基于PKPM程序的框架—剪力墙结构设计与应用研究

摘 要：近年来建筑行业的发展可谓迅速，在高速发展的形势下，建筑行业对技术的要求也越来越高，对于工程建设而言，高层的建筑结构要想保证结构的刚度和位移都符合标准，那么在使空间方正合理前提条件下，什么样的结构框架才能满足这一方面的需求呢？因此出现了在PKPM程序框架的基础上的剪力墙的结构设计，此种程序框架下的剪力墙的结构设置不死板，灵活性强，在满足相关设计规范要求及充分满足建筑物能正常使用的条件下，使建筑结构的抗侧以及承载力都得到明显的提高，所以这种剪力墙结构框架在建筑业中具有较明显的突出地位，应用也较为广泛。那本文今天就从其应用与设计理念入手，着重的分析一下，剪力墙结构为建筑业的发展提供了哪些技术上的支持。

关键词：结构设置；施工原则；施工理念

1 前言

俗话说：“哪里有需求那里就有市场”一切技术的应用都是在为经济效益的提升做铺垫，剪力墙结构的设计与应用也关乎到这一点，那么这一技术的应用有哪些原则，又有何施工理念，接下来我们就从这两方面入手进行分析。

2 剪力墙结构的原则

剪力墙结构，有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构有更好的抗侧力能力，因此，一般都应用于在内部空间相对不大，楼层较高，抗震烈度较高的建筑结构中，比如说一些高层，中高层建筑等。剪力墙既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用，故剪力墙又被称为抗震墙。在结构布置剪力墙时，应考虑对称，纵横两方向尽量对齐使其在纵横向形成完整的结构体系，同时在布置剪力墙时应考虑内柔外刚，同时需秉持着均匀，对称，周边化的布置原则。比如说楼梯、电梯平面面积较大的部位来说，如果平面部分的凹凸不太均匀或者是凹凸较大，那么这个地方需要进行剪力墙的设计结构。一般就建筑物的安全性及稳定性而言，剪力墙的设计原则一般都秉持着双向抗压力和抗震力的原则，并避免内外压力所引起的建筑物的损坏。另外框架中的剪力墙结构都设计成周边梁柱或者是暗梁柱的带边框的设计，这样能够对建筑物起到更良好的支撑作用，另外根據建筑物自身的特点而言，剪力墙是否应在整体的建筑结构中应用还是再在一大部分的结构建筑中应用，这是建筑物本身性质决定的。

3 结构的合理布置

基于剪力墙的结构设计理念而言，有如下几点体现。

3.1 结构剪力墙布置原则

在布置剪力墙前，首先对建筑图进行全面理解和熟悉。同时应对熟悉《建筑抗震规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于剪力墙的相关规定，如：剪力墙厚度、长度要求等。布置剪力墙时，首先考虑必须使所布置剪力墙成为体系，同时兼顾建筑使用功能的需求，并在布置时宜尽量避免短肢剪力墙结构，同时也要尽量避免较长肢剪力墙，需秉持着均匀，对称，周边化的布置原则。结构布置完成后，通过PKPM或YJK等计算软件，完成相关楼板、墙等荷载等相关输入计算，复核剪力墙布置的合理性及满足相关规范要求，使其有良好的抗震性和使用性。

3.2 剪力墙结构的布置的要求

在平面方向上，剪力墙沿平面主要轴线方向布置，对于三角形及Y形平面可沿三个方向布置设置剪力墙时单片剪力墙的长度不宜过大，长度很大时，由于单片剪力墙刚度很大，将使结构的周期过短，地震力大，该片墙如果破坏，将失去较大吸收地震和竖向承载能力，其不经济；因此剪力墙的数量及布置方案阶段合理的确定，以对称，均匀，数量适当为好。对于剪力墙结构，一般其开间应控制在6.0～7.0m的大开间，与3.0-3.9m的小开间之间，较经济合理，降低了材料用量，而且增大建筑使用面积。对较长的墙肢可设置施工洞，使其分为两个墙肢。超过8.0m长时都应用施工洞划分为小墙肢。

在竖向方向上，剪力墙必需在整个建筑的竖向延续，上到顶，下到底，中间楼层也不要中断。剪力墙不连续会造成刚度突变，对抗震非常不利。顶层取消部分剪力墙时，其余剪力墙应在构造上予以加强。底层取消部分剪力墙时，应设置转换层。为避免刚度突变，剪力墙的厚度应按阶段变化，每次厚度减小宜为50-l00mm， 不宜过大，使墙体刚度均匀连续改变。厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层。厚度变化时宜两侧同时内收。外墙及电梯间墙可只单面内收。同时，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。

3.3 剪力墙钢筋配筋

剪力墙结构墙的配筋分为墙体分布筋和边缘构件配筋。墙体分布筋首先满足电算结果，其次满足《抗规》6.4条的构造要求。关于边缘构件，首先也应满足电算结果，其次底部加强区及其上一层根据轴压比情况设置构造边缘构件，以及不同的约束边缘构件；而此以上各楼层设置构造边缘构件，当然也应满足电算结果。例如某二级剪力墙结构，其约束边缘构件及构造边缘构件设置如下表。

除以上要求外，同时需满足《建筑抗震规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于剪力墙的构造要求。如：钢筋混凝土剪力墙水平及竖向分布钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于300mm.厚度大于160mm的剪力墙应配置双排分布钢筋网；结构中重要部位的剪力墙，当其厚度不大于160mm时，也宜配置双排分布钢筋网。双排分布钢筋网应沿墙的两个侧面布置，且应采用拉筋连系；拉筋直径不宜小于6mm，间距不宜大于的600mm等等。

4 设计过程中应考虑绿色施工理念

现在已有建筑的施工理念，基本上都是在“节能环保”、“经济实用”、“绿色无污染”的理念下进行的，基于PKPM程序框架的剪力墙的施工，也应该参照这一理念。所以剪力墙的施工理念就应该遵循 如下的原则。

（1）建筑材料的选择。在剪力墙的设计施工过程中，对于建筑材料的选择，也因根据绿色环保的理念，一般选择材的时候，要考虑到材料本身的性质。比如说污染较小应用范围广，可重复利用的材料。这样既加强了经济效益的收入，又减小了对环境的压力，另外在选择材料的时候也应该考虑到材料的质量，因为一个建筑的好坏是由构成组成的材料决定的，在各方面都不影响的条件下，剪力墙的建筑材料应该要根据“从优而选”的原则，只有材料好，才能加强剪力墙对建筑的支撑力和抗压力，整体的建筑质量才能优异。

（2）混凝土的养护。说到对剪力墙中混凝土的养护就不得不要提一下，养护混凝土常用的方法，就是“水养生”，混凝土养护的过程中就要注意到如下几点：一是混凝土正确的应用方法，在混凝土浇筑的时候应该让混凝土平顺的下滑，避免在铺筑的过程中，因下滑速度较快，从而造成墙体中存在较大的缝隙，或者是混凝土堆积不密实，导致墙体质量松散。二是减少水分的流失。这种水分的流失不仅是就墙体本身与养护混凝土。如果外部自然条件较好，温度较高的话，水分的蒸发量就会较大，所以要及时的为混凝土补充水分。另外一方面就是对适宜的温湿条件的控制，对于这一控制要达到两个方面的效果，一方面是要防止混凝土不受温度、湿度侵害而导致的混凝土变形，要防止有害的冷缩和干缩。

所以在剪力墙的设计及建造过程，混凝土的养护是及其重要的一个环节，因为混凝土与剪力墙受力程度的好坏有直接的关系，如果混凝土建造的剪力墙质量与实际要求不符合的话，那么建造出来的剪力墙的硬度及其承载力的强度也会是不过关的，在面临自然灾害的时候，将会不堪一击。

（3）绿色的施工技术。当然了施工技术对于剪力墙的设计和建造也是有影响的，考察剪力墙的施工技术是否过关，就要看其在施工过程层中有没有对受力的方面进行很好的勘查，比如墙肢的剪力和彎矩、建筑承载力的抗侧力等，都是对施工技术的检测。另外施工技术也应该本着和绿色环保的理念进行。比说如在材料的应用的时候要避免浪费，在保证剪力墙应有质量的同时，也要尽最大限度减少对于材料的使用。现在建筑的各个项目都在对绿色施工技术有明确的要求，所以对于剪力墙的设计施工也不例外。

5 结束语

关予剪力墙结构的设计理念及研究方法，主要是遵循了以下几点：即保证抗弯强度和足够的延性；加强底部加强部位以外部位的抗弯能力，保证塑性机构形成机制；提高底部加强部位的剪力设计值、限制其轴压比、剪压比和设嚣边缘构件等措施来保证延性，避免剪切类型的脆性破坏。

基于其结构设计而言，剪力墙的各项抗压力对建筑起到的承载力和稳定性是有要求的，大多数应该考虑自然对建筑的影响，而对建筑影响较大的自然灾害，无疑就是“地震”，所以“抗震规范”中以及剪力墙抗震设计规定体现了剪力墙的良好性能，对于高层建筑而言，基于延性和位移的抗震设计理念，总体来看是应该遵循设计者所期望的塑性结构理念，使剪力墙结构在大震下，不仅能够耗散地震能量，还应该具有足够的延性和抗坍塌能力。

总的来说，就剪力墙的设计建造过程而言，其设计原则和施工理念，都是在大的发展方向下所遵循的原则，只有在设计理念和设计技术上有较高质量性的体现，基于同行业的竞争就多了一项经济效益提升的手段。

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作者简介： 杨向林，1976年4月20日，汉族，云南祥云，大学本科，中职，研究方向：建筑结构设计。