建筑工程建設(shè)方面。隨著現(xiàn)代建筑建設(shè)對建筑 實用性及結(jié)構(gòu)美觀度認知標準的提升，高強度的墻體結(jié)構(gòu) 支撐成為未來階段建筑基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要方向，其 高密度的平面墻體不僅具備良好的抗壓性，同時具有一定 的韌性，進一步規(guī)避自然因素環(huán)境干擾及人為環(huán)境因素干 擾等相關(guān)建筑使用安全性風(fēng)險，使現(xiàn)代建筑建設(shè)的經(jīng)濟效 益與社會效益顯著提升。
2 建筑設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與特點
2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)高度及寬度控制原則
剪力墻結(jié)構(gòu)高度及寬度的控制，直接影響后續(xù)階段剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計使用效益。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計主要采用空間梁 結(jié)構(gòu)支撐作為基礎(chǔ)模板，所以綜合寬度相對較小，受力方 向主要以鋼筋結(jié)構(gòu)做載體向梁柱結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)，從而實現(xiàn)對上 層結(jié)構(gòu)壓力的均衡分布。受建筑設(shè)計使用環(huán)境影響，剪力 墻外墻體長度及厚度值計算基數(shù)應(yīng)小于 3，如比值基數(shù)大 于 3，則需要采用雙向受壓結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，以滿足剪力墻 結(jié)構(gòu)也建筑設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、韌性、強度及延展性等相關(guān) 需求。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工程一致性原則
現(xiàn)代剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計主要運用于高層建筑方面，繼而 需要考慮到墻體水平及垂直方向作用力，及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承 載力等，在保障剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案符合建筑總體設(shè)計使 用要求后，應(yīng)綜合多方面的建筑設(shè)計參考數(shù)據(jù)，對剪力墻 結(jié)構(gòu)進行做出一定的調(diào)整，通過斜截面受剪承載力數(shù)據(jù)計 算，分析墻體結(jié)構(gòu)壓力承載密度，如實際計算結(jié)構(gòu)壓力數(shù) 值較大，則剪力墻設(shè)計所需承受的負荷較高，此時剪力墻 結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計一致性難以保障，應(yīng)在計算出局 部受壓承載力后對剪力墻設(shè)計方案進行逐項優(yōu)化，以此保 障剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計符合工程建設(shè)總體需求。
2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)平面剛度及承載力較高
傳統(tǒng)的鋼筋混凝土墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計平面結(jié)構(gòu)剛度收到 建筑材料、建筑施工技術(shù)及建筑工程管理等多項內(nèi)容限 制，而現(xiàn)代剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計則可有效的提高平面剛度，通 過對梁柱銜接方案等及鋼梁設(shè)計方案優(yōu)化，實現(xiàn)對總體承 載力的提高，以此形成良好的應(yīng)力及拉伸力，使墻體結(jié)構(gòu) 整體性更高。剪力墻平面剛度及承載力雖然較高，但在實 際的設(shè)計方案及設(shè)計施工階段，必須注意做好剪力墻及平 面外梁的連接控制，由于剪力墻材料特殊性較高，在連接 過程中若操作不規(guī)范及連接處理不到位，極易造成墻肢外 彎問題，從而使剪力墻結(jié)構(gòu)綜合承載能力受到實際影響。 必要時可采用其余方案進行技術(shù)處理，如需要進行連接處 理，則應(yīng)采用一定的保護措施，以免出現(xiàn)以上問題，進而提升剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用有效性。
3 建筑設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用途徑
3.1 剪力墻墻肢長度的確定與設(shè)計
墻肢長度主要指剪力墻整體界面高度，通過高度數(shù)據(jù) 控制實現(xiàn)對剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效協(xié)調(diào)。在外觀方面， 剪力墻結(jié)構(gòu)主體同樣需要依賴墻肢長度的確定設(shè)計保障 支撐強度，所以建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，仍重視對剪力 墻肢長度數(shù)據(jù)計算與設(shè)計。通常情況下，如在建筑設(shè)計方 面未提出特殊的建筑設(shè)計要求，則應(yīng)將剪力墻墻肢長度控 制在 8 米以內(nèi)，特殊情況下可將相關(guān)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)值做一定 的調(diào)整。剪力墻結(jié)構(gòu)延展性參數(shù)也是墻肢長度設(shè)計的主 要衡量標準，需在結(jié)合寬度比例及高度比例基礎(chǔ)上，對各 項數(shù)值進行開洞比較，并采取彎矩約束比較小的弱連梁 的設(shè)計方案，從而解決墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足及平面剛度 較低問題。
3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)厚度控制
現(xiàn)代建筑設(shè)計需要符合綜合性抗震標準，不同地區(qū)的 建筑抗震標準等級差異化明顯，要根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境、 自然氣候及建筑設(shè)計要求等，結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容選 擇最佳厚度融入剪力墻結(jié)構(gòu)施工方案。剪力墻設(shè)計抗震效 能主要來源于界面尺寸，一般情況下需要采取墻體底部加 厚方法提高墻面強度。如建筑基礎(chǔ)數(shù)值不產(chǎn)生變動，則正 常情況下底部厚度控制在 200 毫米以下，而其余部位結(jié)構(gòu) 厚度，則不應(yīng)低于 150 毫米以免因厚度不足，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)承 載力不佳及建筑剪力墻結(jié)構(gòu)重心偏移等相關(guān)問題。剪力墻 獨立結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，墻體底部厚度不得超過 180 毫米，其 目的在于充分發(fā)揮獨立剪力墻底部結(jié)構(gòu)剛性優(yōu)勢，過薄的 底部結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計，難以有效發(fā)揮剪力墻底部承壓結(jié)構(gòu)效 用，而過厚的設(shè)計方案，則使底部結(jié)構(gòu)壓強增加，導(dǎo)致剪力 墻結(jié)構(gòu)設(shè)計整體性受損，在建筑設(shè)計方面，應(yīng)將基礎(chǔ)數(shù)值 控制在標準范圍內(nèi)，以提升建筑使用安全效益。
3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尺寸設(shè)置
剪力墻結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)置應(yīng)注意對結(jié)構(gòu)豎直方向及水平 方向的剛度荷載壓力分布分析，盡可能將剪力墻肢截面高 度基數(shù)控制在墻體厚度基數(shù)的 8 倍以上，保障雙間合并布 置開間空間設(shè)計符合剪力墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)置標準，若在實際 操作過程中，未能按照標準規(guī)格執(zhí)行設(shè)計方案，則無法滿 足剪力墻豎向荷載傳遞需求。如建筑設(shè)計方案對建筑對基 礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計有特殊要求，則應(yīng)盡可能的避免采取開間布置 設(shè)計方式?，F(xiàn)代剪力墻形狀設(shè)計為有效適應(yīng)多種階段使用 及施工操作環(huán)境，均采用 L 形及 T 形結(jié)構(gòu)設(shè)計，該布局有 利于提高側(cè)向剛度，降低剪力墻結(jié)構(gòu)自身實際重量，從技 術(shù)及成本兩個方面均具有綜合性實踐優(yōu)勢。另一方面剪力 墻設(shè)計要求結(jié)構(gòu)長度不宜過短，若實際長度為達到建筑使 用標準，則可能出現(xiàn)配筋問題，從而影響建筑質(zhì)量，對此需 將實際長度控制在 1 米以上，使墻端暗柱配筋與構(gòu)造配筋 更為接近，以便運用剪力墻結(jié)構(gòu)尺寸的控制，確保剪力墻 結(jié)構(gòu)壓力分布合理性。
3.4 剪力墻結(jié)構(gòu)連梁方案選擇
剪力墻結(jié)構(gòu)梁柱是剪力墻的重要結(jié)構(gòu)支撐，在連柱方案選擇方面，應(yīng)考慮到各墻肢之間壓力荷載變化問題，在 極端環(huán)境下，需進行墻肢結(jié)構(gòu)扭曲控制實驗，通過合理選 擇連梁方案及連梁裝置，保證各墻肢水平符合受力均勻， 改善墻體受力基礎(chǔ)布局，使剪力墻基礎(chǔ)支撐構(gòu)件形成穩(wěn) 定框架的過程中，可有效解決墻肢受力不均問題，提升墻 體結(jié)構(gòu)綜合耐久性。剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計方案選擇，應(yīng)參 考剛度及高度數(shù)據(jù)，適當?shù)貙B梁進行折減，以此增加結(jié) 構(gòu)跨度，使剪力墻抗震效益達到更高標準，進一步緩解外 力緩解對于剪力墻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實際影響，必要時可運用 增加連梁截面方法，讓梁體裝置在有限范圍內(nèi)發(fā)揮最大 效用。
3.5 剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋配置
剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋配置設(shè)計首先要綜合剪力墻主體墻 面厚度數(shù)據(jù)。如墻體實際厚度小于 14 厘米，則才鋼筋配置 方面應(yīng)選用雙排筋設(shè)計方案，若墻體厚度達到 40 厘米以 上，則要采用三排布局方面，通常 70 厘米以上的剪力墻墻 體設(shè)計，需采用四排鋼筋配置設(shè)計，以免鋼筋配置平衡強 度不足，導(dǎo)致剪力墻受力失衡，從而使后續(xù)階段剪力墻墻 面出現(xiàn)列橫及內(nèi)部鋼筋彎曲問題。不同的建筑抗震等級 設(shè)計，所選用的鋼筋配置方案不盡相同，尤其要注重對剪 力墻豎向及水平鋼筋布置配筋率的控制，實際數(shù)值要達 到 0.2％左右，鋼筋直徑需要在保障剪力墻基礎(chǔ)承載力的 基礎(chǔ)上，盡可能的選擇大直徑鋼筋材料。例如在鋼筋配置 方面，選用 8 毫米直徑鋼筋，實際間距控制要大于30 厘 米，避免鋼筋結(jié)構(gòu)間的互相干擾，針對抗震部位設(shè)計鋼筋 配筋率應(yīng)達到 0.3％-0.4％階段，必要時可根據(jù)實際情況進 行增加。
3.6 剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件的選用與使用規(guī)劃
剪力墻邊緣構(gòu)件的選擇主要參考以下兩個方面問題， 首先是構(gòu)件使用質(zhì)量問題，應(yīng)有構(gòu)件供應(yīng)商提供相關(guān)的專 業(yè)生產(chǎn)資質(zhì)，并檢查相關(guān)的成本質(zhì)量是否符合本工程剪力 墻結(jié)構(gòu)設(shè)計使用標準。其次要解決構(gòu)件使用兼容性及功能 性問題，在不損失構(gòu)件使用效益的前提下，盡可能的實用 性強的構(gòu)件設(shè)備。剪力墻邊緣構(gòu)件的使用規(guī)劃設(shè)計，要參 照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《建筑抗震設(shè)計規(guī) 范》等相關(guān)標準要求合理布局，保障建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震 性能。
4 結(jié)語
綜上所述，建筑設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容涉及廣 泛，設(shè)計項目必須要與建筑使用要求相符，并積極的與建 筑承建管理人員及施工技術(shù)人員等做好實際溝通，充分了 解建筑設(shè)計需求，在此基礎(chǔ)上發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)高抗震性及 高延展性等諸多優(yōu)勢，使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計可切實的在建筑 抗震等多個方面發(fā)揮基本功能。
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