论文部分内容阅读
【摘 要】 剪力墙结构是我国现代建筑中常常使用的一种结构形式，尤其是在高层的大型建筑中。剪力墙的优点在于结构的整体性比较强，工程的用钢量比较少而且刚度比较大，使得这一结构在使用中比较经济实用，保持了建筑的外形的美观性，已经在建筑行业中广泛运用。本文从阐述剪力墙结构出发，探讨了剪力墙裂缝的几种情况。
【关键词】 高层建筑；剪力墙结构；基础；设计
随着城市人口增长，用地紧张与房地产业的改革，超高层剪力墙结构住宅越来越多，为满足结构刚度要求，需要设置大量较长、较厚的混凝土抗震墙，同时为满足轴压比限值且混凝土墙体厚度适当的要求，需要采用较高强度混凝土，一般情况下需要用到C60甚至更高。
1.剪力墙结构概述
1.1剪力墙结构设计的原则
（1）剪力墙的高与宽的尺寸较大但是厚度较小，受力方式与柱接近，当比值小于3使，可以按柱的特点需求进行设计，当比值在3-5之间可以将结构视为异形柱，按照双向受压构件的特点进行设计；
（2）剪力墙的自身特点使得剪力墙的平面内刚度比实际的承载力要大，这时候相对于平面的外刚度和承载力就会小些，在剪力墙和平面外的连接就会形成墙肢是外弯矩现象，所以要尽量不使用剪力墙和平面的外搭接，不得不使用的时候，也要采取相关的处理措施，保证剪力墙和外平面的质量以及建筑的安全；
（3）剪力墙的设计必选要考虑竖向和书评方向作用下结构整体的分析，得到内力要按照偏拉或者偏压作用下斜截面的承载力和正截面的承载力验算，在较大荷载力的时候要增加局部受压承载力的验算。在剪力墙的承载力计算时，翼墙的宽度取值要在剪力墙的间距.门窗之间的翼缘宽度.墙肢总高度的0.1倍.剪力墙厚度和翼墙厚度的六倍之和中取最小值。
1.2剪力墙结构特点
（1）剪力墙结构一般是用钢筋混凝土的组成，剪力墙能够提高水平和竖向荷载力。剪力墙结构采用现浇钢筋混凝土的施工技术，结构的整体性比较好，承载力比较大，抗侧移刚度大.在水平力的作用下发生侧移小。经过科学合理设计的剪力墙就够具有极好的延性。在历次地震中，由于剪力墙结构具有侧向位移比较小和承载力大的特点，使得它损坏比较少，具有极强的抗震性能。在剪力墙结构中，由于剪力墙间距比较小，在运用中受到空间的限制，在一些公寓.住宅等对空间要求不大的建筑中使用比较多，很少在大型商场中运用；
（2）悬臂剪力墙是剪力墙结构中运用最广泛的，也是剪力墙结构的基本组成形式，各个剪力墙结构的墙肢通过合理布局工程整个建筑。悬臂剪力墙结构的破坏形式主要有剪切破坏.弯曲破坏和滑移破坏三种，只有在一个截面的承载力超过结构的极限承载力，结构就会丧失承载功能，在荷载力的作用下，剪力墙的剪力和弯矩会在基底最大，因此墙肢截面的设计主要是控制截面；
（3）在在实际工程中的剪力墙分为联肢墙和整体墙
如果整体墙的墙肢较长时，在荷载力的作用下法向.应力会呈线性分布，竖向钢筋应该设置在墙肢的两端防止墙体受到剪切破坏，提高剪力墙的延性。联肢墙通常是有连梁连接的剪力墙，由于墙肢的刚度要比连梁结构大得多，墙肢单独使用的效果比较好，当墙肢比较小时，要控制墙肢压比限值；
（4）壁式框架
如果剪力墙的开动太大，在宽梁和宽柱之间会行成短墙肢，在墙体内力的作用下，墙肢会出现反弯点，这时候的剪力墙已经和框架结构比较相似，可以按照框架结构进行设计施工。在剪力墙的实际施工中，必须要根据墙体类型的不同特点和受力特征，结合墙体内力分布要科学合理地设计配筋和墙体的构造措施。
1.3剪力墙结构设计施工的注意事项
（1）高层建筑的剪力墙结构必须要有良好的空间，保证空间性能在建筑中的使用；
（2）要充分利用剪力墙结构的承载力較大和抗侧向位移能力比较强的特点，尽量减轻结构的重量，增加建筑的可利用空间，剪力墙的布局不易太密，墙肢结构具备一定的侧向强度；
（3）剪力墙结构的设计和施工过程中，要避免墙肢的长度过长，控制在8米以内最好。当有墙肢的长度超过8米时候，在设计中，要考虑到墙肢承受了建筑的大半部分的剪力，而其他小墙肢承受的剪力比较小，如果在遇到地震或者剧烈抖动，大墙肢很容易遭受破坏，小墙肢再缺少足够的配筋，整个结构很容易破坏，对于建筑来说，这样的设计缺少抗震能力。为了避免这一情况，可以将长墙肢分成小墙肢，提高大墙肢的刚度；
（4）剪力墙的门窗等结构在施工中必须压迫上下对称，排列整齐，构成比较明确的连梁和墙肢。如果有特殊情况无法满足这一要求时候，必须要采取有限元分析法进行分析计算，在洞口结构的周围辅以加固措施，保证整个结构的刚度。
1.4剪力墙结构设计中存在的问题与解决措施
（1）带转角的剪力墙结构设计
很多建筑围了提高室内的通透性与采光，经常会在转角地方设置转角窗，这样会影响建筑主体结构的抗扭性，很容易在地震中是建筑结构层弧线扭转破坏，必须要对转角窗采取有效的加固措施。具体措施如下：在转角窗的两侧提高墙肢的抗震等级；在转角窗位置的墙肢两端增加暗柱配筋；在墙体内部加设暗梁，提高墙肢的整体性；加强转角窗的连量的构造和配筋等。
（2）连梁抗剪不足的问题
连梁抗剪抢步不足是由于剪力墙结构设计不合理造成的，很容易产生剪切破坏，可以从两个方面进行解决。
（3）降低连梁在地震中的承载力和刚度，调整剪力墙结构的布置。
主要通过以下措施：调整墙肢结构，重新分配水平荷载，使连梁承受的剪力减小；减少连梁刚度，调整连梁的刚度折减系数来减少连梁承受的剪力；调整洞口的宽度和连梁的高度，从界面上提高连梁的刚度等，通过这些措施可以避免连梁在地震中承受过多的剪力。
（4）提高连梁的承载力
主要措施：提高剪力墙结构的混凝土强度；可以考虑在连梁承受的竖向荷载对整体结构的影响较小时候，该连梁不参与任何工作，剪力独立墙肢进行分析计算，在墙肢内部加设内力配筋，需要注意的是层间位移一定要阿美族施工规范的要求。 2.剪力墙裂缝的产生原因
剪力墙裂缝原因主要有：砼收缩裂缝；强约束裂缝，建筑体形引起裂缝；外力作用的裂缝。
2.1砼收缩的三种情况
（1）干缩
砼在制备过程中，水泥和掺合料与水拌合后体积膨胀，但在入模成型后，随着砼水化作用的发生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸发，体积有一定的缩小。砼体积收缩，使砼产生内应力，当收缩快和收缩大时砼就会产生裂缝。
（2）砼内部温度变化产生收缩裂缝
与墙连体的部分框架柱，断面边长都大于1m，属大体积砼，水化热高，若采取措施不当，表面砼就会产生裂缝。对于框架柱与外墙连体的节间来讲，大体积砼的框架柱可视为一个较大的热源体，而与之连体的墙体薄，且与外界空气接触面较大，散热快。
2.2強约束引起裂缝
约束是对结构构件活动和变形的制约，约束分为内部约束和外部约束。内部约束主要有：砼墙内配筋对砼收缩变形的约束；墙体内收缩变形小的部分对收缩变形大的部分的约束；墙体内暗柱、暗梁对墙板收缩变形的约束；长度大的砼墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束。外部约束主要是超静定结构的多余联系，如墙体以下的基础与底板，墙体顶上的楼板或梁，墙体两端的附墙柱或电梯井筒等。当墙体砼收缩变形产生内应力，若外约束很强，产生的内应力不能造成约束变形时，则墙体砼出现开裂，特别是早期砼容易开裂，因为砼早期抗拉强度较低。
2.3建筑物的形体及结构构件断面对墙体裂缝的影响
框架柱断面大，墙板厚度小，柱墙连接断面变化大，不利于防止墙体裂缝，其原因除了柱墙砼水化热产生温差收缩变化和大柱子给墙板增加约束造成墙体裂缝以外，还因框架柱是高层建筑主要传力构件，基础以上的所有荷重全部由柱子、筒体传给基础、基岩，当地基出现沉降或基础压缩下沉时，墙体在基础边级部位产生剪力，导致裂缝出现。
2.4外力作用引起墙体裂缝
墙两侧模板未同时拆除，选拆一边，未拆的一边模板支撑给新浇砼墙一个侧向压力，若模板支撑较紧，则砼墙产生裂缝。
3.结束语
对高层建筑剪力墙结构设计，每一个设计者必须要本着精心设计的原则，考虑影响剪力墙结构稳定性和整体性的因素，制定出合理的结构布局方案，在施工中要严格按照高层建筑的施工规范，把握每一个环节，也只有这样才能够修建出安全的高层建筑。
参考文献：
[1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：海科学技术出版社；1993.
[2]秦艳，焦雏.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导；2011（27）.
[3]王振欢，毛文成.浅谈高层建筑混凝土剪力墙裂缝的控制[J].广东土木与建筑，2002，5（2）.
[4]戴会生，史建根.关于地下室剪力墙裂缝的探讨[J].山东建材；2008年02期.
[5]杜文卓，关群.高层地下室剪力墙裂缝产生原因及防治[J].工程与建设；2012年02期.
[6]赵杰，赵将勇.对高层建筑剪力墙结构设计的探讨[J].产业与科技论坛；2011（03）.
【关键词】 高层建筑；剪力墙结构；基础；设计
随着城市人口增长，用地紧张与房地产业的改革，超高层剪力墙结构住宅越来越多，为满足结构刚度要求，需要设置大量较长、较厚的混凝土抗震墙，同时为满足轴压比限值且混凝土墙体厚度适当的要求，需要采用较高强度混凝土，一般情况下需要用到C60甚至更高。
1.剪力墙结构概述
1.1剪力墙结构设计的原则
（1）剪力墙的高与宽的尺寸较大但是厚度较小，受力方式与柱接近，当比值小于3使，可以按柱的特点需求进行设计，当比值在3-5之间可以将结构视为异形柱，按照双向受压构件的特点进行设计；
（2）剪力墙的自身特点使得剪力墙的平面内刚度比实际的承载力要大，这时候相对于平面的外刚度和承载力就会小些，在剪力墙和平面外的连接就会形成墙肢是外弯矩现象，所以要尽量不使用剪力墙和平面的外搭接，不得不使用的时候，也要采取相关的处理措施，保证剪力墙和外平面的质量以及建筑的安全；
（3）剪力墙的设计必选要考虑竖向和书评方向作用下结构整体的分析，得到内力要按照偏拉或者偏压作用下斜截面的承载力和正截面的承载力验算，在较大荷载力的时候要增加局部受压承载力的验算。在剪力墙的承载力计算时，翼墙的宽度取值要在剪力墙的间距.门窗之间的翼缘宽度.墙肢总高度的0.1倍.剪力墙厚度和翼墙厚度的六倍之和中取最小值。
1.2剪力墙结构特点
（1）剪力墙结构一般是用钢筋混凝土的组成，剪力墙能够提高水平和竖向荷载力。剪力墙结构采用现浇钢筋混凝土的施工技术，结构的整体性比较好，承载力比较大，抗侧移刚度大.在水平力的作用下发生侧移小。经过科学合理设计的剪力墙就够具有极好的延性。在历次地震中，由于剪力墙结构具有侧向位移比较小和承载力大的特点，使得它损坏比较少，具有极强的抗震性能。在剪力墙结构中，由于剪力墙间距比较小，在运用中受到空间的限制，在一些公寓.住宅等对空间要求不大的建筑中使用比较多，很少在大型商场中运用；
（2）悬臂剪力墙是剪力墙结构中运用最广泛的，也是剪力墙结构的基本组成形式，各个剪力墙结构的墙肢通过合理布局工程整个建筑。悬臂剪力墙结构的破坏形式主要有剪切破坏.弯曲破坏和滑移破坏三种，只有在一个截面的承载力超过结构的极限承载力，结构就会丧失承载功能，在荷载力的作用下，剪力墙的剪力和弯矩会在基底最大，因此墙肢截面的设计主要是控制截面；
（3）在在实际工程中的剪力墙分为联肢墙和整体墙
如果整体墙的墙肢较长时，在荷载力的作用下法向.应力会呈线性分布，竖向钢筋应该设置在墙肢的两端防止墙体受到剪切破坏，提高剪力墙的延性。联肢墙通常是有连梁连接的剪力墙，由于墙肢的刚度要比连梁结构大得多，墙肢单独使用的效果比较好，当墙肢比较小时，要控制墙肢压比限值；
（4）壁式框架
如果剪力墙的开动太大，在宽梁和宽柱之间会行成短墙肢，在墙体内力的作用下，墙肢会出现反弯点，这时候的剪力墙已经和框架结构比较相似，可以按照框架结构进行设计施工。在剪力墙的实际施工中，必须要根据墙体类型的不同特点和受力特征，结合墙体内力分布要科学合理地设计配筋和墙体的构造措施。
1.3剪力墙结构设计施工的注意事项
（1）高层建筑的剪力墙结构必须要有良好的空间，保证空间性能在建筑中的使用；
（2）要充分利用剪力墙结构的承载力較大和抗侧向位移能力比较强的特点，尽量减轻结构的重量，增加建筑的可利用空间，剪力墙的布局不易太密，墙肢结构具备一定的侧向强度；
（3）剪力墙结构的设计和施工过程中，要避免墙肢的长度过长，控制在8米以内最好。当有墙肢的长度超过8米时候，在设计中，要考虑到墙肢承受了建筑的大半部分的剪力，而其他小墙肢承受的剪力比较小，如果在遇到地震或者剧烈抖动，大墙肢很容易遭受破坏，小墙肢再缺少足够的配筋，整个结构很容易破坏，对于建筑来说，这样的设计缺少抗震能力。为了避免这一情况，可以将长墙肢分成小墙肢，提高大墙肢的刚度；
（4）剪力墙的门窗等结构在施工中必须压迫上下对称，排列整齐，构成比较明确的连梁和墙肢。如果有特殊情况无法满足这一要求时候，必须要采取有限元分析法进行分析计算，在洞口结构的周围辅以加固措施，保证整个结构的刚度。
1.4剪力墙结构设计中存在的问题与解决措施
（1）带转角的剪力墙结构设计
很多建筑围了提高室内的通透性与采光，经常会在转角地方设置转角窗，这样会影响建筑主体结构的抗扭性，很容易在地震中是建筑结构层弧线扭转破坏，必须要对转角窗采取有效的加固措施。具体措施如下：在转角窗的两侧提高墙肢的抗震等级；在转角窗位置的墙肢两端增加暗柱配筋；在墙体内部加设暗梁，提高墙肢的整体性；加强转角窗的连量的构造和配筋等。
（2）连梁抗剪不足的问题
连梁抗剪抢步不足是由于剪力墙结构设计不合理造成的，很容易产生剪切破坏，可以从两个方面进行解决。
（3）降低连梁在地震中的承载力和刚度，调整剪力墙结构的布置。
主要通过以下措施：调整墙肢结构，重新分配水平荷载，使连梁承受的剪力减小；减少连梁刚度，调整连梁的刚度折减系数来减少连梁承受的剪力；调整洞口的宽度和连梁的高度，从界面上提高连梁的刚度等，通过这些措施可以避免连梁在地震中承受过多的剪力。
（4）提高连梁的承载力
主要措施：提高剪力墙结构的混凝土强度；可以考虑在连梁承受的竖向荷载对整体结构的影响较小时候，该连梁不参与任何工作，剪力独立墙肢进行分析计算，在墙肢内部加设内力配筋，需要注意的是层间位移一定要阿美族施工规范的要求。 2.剪力墙裂缝的产生原因
剪力墙裂缝原因主要有：砼收缩裂缝；强约束裂缝，建筑体形引起裂缝；外力作用的裂缝。
2.1砼收缩的三种情况
（1）干缩
砼在制备过程中，水泥和掺合料与水拌合后体积膨胀，但在入模成型后，随着砼水化作用的发生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸发，体积有一定的缩小。砼体积收缩，使砼产生内应力，当收缩快和收缩大时砼就会产生裂缝。
（2）砼内部温度变化产生收缩裂缝
与墙连体的部分框架柱，断面边长都大于1m，属大体积砼，水化热高，若采取措施不当，表面砼就会产生裂缝。对于框架柱与外墙连体的节间来讲，大体积砼的框架柱可视为一个较大的热源体，而与之连体的墙体薄，且与外界空气接触面较大，散热快。
2.2強约束引起裂缝
约束是对结构构件活动和变形的制约，约束分为内部约束和外部约束。内部约束主要有：砼墙内配筋对砼收缩变形的约束；墙体内收缩变形小的部分对收缩变形大的部分的约束；墙体内暗柱、暗梁对墙板收缩变形的约束；长度大的砼墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束。外部约束主要是超静定结构的多余联系，如墙体以下的基础与底板，墙体顶上的楼板或梁，墙体两端的附墙柱或电梯井筒等。当墙体砼收缩变形产生内应力，若外约束很强，产生的内应力不能造成约束变形时，则墙体砼出现开裂，特别是早期砼容易开裂，因为砼早期抗拉强度较低。
2.3建筑物的形体及结构构件断面对墙体裂缝的影响
框架柱断面大，墙板厚度小，柱墙连接断面变化大，不利于防止墙体裂缝，其原因除了柱墙砼水化热产生温差收缩变化和大柱子给墙板增加约束造成墙体裂缝以外，还因框架柱是高层建筑主要传力构件，基础以上的所有荷重全部由柱子、筒体传给基础、基岩，当地基出现沉降或基础压缩下沉时，墙体在基础边级部位产生剪力，导致裂缝出现。
2.4外力作用引起墙体裂缝
墙两侧模板未同时拆除，选拆一边，未拆的一边模板支撑给新浇砼墙一个侧向压力，若模板支撑较紧，则砼墙产生裂缝。
3.结束语
对高层建筑剪力墙结构设计，每一个设计者必须要本着精心设计的原则，考虑影响剪力墙结构稳定性和整体性的因素，制定出合理的结构布局方案，在施工中要严格按照高层建筑的施工规范，把握每一个环节，也只有这样才能够修建出安全的高层建筑。
参考文献：
[1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：海科学技术出版社；1993.
[2]秦艳，焦雏.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导；2011（27）.
[3]王振欢，毛文成.浅谈高层建筑混凝土剪力墙裂缝的控制[J].广东土木与建筑，2002，5（2）.
[4]戴会生，史建根.关于地下室剪力墙裂缝的探讨[J].山东建材；2008年02期.
[5]杜文卓，关群.高层地下室剪力墙裂缝产生原因及防治[J].工程与建设；2012年02期.
[6]赵杰，赵将勇.对高层建筑剪力墙结构设计的探讨[J].产业与科技论坛；2011（03）.