鋼板剪力墻的抗震設(shè)計與應(yīng)用研究

摘要：根據(jù)當(dāng)下鋼板剪力墻在實(shí)際中的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對鋼板剪力墻的設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)行分析與探討，最后進(jìn)行簡單的總結(jié)與思考。

關(guān)鍵詞：鋼板剪力墻；抗震；設(shè)計；現(xiàn)狀；措施

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與城市規(guī)模的擴(kuò)大，為更好的滿足居民的居住需求，大規(guī)模的建筑得以興建。針對剪力墻的設(shè)計，關(guān)系到建筑的主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與建筑功能的實(shí)現(xiàn)，同時對于建筑抗震能力有著很大的關(guān)系。隨著建筑技術(shù)以及施工管理水平的提升，科學(xué)的、規(guī)范的剪力墻抗震設(shè)計為建筑的結(jié)構(gòu)安全有了更好的保障。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，出現(xiàn)了不少問題，需要對鋼板剪力墻的抗震設(shè)計進(jìn)行探討與研究，以提高鋼板剪力墻的抗震設(shè)計與應(yīng)用水平。

一、關(guān)于剪力墻的基本概述

剪力墻一般又可以稱之為抗風(fēng)墻以及抗震墻，或者被稱之為結(jié)構(gòu)墻。其是指在建筑物中，對風(fēng)荷載以及地質(zhì)作用力起主要承受能力的墻體。當(dāng)下，隨著混凝土技術(shù)水平的提高，建筑領(lǐng)域內(nèi)剪力墻的主體結(jié)構(gòu)采用混凝土材料制造。主要可以分為平面剪力墻以及平面剪力墻[1]。

（一）平面剪力墻的抗震基本介紹

平面剪力墻的主要應(yīng)用范圍包括升板結(jié)構(gòu)、無梁樓蓋體系以及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行平面剪力墻的施工時，為了能夠增加建筑結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、墻體的剛度以及對倒塌的抵抗能力，通常要在剪力墻的某些部位進(jìn)行澆筑或者是預(yù)制裝配鋼筋混凝土，以提高建筑整體質(zhì)量。也可以在施工中將剪力墻與周邊梁以及柱同時進(jìn)行澆筑作業(yè)，以達(dá)到建筑的優(yōu)質(zhì)整體效果。

（二）筒體剪力墻的抗震基本介紹

筒體剪力墻一般適用于高層建筑，在超高層建筑中使用較為廣泛，也會在建筑的高聳結(jié)構(gòu)以及懸吊結(jié)構(gòu)中進(jìn)行使用。為了達(dá)到筒體剪力墻更好的抗震效果，剪力墻的使用材料也是鋼筋混凝土。與平面剪力墻相比，筒體剪力墻能夠承受更大的水平荷載力。因此，在地震區(qū)域進(jìn)行建筑的建設(shè)中，通常都會采用筒體剪力墻（附表：鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度）。

表：鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度

二、鋼板剪力墻的抗震設(shè)計模型分析

鋼板剪力墻作為新型的抗測力體系，其良好的性能在多種建筑類型中得到廣泛應(yīng)用。鋼板剪力墻的基本結(jié)構(gòu)是由梁柱外框架以及內(nèi)填鋼板構(gòu)成的，其普遍適用于地震高發(fā)地區(qū)。鋼板墻的通過對內(nèi)填鋼板屈曲形成的斜向拉力帶的有效、充分的發(fā)揮，以此作為其受力的基本原理，形成剪力墻的抗震能力。同時，鋼板剪力墻所具有的施工周期較短、施工便捷以及初始剛度高、耗能能力優(yōu)越等特點(diǎn)，使其得到了廣泛應(yīng)用[2]。

剪力變形通過運(yùn)用一定的措施之后，將其轉(zhuǎn)化成彎曲變形結(jié)構(gòu)，從而使帶縫鋼板墻達(dá)到高耗能能力以及高延性比。在彎曲變形的過程中，要保障帶縫鋼板墻的變形過程必須使先進(jìn)行屈服，再進(jìn)行屈曲。目前，國內(nèi)主要指從實(shí)驗(yàn)研究以及理論分析進(jìn)行開縫參數(shù)對帶縫鋼板墻彈性屈曲性能作用的研究工作，同時也有的科研人員通過利用有限元模擬進(jìn)行分析與研究。

通過有限元軟件ABAQUS中的Standard/Static模塊，在低周往復(fù)荷載作用下，雙肢剪力墻的抗震模型。在進(jìn)行有限元模型的建立過程中，應(yīng)該將其分為兩部分。第一，屈曲分析。第二，結(jié)構(gòu)非線性分析。方法為：提取4塊板上的最小4階屈曲模態(tài)的千分之一作為內(nèi)填板的初始缺陷。

通過模型的實(shí)驗(yàn)研究之后，為提高建筑的抗震性能以及耗能能力，可以將內(nèi)填板采用Q235鋼板，同時，梁柱框架采用Q345鋼。材料應(yīng)該使用線彈性模型，從而能夠?qū)χ胁績蓪舆M(jìn)行集中分析，進(jìn)一步減少頂部橫梁對整體結(jié)構(gòu)性能的影響。

三、鋼板剪力墻的抗震設(shè)計中剪力墻的布置分析

在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計工作中，剪力墻的布置顯得尤為重要，其將直接影響建筑的主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（一）剪力墻的布置應(yīng)該遵循簡單以及規(guī)則的原則。在進(jìn)行剪力墻的布置作業(yè)中，應(yīng)該將其按照兩個方向進(jìn)行雙向布置，從而使兩個方向的剛度不會有太大的差別，從而減少扭轉(zhuǎn)對建筑結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。

（二）在進(jìn)行剪力墻的布置過程中，不應(yīng)該將剪力墻設(shè)置的過長，較長的剪力墻應(yīng)該進(jìn)行洞口的設(shè)置。另外，將剪力墻分成每段長度都很均勻的不等墻段，在墻段之間用弱橋梁相連，同時對墻長的長度進(jìn)行設(shè)置，使其不超過8m。

（三）在建筑物的外墻周圍進(jìn)行剪力墻的布置，或者在樓梯與電梯的井筒部位布置剪力墻。將洞口的上下進(jìn)行對齊，并且應(yīng)該進(jìn)行成列布置，從而有效避免錯洞墻的形成，導(dǎo)致剪力墻的上下傳力不連續(xù)，進(jìn)一步使結(jié)構(gòu)的剛度發(fā)生突變，影響主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（四）關(guān)于剪力墻的厚度確定，除了要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計之外，還要具體考慮建筑的實(shí)際情況。對于剪力墻的底部加強(qiáng)區(qū)的高度應(yīng)該在墻體總高度的十分之一與底部兩層之間的較大值進(jìn)行選取。同時，剪力墻應(yīng)該按照房間布局的兩個軸線方向進(jìn)行設(shè)置，可以將其布置成為T型與L型[3]（附圖：剪力墻結(jié)構(gòu)示意圖）。

圖 剪力墻結(jié)構(gòu)示意圖

四、鋼板剪力墻的抗震設(shè)計中概念設(shè)計分析

鋼板剪力墻的設(shè)計要在方案設(shè)計的階段進(jìn)行初步確定。在進(jìn)行概念設(shè)計時，要詳細(xì)收集資料，及時了解最新的研究成果，以更好的提高建筑剪力墻的設(shè)計質(zhì)量。根據(jù)有關(guān)資料顯示，建筑的外邊緣和底部外圍墻肢、角點(diǎn)墻肢以及連梁等是剪力墻進(jìn)行抗震時極易發(fā)生問題的部分。因此，在進(jìn)行概念設(shè)計時，要加強(qiáng)概念設(shè)計，墻段與墻肢之間的高度比例應(yīng)該在2以上，在隔墻段之間的連梁長度不應(yīng)該超過6m，避免形成局部長剪力墻。

五、結(jié)語

鋼板剪力墻具有很大的彈性初始剛度以及大變形能力的優(yōu)勢，有力的保障了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，其所具有的優(yōu)質(zhì)塑性性能以及穩(wěn)定的滯回性使建筑具備了良好的經(jīng)濟(jì)效益以及優(yōu)質(zhì)的抗震性能。鋼板剪力墻的設(shè)計關(guān)系到建筑的主體結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計人員在積極設(shè)計時，一定要實(shí)事求是、開拓創(chuàng)新，充分保證設(shè)計的科學(xué)性與規(guī)范性，進(jìn)而促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)主體的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]拾寶童，顧強(qiáng).鋼框架-鋼板剪力墻用于抗震設(shè)計的層間剪力分布[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報（工程技術(shù)版），2011，24（1）：45-49.

[2]梁志萍，姜海菊.組合鋼板剪力墻抗震優(yōu)化設(shè)計探討[J].建筑，2011，（6）：67-68.

[3]陸金鈺，范圣剛，司魯南等.側(cè)邊加勁帶縫鋼板剪力墻抗側(cè)剛度及極限承載力計算[J].東南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，43（3）：571-575.