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

崔大宇

摘 要：快速的經(jīng)濟發(fā)展帶動了建筑業(yè)的成長，在經(jīng)濟條件與生活條件都日漸提高的今天，人們除了對建筑的質(zhì)量有了更加嚴(yán)格要求外，同時對建筑所包含的功能方面提出了更多需求，建筑業(yè)為了滿足以上需求以保證自身穩(wěn)定發(fā)展，不斷的對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行改革與提升。最終研究出了剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的抗側(cè)剛度以及抗震性等特點，這些特點既增強了建筑的整體穩(wěn)定性，又提高了建筑的功能性所以近些年得到了部分建筑行業(yè)的使用，為了進(jìn)一步促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑施工中的使用，本文就對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑業(yè)；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用；研究；分析

我國的建筑行業(yè)技術(shù)發(fā)展一直都是以居民需要作為風(fēng)向標(biāo)的，當(dāng)前人民生活條件得到大幅度提升，對建筑的質(zhì)量與功能方面也有了更高的需求。在這樣的需求環(huán)境下，建筑行業(yè)逐漸對傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并成功總結(jié)出了剪力墻結(jié)構(gòu)。因為剪力墻結(jié)構(gòu)具有超強的抗震效果并且很大程度上減少了施工的用鋼量，所以近些年來得到許多建筑施工團隊的青睞。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時會按照不同的建筑需求以及不同的施工方式對結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行細(xì)化區(qū)分，一般的建筑結(jié)構(gòu)可以分為框架結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)，在這三種結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻結(jié)構(gòu)的各方面效果最為突出，所以在建筑中使用的力度較大。

剪力墻又可以稱為抗風(fēng)墻或者抗震墻，在建筑中的主要功能是分擔(dān)大風(fēng)以及地震對建筑的沖擊，減小建筑墻體的負(fù)荷。尤其對自然環(huán)境產(chǎn)生的剪切破壞有很強的阻止作用。剪力墻在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)十分突出，為了發(fā)揮其最大作用一般剪力墻會采用強度較大的鋼筋混凝土作為施工材料。

簡單分析來說，剪力墻結(jié)構(gòu)的受力原理主要是使用有一定量堅固的鋼筋混凝土墻板對由上至下垂直方位和水平方向的壓力進(jìn)行承受和分散。目前許多施工單位為了進(jìn)一步加強剪力墻結(jié)構(gòu)的抗壓性會將之前普通材質(zhì)的梁柱換為鋼筋混凝土墻板，這樣的材料更換不僅增強整體建筑的穩(wěn)定性還對建筑結(jié)構(gòu)的水平力進(jìn)行了有效的控制。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

為了保證剪力墻在各類建筑中都能得到適用，剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)過不斷升級，最終得出了四種結(jié)構(gòu)類型分別為實體墻、壁式框架剪力墻、整體小開口式剪力墻以及多肢剪力墻。在這四種類型中僅有實體墻一種可以不再墻體開洞，其余三種都需要進(jìn)一步按照墻體開洞的大小來細(xì)化區(qū)分。

1.實體墻

實體墻的特點是墻體的截面可以不進(jìn)行開洞，即時對墻體進(jìn)行開洞只要洞的大小沒有超過整體剪力墻的15%，同樣也不會發(fā)生功能與質(zhì)量上的變化。所以實體墻無論是在靈活性還是受力方面都比較突出。

2.整體上小開口式剪力墻

從以上總結(jié)可以得知整體上小開口式剪力墻屬于需要開洞的一類，但其開洞的大小和尺寸有一定的標(biāo)準(zhǔn)，與實體墻一樣洞的大小不能超過剪力墻整體面積的15%。整體小開口的剪力墻以彎曲型為變形方式，雖然墻體在彎曲過程中不會出現(xiàn)方向彎曲的問題，但卻容易發(fā)生一定的質(zhì)量突變。

3.多肢剪力墻

所謂多肢剪力墻，是指剪力墻的墻體開洞，并且開洞的面積過大或者墻體上的洞口成列狀分布的剪力墻。這種剪力墻墻體的彎矩圖處不會發(fā)生任何異常情況，其受力特點與整體上小開口的剪力墻較為相似。

4.壁式框架剪力墻

所謂壁式框架剪力墻，是指剪力墻墻體上的開洞尺寸很大，并且墻肢線上的剛度與剪力墻墻體的連梁線剛度比較接近的剪力墻。這種剪力墻的變形為剪切型，其受力特點與框架結(jié)構(gòu)比較相似。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.樓層之間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則

在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，建筑物樓層之間應(yīng)該遵循調(diào)整最小剪力系數(shù)的原則。首先，在施工的過程當(dāng)中，為了降低房屋及構(gòu)筑物的自身重量，進(jìn)一步增強建筑物的抗震能力，應(yīng)該在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩40%以內(nèi)的前提之下，盡量控制剪力墻的數(shù)量。其次，在遵循上一前提的基礎(chǔ)之上，對剪力墻進(jìn)行大開間處理，使得剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度變得更好。這樣建筑樓層之間的最小剪力系數(shù)將得到有效的控制，工程造價因此減少有效地降低了建筑工程的成本。

2.對樓層之間最大位移和樓層高之間的比例進(jìn)行必要調(diào)整的原則

一般而言，對于普通建筑進(jìn)行設(shè)計的時候，設(shè)計的重點主要集中在對樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形的處理上。我們知道，建筑物的剪切變形處理是用豎向構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行控制的。因此，一旦豎向構(gòu)件的數(shù)量過多，剪力墻的剪重比例勢必變得偏大。這種不合理的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計將直接導(dǎo)致建筑樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，剪力墻結(jié)構(gòu)同樣難以滿足建筑物樓層之間發(fā)生位移的需要。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構(gòu)件的剛度進(jìn)行調(diào)整，還應(yīng)該盡可能地減少樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，這就需要我們注意調(diào)整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1.有效控制剪力墻的數(shù)量

我們已經(jīng)知道，剪力墻的建設(shè)是為了承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載，但是剪力墻的建設(shè)也不是越多越好。事實上，在建筑施工過程中，為了降低建筑結(jié)構(gòu)的自身重量，進(jìn)一步增強其抗震性能，反倒應(yīng)該盡量控制剪力墻的數(shù)量。一般而言，剪力墻的建設(shè)比較講究對稱和均勻，數(shù)量適當(dāng)就好。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的其它要點

在建筑施工過程中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑質(zhì)量應(yīng)該綜合考慮多種因素，實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。首先，必須保證剪力墻結(jié)構(gòu)的順利建設(shè)，這是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)工作。其次，要充分考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性問題。我們知道，剪力墻結(jié)構(gòu)本身的建設(shè)就是為了增強建筑的抗震勝能，保證房屋及構(gòu)筑物的安全施工。反過來在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的安全可靠度，也能夠使剪力墻結(jié)構(gòu)的功能得到最大化程度的發(fā)揮，同樣能夠達(dá)到經(jīng)濟合理的設(shè)計目的。最后，還應(yīng)該考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的工程造價問題。為了節(jié)省工程造價，我們可以從技術(shù)手段以及原材料的使用等方面著手。例如，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，將原材料的含鋼量控制一定的范圍之內(nèi)，力求達(dá)到在不損害建筑的安全勝的前提之下充分發(fā)揮原材料的最大用途，就能實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

五、結(jié)語

由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性和抗側(cè)剛度大等優(yōu)點，目前在我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了較為廣泛的應(yīng)尾。為了優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，促進(jìn)建筑質(zhì)量的提高，我們應(yīng)該了解剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論，嚴(yán)格遵循剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，把握剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的作用。同時，設(shè)計人員還應(yīng)該具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中不斷采用新方法和新技術(shù)，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，更好地發(fā)展我國的建筑事業(yè)。

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