湯海燕 水 淼 李 睿

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司 湖南 長沙 410000）

現(xiàn)代化建筑建設(shè)中，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不斷增加。基于建筑建設(shè)質(zhì)量與安全標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的背景，通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)建筑的整體性能，避免建筑設(shè)施出現(xiàn)開裂問題或者其他問題，確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則

從設(shè)計(jì)實(shí)踐來說，若想保障建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的性能，要做好以下原則的把控：①樓層層高和層間最大位移比。以地震作用為背景設(shè)計(jì)，建筑樓層的最大彈性層間位移值的規(guī)定以及規(guī)范，除了以彎曲變形為把控要點(diǎn)的高層建筑之外，其他類型的建筑計(jì)算，按照要求可以不扣除建筑結(jié)構(gòu)彎曲變形，進(jìn)行扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算。高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算，對于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，多圍繞樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形以及剪切變形進(jìn)行計(jì)算。其中，對于剪切變形的控制，要根據(jù)豎向構(gòu)件數(shù)量來確定，不過豎向構(gòu)件比較多，則會(huì)造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形，因此設(shè)計(jì)時(shí)要合理減小扭轉(zhuǎn)變形。②樓層最小剪力系數(shù)。建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對于承受地震傾覆力矩值的計(jì)算，要按照相關(guān)規(guī)定，達(dá)到規(guī)定系數(shù)范圍的同時(shí)，最大程度上減少剪力墻的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對樓層最小剪力系數(shù)的控制。③連梁超限。建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對于連梁跨高，通常比值要超過2.5；若沒有超過2.5，極易使得墻體彎矩以及剪力值達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 做好參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的把握

首先，計(jì)算振型數(shù)。通常來說，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)計(jì)算較多的振型數(shù)，要做好質(zhì)量系數(shù)的把握，保證能夠超過最初設(shè)定的數(shù)值，以此保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性。對于振型數(shù)的選擇，應(yīng)結(jié)合建筑類型確定，例如高層建筑多超過15。

其次，計(jì)算墻體豎向分布筋配筋率。一般來說，配筋率大小多以實(shí)際配筋率為主，以此減少整體計(jì)算結(jié)果的偏差。若未按照實(shí)際配筋率開展計(jì)算，極易造成受彎鋼筋數(shù)值變化。

最后，確定最小地震剪力系數(shù)。從建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐來說，結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的確定，最小地震剪力系數(shù)為核心標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生的抗震作用，多被用于衡量抗壓性和穩(wěn)定性。通常來說，低烈度區(qū)，較高的房屋建筑物底部，其最小地震剪力系數(shù)，通常小于設(shè)計(jì)要求。

2.2 做好平面結(jié)構(gòu)布置

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要做好平面結(jié)構(gòu)布置。具體布置時(shí)，堅(jiān)持整體性原則進(jìn)行把控，并且做到簡單且均勻?qū)ΨQ。平面結(jié)構(gòu)的布置，若建筑結(jié)構(gòu)的長度和寬度均很大，同時(shí)結(jié)構(gòu)不規(guī)則，那么要布置適宜的溫度伸縮縫，確保結(jié)構(gòu)的合理性。布置剪力墻，按照沿著周圍布置的原則操作，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體抗扭轉(zhuǎn)能力的目標(biāo)，對于結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心，要保證其和結(jié)構(gòu)剛度中心有效重合，當(dāng)遇到地震情況時(shí)，實(shí)現(xiàn)減少扭轉(zhuǎn)力給結(jié)構(gòu)造成影響的價(jià)值[1]。

2.3 合理布置豎向結(jié)構(gòu)

一般來說，建筑的豎向剛度，多被豎向受力構(gòu)件多次轉(zhuǎn)換影響?；诖?，通過適當(dāng)增加剪力墻轉(zhuǎn)換層垂直結(jié)構(gòu)的方式，保障剪力墻的穩(wěn)定性。對于剛度的控制，從控制剪力墻轉(zhuǎn)換層傳力模式的角度入手，保證從上到下傳力路徑相同，以免發(fā)生水平方向的多級轉(zhuǎn)換，避免產(chǎn)生多次轉(zhuǎn)換次梁的情況。選擇轉(zhuǎn)換梁上層墻體位置以及中間支柱中，設(shè)置孔洞，達(dá)到增強(qiáng)豎向承重的效果。若想保證多級轉(zhuǎn)換，確保傳力方式相同，那么要在轉(zhuǎn)換層主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，設(shè)置豎向抗側(cè)力構(gòu)件，以此確保剪力墻整體結(jié)構(gòu)的性能，使其達(dá)到穩(wěn)定性以及牢固性的要求[2]。

2.4 做好連梁設(shè)計(jì)

建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，連梁的設(shè)計(jì)，主要是為了控制由于剪力墻水平力作用，造成的墻肢變形，確保建筑剪力墻整體的安全性，所以有著重要的地位。因此在開展建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重視連梁的設(shè)計(jì)把控，保證連梁設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。開展建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對于超筋情況，要采取有效的措施加以解決。具體如下：①調(diào)整建筑剪力墻連梁彎矩以及剪力塑性。②按照實(shí)際情況，來控制連梁界面高度。③若連梁被破壞后，如果剪力墻豎向荷載，沒有發(fā)生很大的變化，則可以不設(shè)置連梁，通過優(yōu)化墻肢配筋的設(shè)置，增強(qiáng)整體的性能[3]。

2.5 做好細(xì)節(jié)的優(yōu)化

首先，約束邊緣構(gòu)件。通過實(shí)施約束措施，能夠?qū)崿F(xiàn)對剪力墻承載力的高效把控。使用40%以上的約束力，便能夠增加剪力墻的承載力；使用20%的約束力，能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)抗震性能的作用。基于此，具體設(shè)計(jì)時(shí)，要合理選擇邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)宜遵循如下原則：若底部加強(qiáng)部位設(shè)計(jì)的軸壓比，其沒有達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，那么要增設(shè)構(gòu)造邊緣構(gòu)件。若超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，則采取增設(shè)約束邊緣構(gòu)件的措施。

其次，進(jìn)行強(qiáng)度以及性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。按照建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證配筋率達(dá)標(biāo)。具體實(shí)踐中，結(jié)合抗震作用，合理控制剪力墻邊緣構(gòu)件的數(shù)量，保證建筑整體的性能[4]。

最后，做好延性處理。開展延性設(shè)計(jì)，要運(yùn)用均衡布置以及對稱設(shè)計(jì)等方法，增強(qiáng)剪力墻的支撐能力，保證結(jié)構(gòu)的性能。

2.6 合理應(yīng)用BIM技術(shù)

目前來說，裝配式建筑逐漸推廣，同時(shí)BIM技術(shù)也成為了推廣應(yīng)用的重點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，逐漸被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐來說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供協(xié)同設(shè)計(jì)的平臺，為設(shè)計(jì)的優(yōu)化，提供技術(shù)支持。為了發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)人員要掌握BIM技術(shù)的運(yùn)用方法和要點(diǎn)，提高建筑設(shè)計(jì)的效率。

3 裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 荷載的取值

一般來說，裝配式建筑的自重，相比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)要大，具體表現(xiàn)為預(yù)制非承重墻體密度以及樓板自重。住宅建筑中的非承重墻，多選擇多孔磚材料或者加氣混凝土砌體，容重范圍為8~14kN/m3。同時(shí)裝配式建筑很多構(gòu)件為預(yù)制，比如圍護(hù)墻，集成了窗框材料和飾面材料等，同時(shí)要達(dá)到吊裝作業(yè)和運(yùn)輸作業(yè)等基本要求，因此多設(shè)計(jì)為配筋混凝土結(jié)構(gòu)，容量選擇為25kN/m3。通常來說，住宅建筑開間多設(shè)計(jì)為3300~4000mm，建筑樓板厚度可以選擇其跨度的1/40-1/30，具體為100~120mm。建設(shè)的裝配式建筑，因?yàn)榻ㄖ前逶O(shè)計(jì)為疊合板，按照現(xiàn)行的規(guī)程，疊合板預(yù)制板的厚度要大于60mm，同時(shí)后澆混凝土疊合層厚度要超過60mm。

3.2 剪力墻設(shè)計(jì)

基于施工便利的前提，預(yù)制剪力墻通常為300mm模數(shù)，對于預(yù)制剪力墻，要做好長度的控制，單片墻重量要小于5t。若為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻的厚度設(shè)計(jì)為200mm，那么構(gòu)造邊緣構(gòu)件的長度可以選擇為400mm；如果存在轉(zhuǎn)角墻或者翼墻，那么構(gòu)造邊緣構(gòu)件的長度可以選擇為300mm。設(shè)計(jì)的裝配整體式剪力墻，對于邊緣構(gòu)件的長度，在取值時(shí)，要綜合分析水平鋼筋的直徑以及錨固長度。按照圖集，預(yù)制墻身中使用的水平鋼筋材料，應(yīng)用在現(xiàn)澆段中，設(shè)計(jì)的直錨長度要超過1.2LaE；若為U形錨，則要超過0.6LaE；若為135°彎鉤，那么要超過LaE。舉例135°彎鉤錨固，按照抗震等級二級設(shè)計(jì)，若使用的混凝土強(qiáng)度為C35，使用直徑大小為12mm的三級鋼，那么預(yù)制墻身水平鋼筋的錨固長度，即LaE為37d+10=454mm。若設(shè)置一字墻，如果構(gòu)造邊緣長度依舊選擇400mm，那么預(yù)制墻體的水平鋼筋則會(huì)突出。如果設(shè)置為翼墻或者轉(zhuǎn)角墻，設(shè)計(jì)的T形邊緣構(gòu)件以及L形邊緣構(gòu)件直段長度（S）參數(shù)為300mm，單邊現(xiàn)澆長度參數(shù)為500mm，雖然錨固長度可以達(dá)到要求，不過考慮施工工序特點(diǎn)，作業(yè)時(shí)水平鋼筋會(huì)進(jìn)入邊緣構(gòu)件的核心區(qū)域，增加了作業(yè)困難，給安裝作業(yè)進(jìn)度造成影響。因此，開展剪力墻拆分時(shí)，要做好實(shí)際情況的分析，依據(jù)配筋來確定邊緣構(gòu)件的長度，保證水平鋼筋的直線長度能夠達(dá)到安裝以及錨固作業(yè)要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，做好設(shè)計(jì)要點(diǎn)的把控。文中結(jié)合具體實(shí)踐，總結(jié)了建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的要點(diǎn)，共享給相關(guān)人員參考。