淺論剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的分析應(yīng)用

周玥君

【摘要】為了對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行研究，本文首先介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念，其中包括剪力墻的幾種分類形式。然后介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用原則：樓層之間最小剪力系數(shù)的調(diào)整；樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整；剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整。最后介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施。本文的研究可以作為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用過程中的參考。

【關(guān)鍵詞】剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用分析

前言

近年來剪力墻結(jié)構(gòu)在我國的建筑工程中的應(yīng)用越來越廣泛，在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中關(guān)于這方面的可探討內(nèi)容也日益增多，因此本文對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的分析及應(yīng)用進行了一定研究。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念

在一些房屋及其附屬的構(gòu)筑物等建筑中用來承受負(fù)荷或者地震作用引起的水平荷載的墻體就是剪力墻，因此可以將剪力墻稱之為抗風(fēng)墻、抗震墻或者結(jié)構(gòu)墻。通常情況下為了防止建筑結(jié)構(gòu)遭到剪切破壞而建設(shè)相應(yīng)的剪力墻，通過采用鋼筋混凝土作為剪力墻的材料，這樣能夠有效的保證房屋和建筑的堅固性。在一些構(gòu)筑物或者房屋中，利用一定數(shù)量的建筑結(jié)構(gòu)單元，如梁、板、柱等相互連接而構(gòu)成的能夠承受一定的荷載的空間或者平面體系稱之為建筑結(jié)構(gòu)。抗側(cè)剛度大、用鋼量小以及抗震性能強是剪力墻結(jié)構(gòu)所具有的主要優(yōu)點，剪力墻結(jié)構(gòu)在我國的建筑行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，來自垂直方向和水平方向的力可以通過鋼筋混凝土墻板來承受，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，施工單位通常情況下將建筑物框架結(jié)構(gòu)中的梁柱替代為鋼筋混凝土墻板，這樣能夠有效的承受豎向和水平方向的各類荷載，對于建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力有很好的控制效果。從以上研究可以看出，豎向的鋼筋混凝土墻板是剪力墻結(jié)構(gòu)的主要組成部分，在水平方向依然采用在墻上搭建鋼筋混凝土大樓板的方式，采用這種方法構(gòu)建的建筑體系統(tǒng)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)，在抗震性和剛度上這種剪力墻結(jié)構(gòu)效果非常好，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

在剪力墻的分類方面，從剪力墻的墻體上是否開洞以及開洞的洞口尺寸大小角度上可以將剪力墻分為整體上小開口的剪力墻、壁式框架剪力墻、多肢剪力墻以及實體墻。其中在剪力墻的墻體中不開洞的是實體墻，其余三種類型的剪力墻都需要通過在墻體開洞來建設(shè)。下面將對這三種不同類型的剪力墻類型進行介紹。

首先是實體墻，顧名思義，實體墻指的就是在墻洞的截面上沒有洞，同時也包括開洞的墻體，但是具體的開洞面積在總面積的15%以下，這種類型的剪力墻為實體墻。曲型的變形是這種墻體主要的變形方式，在這種墻體的彎矩圖上不會出現(xiàn)反彎的趨勢，同時彎矩也不會發(fā)生突然的變化，在沒有異常情況發(fā)生的前提下這種墻體具有非常強的承受能力。

其次是整體上小開口的剪力墻，從名稱上可以看出這種類型的剪力墻是在剪力墻的墻體上開洞，而開小口指的是剪力墻上的開洞面積小于整個墻體面積的十分之一，彎曲型是這種剪力墻的主要變形方式，在這種剪力墻的彎矩圖上也不會有反彎的異常情況出現(xiàn)，但是彎矩突變的情況是有可能在這種墻體的彎矩圖上出現(xiàn)的，

再次是多肢剪力墻，對于比較大面積的開洞情況所建立的剪力墻為多肢剪力墻，同時在這種剪力墻上開出的洞口呈現(xiàn)列狀分布的趨勢。在這種剪力墻的彎矩圖上不會出現(xiàn)明顯的異常情況，在受力特點上和整體上小開口的剪力墻有一定的一致性。

最后是壁式框架剪力墻，這種剪力墻墻體上開了比較大的洞，同時在剛度上墻肢線和剪力墻墻體的連梁線基本上是相等的，剪切型是這種剪力墻的主要變形方式，在受力特點上這種剪力墻和框架結(jié)構(gòu)的墻體具有一定的一致性。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用原則

2.1 樓層之間最小剪力系數(shù)的調(diào)整

調(diào)整最小剪力系數(shù)原則是在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要堅持的原則，這種調(diào)整最小剪力系數(shù)的原則主要在建筑物的樓層之間實施。主要有以下兩個方面：一方面，在對房屋的自身重量進行降低的基礎(chǔ)上增強建筑物的抗震能力，需要在施工過程中使短肢剪力墻承受的第一振型底部大于在短肢剪力墻承受的第一振型底部，同時對于剪力墻的數(shù)量也要嚴(yán)格的控制。另一方面，在保證以上前提的基礎(chǔ)上用大開間的處理方式對剪力墻進行處理，這樣能夠有效的增強剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，在這個過程中能夠有效的控制建筑樓層之間的最小剪力系數(shù)，在減少工程造價的基礎(chǔ)上對于建筑工程的成本能夠有效的降低。

2.2 樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整

通常情況下，對樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形的處理是普通建筑施工設(shè)計過程中的主要內(nèi)容，通常采用豎向構(gòu)件的數(shù)量來控制建筑物的剪切變形。因此在這種因素的影響下剪力墻的剪重比例會由于豎向構(gòu)件的數(shù)量過多出現(xiàn)偏大的現(xiàn)象。很多建筑樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形都是由于這種不合理的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計所造成的，這種設(shè)計方式造成的變形程度是比較大的。因此，對于建筑物樓層之間發(fā)生位移的需求這種剪力墻結(jié)構(gòu)也無法有效的滿足。僅僅依靠豎向構(gòu)件的剛度進行調(diào)整并不能很好的滿足建筑物樓層的位移，我們在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中還應(yīng)該盡可能的將樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形減少，在這個過程中整樓層之間最大位移和樓層高之間比例的調(diào)整非常的重要。

2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整

對于剪力墻的跨高比小于2.5的剪力墻設(shè)計結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)剪力和彎矩超過相應(yīng)規(guī)定限度的現(xiàn)象，因此應(yīng)當(dāng)在遵循剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁跨高比大于2.5的原則的基礎(chǔ)上來設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)，另外一方面對于剪力墻的連梁跨高比也不能過大，例如，5到6之間的剪力墻連梁跨高比在保證剪力墻連梁剛度不發(fā)生變化的前提下會導(dǎo)致剪力墻的剪力或者彎矩超出了規(guī)定的極限值，這樣就容易導(dǎo)致剪力墻的結(jié)構(gòu)異常，因此應(yīng)當(dāng)采取框架梁的方式處理連梁跨度比超過5的剪力墻結(jié)構(gòu)。由以上研究可以看出，為了保證施工的整體質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對剪力墻施工過程中的剪力墻連梁超限情況進行有效的調(diào)整，只有這樣才能夠有效的保證建筑工程資金投入的有效性。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

首先對剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中的優(yōu)化原則進行介紹，在對剪力墻的結(jié)構(gòu)進行布置的時候通常沿著主軸方向或者其它方向，同時采用雙向布置的方法，這樣能夠有效的形成相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)，另外，單一的剪力墻布置方式也不利于提升剪力墻的抗震性能，為了保證剪力墻的空間工作性能應(yīng)當(dāng)使其兩個受力方向的抗側(cè)剛度相互接近，由于抗側(cè)剛度和承載力在剪力墻上是比較大的，應(yīng)當(dāng)采用不太緊密的布置方式以保證結(jié)構(gòu)的重量不過大以及保證剪力墻的充分運用，這樣能夠有效保證剪力墻的側(cè)向剛度。將洞口開設(shè)在較長的剪力墻上，同時并將其分成長度相等的幾段墻面，采用弱連梁連接各個墻段，每個獨立墻段的總高度不應(yīng)當(dāng)大于截面高度的二倍，這樣能夠有效的避免在剪力墻中出現(xiàn)剪切破壞的現(xiàn)象。另外為了保證剪力墻的抗震性能，在洞口與墻邊或洞口之間形成墻肢截面高度應(yīng)當(dāng)大于厚度的四倍。

4 結(jié)束語

總之，建筑工程設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)不斷的對剪力墻設(shè)計技術(shù)進行研究，合理選擇剪力墻的類型，保證剪力墻結(jié)構(gòu)達到期望的要求，后續(xù)還應(yīng)當(dāng)對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行更加深入的研究

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