管窺建筑的剪力墻體系設(shè)計
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一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的遵循原則
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)計的布置一定要不斷減少。最好設(shè)計大開間結(jié)構(gòu)，使側(cè)向鋼度結(jié)構(gòu)達到理想狀態(tài)。更為重要的是，樓層與樓層之間的剪力系數(shù)需要達到最小，盡量適中，不能超出所限制范圍，特別是對于短肢剪力墻的要求更為嚴格。因為它承受著地震傾覆力，所以它的整體總底部承受的傾覆力比不能超過1：4。遵循這樣的設(shè)計原則，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，同時又節(jié)約許多建筑經(jīng)費。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算一定要注意相關(guān)事項。若在地震頻繁的建立樓層，所用標準值產(chǎn)生的樓層計算?？梢员Ａ粽w彎曲變形，需要計入扭轉(zhuǎn)變形在高層建筑中，因為當前的高層建筑重點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。但是在實際的建設(shè)過程中，合理的構(gòu)建是關(guān)鍵。一旦結(jié)構(gòu)不科學，勢必會引發(fā)過大的扭轉(zhuǎn)變形，這樣就無法達到樓層間對位移的基本要求。因此，針對目前的高層建筑，不但要考慮樓層間的位移，還要盡量減小施工過程中對剪力墻作用的扭轉(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，就是說剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計不能超所限范圍，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，將會直接引起彎矩出現(xiàn)及剪力過大現(xiàn)象。當跨高比小于5時，連續(xù)梁無法被拆減。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)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，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)的超限問題的設(shè)計原則。
二、高層建筑剪力墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.剪力墻界面厚度
合理設(shè)計剪力墻界面厚度，對于剪力墻的厚度而言，在整個建筑施工過程中也很重要。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，首先要確認剪力墻的最小厚度。依據(jù)建筑物層高，以及無支長度的較小值進行計算。任何建筑都離不開抗震防范，對于高建筑剪力墻體抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，要求根據(jù)地震的具體大小設(shè)計底部加強區(qū)。地震大，底部加強區(qū)占用面積就會大，但是面積不能小于160mm等。
2.混凝土強度等級
合理設(shè)計混凝土強度等級，由于剪力墻對混凝土的要求非常高，而最少等級為C20。所以，在高層建筑剪力墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，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度大于或等于C25，這樣才能達到剪力墻對混凝土強度的等級要求。
3.鋼筋配筋最小值
合理設(shè)計鋼筋配筋最小值，要求在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先要充分考慮豎向分布時鋼筋配筋率的最小值。這樣做的目的是為了進一步保證混凝土墻體在受到彎力時，出現(xiàn)的裂縫不會迅速達到抗彎極限，以防斜裂縫發(fā)生脆性而被剪拉破壞。
4.開洞構(gòu)造的設(shè)計
合理進行開洞構(gòu)造的設(shè)計，進一步優(yōu)化高層建筑剪力墻體的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體做法為：如果剪力墻結(jié)構(gòu)中的開洞要求比較小，設(shè)計時一定要注意這個因素，使新設(shè)計的剪力墻結(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足洞口，這時的鋼筋直徑最好大于或等于12mm。當然，其對剪力墻的開洞構(gòu)造設(shè)計完畢后，正式施工還要依據(jù)現(xiàn)場情況。特別是邊緣構(gòu)件的設(shè)置一定要與實際切近，不可憑空設(shè)計。
5.剪力墻結(jié)構(gòu)體系
合理設(shè)計剪力墻結(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，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)計師在計算時，首先要按照其受力面積進行計算設(shè)計；如果是水平荷載，就要按照平面因素考慮。實際上，剪力墻結(jié)構(gòu)計算工作屬于復雜型的，而且工作量非常大。這就要求設(shè)計師針對剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點分別進行計算，從而使剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計更加科學，更加完美。
三、結(jié)語
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)用將會不斷興盛。在未來的建筑發(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：青島理工大學建筑設(shè)計研究院