萬(wàn)泉

摘要：在建筑工程的建設(shè)中，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，一方面能減少施工的成本，另一方面還能提高建筑的抗震能力。在實(shí)際應(yīng)用中要注意提高結(jié)構(gòu)的剛度，建筑的外形要簡(jiǎn)潔美觀。同時(shí)針對(duì)具體的情況進(jìn)行具體的分析，結(jié)合實(shí)際的施工方法采取最合適的建筑技巧，保證剪力墻的抗震效果最大化的發(fā)揮出來(lái)，保證現(xiàn)代建筑的質(zhì)量與安全。

關(guān)鍵詞：建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

1.剪力墻結(jié)構(gòu)的基本定義

剪力墻又稱抗風(fēng)墻或抗震墻、結(jié)構(gòu)墻。房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體，在高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。當(dāng)墻較少時(shí)，如墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的15%～40%，則可以按普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下限規(guī)范沒(méi)有規(guī)定，用戶可以靈活掌握如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)看成剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本樣式

2.1壁式框架，主要是指在聯(lián)肢墻中，洞口相對(duì)較大，使得墻肢的剛度明顯減弱，而連梁的剛度則相對(duì)較強(qiáng)，剪力墻的受力特性接近于框架。與框架結(jié)構(gòu)梁柱相比，剪力墻的厚度較小?？蚣艚Y(jié)構(gòu)建筑中，壁式框架剪力墻可以單獨(dú)設(shè)置，也可以利用樓梯間、電梯井及管道井等墻體，在各類房屋建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2整體剪力墻，主要是指沒(méi)有門窗洞口或者只有少量很小洞口的剪力墻，在此類剪力墻設(shè)計(jì)中可以忽略洞口的存在。如果各處門窗洞口的面積總和小于剪力墻側(cè)面積的15%，洞口間凈距、孔洞與墻邊之間的凈距大于洞口長(zhǎng)邊尺寸，即屬于整體剪力墻，其主要用于支撐建筑的主體結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)工程的重要組成部分。

2.3聯(lián)肢墻，主要是指在剪力墻上開(kāi)有一列或者多列洞口，洞口的尺寸相對(duì)較大，而剪力墻的總體受力相當(dāng)于通過(guò)洞口各連梁組成的一系列墻肢。聯(lián)肢墻是由多組連梁連接起來(lái)的特殊形式剪力墻，但是由于一般連梁的剛度小于墻肢的剛度，所以，墻肢單獨(dú)的作用也就顯得尤為重要。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的原則

剪力墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能采取盲目的手段，應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范具體考察結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否具有合理性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在技術(shù)層面上應(yīng)遵循一些原則，這樣才能促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范化。

3.1樓層之間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則

為了減輕結(jié)構(gòu)的自重，避免地震的發(fā)生，在建筑過(guò)程中可以考慮少布置剪力墻，但是這個(gè)前提是必須要求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不能超過(guò)40%?？梢圆扇〈箝_(kāi)間剪力墻，使其結(jié)構(gòu)具有更好的側(cè)向剛度，確保樓層最小剪力系數(shù)不小于規(guī)范限值，這樣可以大大減少工程的造價(jià)。

3.2樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則

對(duì)于普通的建筑，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形。剪切變形的控制多以豎向構(gòu)件的多少來(lái)衡量，但是如果豎向構(gòu)件數(shù)量很多，就會(huì)造成剪重比偏大，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不合理，造成扭轉(zhuǎn)變形過(guò)大，同樣不能有效滿足樓層間位移的需要。所以，在建筑物中應(yīng)盡量減少扭轉(zhuǎn)變形，而不能單靠增加豎向構(gòu)件的剛度來(lái)調(diào)整樓層之間的位移。

3.3剪力墻連梁超限的調(diào)整原則

剪力墻跨高比小于2.5的連梁比較容易出現(xiàn)剪力和彎矩超過(guò)規(guī)定的限度的情況，所以一般規(guī)定剪力墻連梁的跨高比最好大于2.5跨高比大于5的連梁則最好按照框架梁來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而跨高比在5～6之時(shí)，在連梁剛度不折減的情況下就會(huì)出現(xiàn)剪力或者彎矩超出規(guī)范限值。所以在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用連梁超限的調(diào)整原則，這將大大節(jié)省工程造價(jià)，能夠有效促進(jìn)工程投資的節(jié)約。

4.剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用

剪力墻結(jié)構(gòu)由于具備了很多的優(yōu)點(diǎn)被廣泛的運(yùn)用到現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，尤其是一些大型高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的尤為明顯。下面文章主要就剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行描述和分析。

4.1剪力墻肢種類和具體結(jié)構(gòu)設(shè)置

剪力墻墻肢的分類主要是根據(jù)墻肢厚度和高度比來(lái)劃分的，主要有兩類：短肢剪力墻和一般剪力墻。如果剪力墻高度超過(guò)其厚度的7倍時(shí)，就是一般剪力墻，如果剪力墻高厚比值在5-8之間時(shí)，就是短肢剪力墻。此外，剪力墻還可以根據(jù)其墻面開(kāi)口大小的狀況來(lái)分為整面剪力墻、整體小開(kāi)口剪力墻、連肢剪力墻以及壁式框架等這幾種。

一些高層建筑大多愛(ài)用剪力墻結(jié)構(gòu)，尤其是那些建筑都需要較大的空間工作能力，因此，其剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置就需要設(shè)計(jì)成雙向的，從而形成新的開(kāi)工建設(shè)結(jié)構(gòu)，在抗震區(qū)域的建筑物中的剪力墻結(jié)構(gòu)就更要如此設(shè)計(jì)了。此外，對(duì)于剪力墻雙向的墻體剛度最好要接近，其墻面受力要均勻，也要采取一定的措施來(lái)調(diào)整剪力墻的剛心，確保剪力墻的穩(wěn)定性以承載性。另外，如果剪力墻出現(xiàn)平面外彎的現(xiàn)象，就要改變其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者添加裝置來(lái)緩解這種現(xiàn)象，進(jìn)而確保梁端安全。

4.2剪力墻結(jié)構(gòu)長(zhǎng)、厚度及配筋

根據(jù)上面所說(shuō)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度及配筋也有相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)建筑抗震相關(guān)資料的要求規(guī)定，剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和長(zhǎng)度也要根據(jù)抗震等級(jí)系數(shù)來(lái)調(diào)整。據(jù)相關(guān)規(guī)定，為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗震性以及鋼性，剪力墻結(jié)構(gòu)厚度的最小值為200mm，而且其高厚比要小于1/6。也就是說(shuō)，居住建筑物的剪力墻結(jié)構(gòu)厚度一般要小于200mm，其高厚比也要符合要求。如果一些高層建筑物的剪力墻結(jié)構(gòu)厚度和長(zhǎng)度出現(xiàn)比值不均，在不滿足條件的情況下，就要采取L、T形截面剪力墻代替一字形剪力墻，并增加其翼緣長(zhǎng)度或者采取其他方式，使得剪力墻結(jié)構(gòu)滿足其設(shè)計(jì)構(gòu)造原則和要求。對(duì)于一般剪力墻結(jié)構(gòu)中的水平和垂直風(fēng)險(xiǎn)上的配筋比值而言都要大于1/400，部分剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋比值也要大于3/1000，其他特殊情況下的剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋比也要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整。

4.3剪力墻邊緣結(jié)構(gòu)

根據(jù)以往剪力墻結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果，剪力墻結(jié)構(gòu)的邊緣約束性截面剪力墻比無(wú)約束性的截面剪力墻的極限承載力要大2/5還要多，而其抗震消耗能量也多有1/5，且墻面的穩(wěn)定性也要好很多。因此，對(duì)于剪力墻的邊緣結(jié)構(gòu)而言，就要根據(jù)其設(shè)計(jì)使用效果和相關(guān)承載力的規(guī)定來(lái)決定其墻體邊緣是設(shè)置約束性邊緣結(jié)構(gòu)還是非約束性邊緣結(jié)構(gòu)。

4.4剪力墻連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻肢之間相連接的梁體就是剪力墻的連梁，而剪力墻的連梁裝置能夠均衡墻肢的水平負(fù)荷力，并能夠?qū)袅χ鸬揭欢ǖ募s束和穩(wěn)定的作用，因此，剪力墻之間的連梁裝置對(duì)剪力墻的整體結(jié)構(gòu)有著非常重要的作用。對(duì)于剪力墻的連梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)的高度和截面大小受到很多因素的影響，一旦設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤，或者不合理的地方，就會(huì)影響整個(gè)剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)剪力墻連梁結(jié)構(gòu)時(shí)，其設(shè)計(jì)師要主要對(duì)剪力墻的連梁結(jié)構(gòu)的剛度按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行一定的折減，對(duì)于剪力墻連梁結(jié)構(gòu)的跨度要略加，對(duì)于高度要略減，從而減少結(jié)構(gòu)剛度，緩解地震作用力的影響。此外，設(shè)計(jì)師也要適當(dāng)增加剪力墻結(jié)構(gòu)厚度，進(jìn)而增加連梁截面的寬度，使得剪力墻連梁結(jié)構(gòu)裝置能夠發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，保證其承載力和抗震力度。

5.結(jié)語(yǔ)

為了保證高層建筑的質(zhì)量，減少施工的成本，剪力墻的應(yīng)用勢(shì)在必行。設(shè)計(jì)師要結(jié)合剪力墻的特點(diǎn)，為大型的高層建筑提供必要的技術(shù)支持。在建筑業(yè)的發(fā)展中，剪力墻的應(yīng)用的設(shè)計(jì)過(guò)程存在一些弊端，不利于它的發(fā)展。我們應(yīng)該采取先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，策劃合理的方案，設(shè)計(jì)好剪力墻布置中洞口的位置并發(fā)揮受力作用、考慮抗底豎向負(fù)荷、保證結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力。

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