黃波
(中機(jī)中聯(lián)工程有限公司,重慶 400039)
近年來,基于我國城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn),高層建筑、地下商城等復(fù)雜建筑的建設(shè)頻率日益提高,而在城市建設(shè)規(guī)?;l(fā)展使人們生活質(zhì)量顯著改善的過程中,人們對于建筑空間的使用要求也越來越高。在此背景下,剪力墻作為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的重要組成部分,越來越以其成本低廉、強(qiáng)度較高等諸多優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。對此,針對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要特點(diǎn),分析剪力墻的主要設(shè)計(jì)原則,并以此為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供指導(dǎo),不僅是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體需求,同時(shí)也是建筑領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容,值得我們給予足夠重視。
對于剪力墻來說,其主要指的是一種專門用于承載水平荷載的墻體類型,因此也可稱為結(jié)構(gòu)墻、抗震墻或抗風(fēng)墻,而在通常情況下,由于剪力墻的主要應(yīng)用目的在于避免建筑物受到其他影響因素影響而遭受結(jié)構(gòu)破壞,因此多采用鋼筋混凝土來作為主要墻體材料。此外,在具體剪力墻設(shè)計(jì)過程中,很多施工企業(yè)往往會(huì)直接使用鋼筋混凝土墻板來代替建筑物結(jié)構(gòu)中的梁柱,進(jìn)而一方面可有效實(shí)現(xiàn)對建筑物豎向承載力的精準(zhǔn)控制,另一方面也能形成系統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),有助于保障整體建筑的穩(wěn)定性和抗震性。
1.實(shí)體墻。在剪力墻設(shè)計(jì)中,實(shí)體墻是最為常見的一種。其中,該類墻體一般不會(huì)于截面墻體開洞,且即使開洞,開洞面積也不會(huì)超過整個(gè)剪力墻的15%,因此,實(shí)體墻類型的剪力墻一般會(huì)呈現(xiàn)曲線變形形式,且不會(huì)出現(xiàn)形狀突變問題,這意味著墻體本身的承載力相對較高,能夠適用于多種建筑環(huán)境。
2.小開口剪力墻。在墻體上開洞,且開洞面積大于墻體總面積的15%,這是小開口剪力墻的主要特征。其中,該類墻體一般不會(huì)出現(xiàn)反彎情況,但有可能存在突變狀況,因此墻體承載力與實(shí)體墻相比較差。
3.多肢剪力墻。對于多肢剪力墻來說,該類墻體一般開洞較大,因此很容易出現(xiàn)異常情況,同時(shí)由于其設(shè)計(jì)原理與小開口剪力墻較為相似,使得二者的受力特點(diǎn)也幾乎保持一致。
4.壁式框架剪力墻。就墻體洞口進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)大,并使得墻體剛度與連梁線剛度保持一致,這是壁式框架剪力墻的主要特點(diǎn)。
對于剪力墻結(jié)構(gòu)來說,穩(wěn)定性較高是其最為主要的特征之一,其中,常見剪力墻結(jié)構(gòu)不僅具有較強(qiáng)的承載力和抗拉力,同時(shí)還能夠?qū)ㄖ恼w結(jié)構(gòu)起到一定加固作用,有助于保障建筑整體的穩(wěn)定和安全。
在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,可通過合理結(jié)構(gòu)布局就建筑整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并在減小剪力墻結(jié)構(gòu)開間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對建筑空間利用率的顯著提升,進(jìn)而一方面可解決高層建筑設(shè)計(jì)所存在的空間浪費(fèi)問題,另一方面也能夠大幅縮減建筑成本,有助于提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
基于近年來市場經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展,人們的生活質(zhì)量和生活水平已經(jīng)有了較大提高,在此背景下,依托于剪力墻結(jié)構(gòu)的有效設(shè)計(jì),能夠?qū)⒔ㄖ飪?nèi)部的分隔墻和承重墻進(jìn)行完美結(jié)合,借此一方面可有效擴(kuò)展建筑物的內(nèi)部空間,另一方面也能在優(yōu)化建筑物室內(nèi)布局的基礎(chǔ)上提高建筑物整體的美觀性和實(shí)用性。
在實(shí)際剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,為確保剪力墻能夠形成不同的功能區(qū)域,需遵循規(guī)則性原則合理就剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì),其中,設(shè)計(jì)人員除了要使設(shè)計(jì)成果符合建筑使用要求外,還要盡可能就結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)而將剪力墻的使用效果發(fā)揮到最佳。
除規(guī)則性原則外,連續(xù)性原則在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中同樣十分重要。其中,為避免剪力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剛度突變,設(shè)計(jì)人員需對部分墻體進(jìn)行混凝土設(shè)置,通過混凝土來分擔(dān)剪力墻的抗側(cè)剛度,進(jìn)而保障墻體結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
所謂延伸性原則,多指的是對墻體長度的合理控制,主要目的在于避免墻體過長導(dǎo)致墻體受到連梁應(yīng)力而出現(xiàn)拉伸問題,其中,一般剪力墻的長度應(yīng)控制在9m以內(nèi),且寬度要控制在2m以內(nèi),而若情況并不允許使用較短剪力墻,則應(yīng)對墻體翼緣進(jìn)行妥善處理。
在實(shí)際使用剪力墻時(shí)不難發(fā)現(xiàn),雖然其在提升建筑結(jié)構(gòu)整體承載力層面具有較大作用,但并非數(shù)量越多越好,因此,應(yīng)在保證基本抗震性能的基礎(chǔ)上合理就剪力墻數(shù)量進(jìn)行控制,最終在較強(qiáng)的對稱性和勻稱性要求下提升剪力墻結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和實(shí)用性。其中,剪力墻的基本抗震能力可見表1。
表1 剪力墻抗震能力表
在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,由于其豎向承載力和水平承載力均由鋼筋混凝土墻直接承受,因此需保持整個(gè)剪力墻質(zhì)量及高度一致,并盡可能提升剪力墻平面的勻稱性,進(jìn)而起到降低剪力墻扭矩的最終作用。
綜上,本文基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),詳細(xì)分析了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、特點(diǎn)和要點(diǎn),其中,針對剪力墻的應(yīng)用價(jià)值,只有進(jìn)一步深入了解不同剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢,并充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值,才能有效提升剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平,才能促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的持續(xù)進(jìn)步。