剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指利用鋼筋混凝土墻體組成的承受全部豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。剪力墻技術(shù)在當(dāng)代工程施工中比較常見，對于整個建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計起著重要的作用。本文主要就剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)情況進行分析和概述，并闡述其在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用情況，以期促進和推動剪力墻技術(shù)在建筑行業(yè)內(nèi)的推廣和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】剪力墻結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、行業(yè)發(fā)展

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，建筑行業(yè)的發(fā)展日新月異。建筑業(yè)的發(fā)展要與城市化進程相適應(yīng)，為了配合逐漸增加的人口數(shù)，剛度大含鋼量的剪力墻技術(shù)有了用武之地，由此產(chǎn)生了十分廣泛的應(yīng)用效果。使用剪力墻澆灌技術(shù)對于加強小范圍墻面的承重能力和節(jié)約資金有著重要的作用，鑒于其種種優(yōu)勢，剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國建筑結(jié)構(gòu)的地位日益穩(wěn)固。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)含義

剪力墻結(jié)構(gòu)即建筑墻肢的截面高度與厚度的比值在5-8范圍內(nèi)的剪力墻體。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的剪力墻比較多時，多采用筒體和剪力墻共同抵抗水平作用力的剪力墻結(jié)構(gòu)。而在高層建筑的結(jié)構(gòu)中則不宜采用全部剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，要求墻體承受的第一振型的底部地震傾覆力矩不小于其結(jié)構(gòu)總底部所承受地震傾覆力矩的一半。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)分類及特點

剪力墻結(jié)構(gòu)可以分為四種類型：第一種是實體墻，它是沒有開洞或者開洞面積小于墻體百分之十五的墻體，受力特點表現(xiàn)為不容易產(chǎn)生反彎點和突變現(xiàn)象；第二種是整體小開口的剪刀墻，它與實體墻有相似之處，是墻面開洞面積在百分之十五之內(nèi)的墻面，也是不容易發(fā)生反彎點，不過與實體墻有個顯著的不同便是會在連梁處發(fā)生突變；第三種是雙肢或多肢的剪力墻，這種墻是洞口成列狀分布或者開洞比較大的墻體，特點相較于整體小開口的剪刀墻在受力特點上沒有顯著差別，只是洞口會開得比較大；第四種是壁式框架剪力墻，它的洞口尺寸比較大，墻肢線剛度與連梁線剛度較為接近，顯著特點是彎矩圖會在樓層處產(chǎn)生突變，并且在建筑的大多數(shù)樓層內(nèi)產(chǎn)生反彎點。

1.3剪力墻設(shè)計原則

剪力墻的設(shè)計原則首先遵循樓層間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則，這是設(shè)計者在設(shè)計剪力墻時適當(dāng)減少剪力墻，使得結(jié)構(gòu)自重減輕，不過在較少剪力墻時應(yīng)該注意短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩在結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩應(yīng)占到百分之四十以下，這種設(shè)計可以有效的防止地震出現(xiàn)時的嚴(yán)重坍塌情況。其次要遵循樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則，這種調(diào)整是為了減少樓層在建設(shè)過程中發(fā)生嚴(yán)重的位移現(xiàn)象。設(shè)計者在設(shè)計一般建筑物的建造圖紙時會比較注重樓層間扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形兩個環(huán)節(jié)，對于剪切變形的控制要做到簡單實際，單靠增加豎向構(gòu)件是不夠的，過多的豎向構(gòu)件的增加不僅會破會整體美感，還會加重剪重比，使得剪切變形的情況不僅得不到控制，還會向著更加嚴(yán)重的方向惡化。所以，控制剪切變形不能一味依賴于豎向構(gòu)件，還需設(shè)計者根據(jù)已有的知識另辟蹊徑。最后要遵循剪力墻連梁超限的調(diào)整原則，剪力墻連梁設(shè)計的限度將會影響剪力和彎矩的限度，為了使得兩者的限度范圍相協(xié)調(diào)，剪力墻連梁限度應(yīng)該遵循嚴(yán)格的調(diào)整原則，以減少后期的工程資金的浪費，節(jié)約人力物力資源。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2.1 剪力墻的平面布置處理

剪力墻的平面布置要遵循均勻?qū)ΨQ的原則，使得墻面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心完全重合，從而減少扭矩，為了提高剪力墻的抗震能力，在設(shè)計時要避開只是單向設(shè)置的墻面，而是采用向主軸和其他方向延伸的雙向結(jié)構(gòu)模式。平面設(shè)置還需注意控制抗側(cè)力剛度，選擇適宜的抗側(cè)力剛度，避免過于密集的剪力墻間距影響整個墻體的承載能力。

2.2剪力墻中大墻肢相關(guān)處理

在建筑所在地區(qū)發(fā)生較大強度的地震時，大墻肢是最容易遭到地震振動破壞的，當(dāng)然小墻肢也難以幸免，墻肢的破損導(dǎo)致整個墻面的坍塌。所以，剪力墻的墻面必須具有良好的延展性，需要將剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)置為彎曲的延展墻，在墻的長度比較長時，為了確保每墻段的寬高比均大于2，使用開洞分割的方式，在墻的長度比較短時，彎曲造成的裂縫寬度也會小，就不用過于擔(dān)心墻面的支撐作用。

事實上在剪力墻結(jié)構(gòu)中，超過八米的最大墻肢存在多少，那么樓層的剪力效果大都由那些超出的大墻肢承受，大墻肢的承受能力有限，為了緩解大墻肢的承受能力，可以在施工時對于墻面進行開洞處理。在開洞之前進行詳細(xì)的計算，確定大小后在施工時保留該墻洞，施工結(jié)束后立即使用混凝土填補，使得長墻肢變換為短墻肢。

2.3剪力墻連梁相關(guān)問題處理

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢與連接墻肢的梁稱為連梁。在水平荷載作用下，墻肢發(fā)生的彎曲變形使得連梁產(chǎn)生了內(nèi)在作用力，連梁兩端的內(nèi)在作用力就在連梁整體產(chǎn)生作用力時實現(xiàn)反作用，減少相連處墻肢的變形力，約束墻肢的隨意變形程度，改變整個連梁的受力狀態(tài)。所以說連梁問題是整個剪力墻結(jié)構(gòu)的重要組成部分，除了可以連接墻肢還可以對所連接的墻肢起到一定的約束作用。

2.4剪力墻連梁超筋問題處理

剪力墻連梁超筋問題也是墻面問題中比較重要的一支，在平面中墻段較長時，連梁易超筋的部位多在其中部，在大多數(shù)情況下，連梁易超筋的部位處于剪力墻結(jié)構(gòu)中總高度為1/3的樓層位置，這種分配導(dǎo)致了墻段中墻肢截面高度程度相差懸殊并且是不均勻的，在墻肢處連梁易超筋。

在連梁的超筋問題，特別是剪跨比要求方面不能得到滿足時，用以下幾種國家制定的《高規(guī)》中的可行性較強的方法：首先可以在剪力墻中通過可以采取調(diào)整塑形處理增強抗震能力或者適當(dāng)減少連梁的截面高度；其次在連梁的荷載作用對于整體表現(xiàn)不突出時，可以使用分析獨立墻肢在二次多遇地震過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋計算應(yīng)按兩次計算所得的較大內(nèi)力的方法進行剪力墻設(shè)計，事實上是放棄了在地震中作用不明顯的連梁作用；最后的方法是在前面的方法行不通時，對容易發(fā)生超筋的部位進行綜合計算，使得整體設(shè)計符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、剪力墻結(jié)構(gòu)的有效優(yōu)化措施

剪力墻在建筑構(gòu)件中發(fā)揮著重要的作用，但剪力墻不能解決所有的建筑問題，它有著其獨有的局限性，為了增強其的正面作用，剪力墻結(jié)構(gòu)需要實行一些優(yōu)化措施。

建筑物內(nèi)部需要剪力墻的設(shè)置，但是剪力墻在空間較大的建筑物內(nèi)部無法適用，因為剪力墻剛度是有限定的，盲目的將其擴大會引起不良后果，并且剪力墻結(jié)構(gòu)工程需要花費較高的造價，因此，優(yōu)化設(shè)計時應(yīng)將其具有的抗側(cè)能力等優(yōu)勢作用充分發(fā)揮，不能盲目得將其使用于各種建筑內(nèi)部，還是合理的降低其工程成本，確保剪力墻可以為建筑物進行更好的工程服務(wù)。

由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的安全可靠性，所有結(jié)構(gòu)運行中都可以同時將自身具有的功能予以發(fā)揮，即經(jīng)濟又合理。因此，優(yōu)化設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，必須對其整體造價及安全可靠性充分考慮，并據(jù)此合理布置剪力墻，這樣，剪力墻結(jié)構(gòu)就會得到很好的優(yōu)化。與此同時，為了進一步降低工程造價，應(yīng)運用先進高效的技術(shù)手段及相匹配的原材料以實現(xiàn)該目的。

結(jié)束語：

在對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行有效分析的過程中，我們應(yīng)重視其基本概念的設(shè)計，認(rèn)真把握設(shè)計中遵循的各項原則，合理選用有效的長度和寬度，使設(shè)計達(dá)到最佳的效果。只有這樣才能保證建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟安全，有效降低工程成本，促進整個工程建設(shè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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