摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)是利用建筑物墻體作為建筑物的豎向承載體系，并用它抵抗水平力的一種結(jié)構(gòu)體系。其側(cè)向剛度大，整體性好，用鋼量較省，缺點(diǎn)是自重大。剪力墻間距一般為3 m～5 m。平面布置的靈活性受到限制。由于其良好的抗側(cè)性、整體性和抗震性能，可以建造較高的建筑物。

關(guān)鍵詞：剪力墻；結(jié)構(gòu)；形式；布置；

近年來住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供應(yīng)緊張，高層住宅的建造成為眾多開發(fā)商的首選，剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也變得越來越廣泛。有些不超過30層、開間也不大的住宅，剪力墻的豎向荷載和水平荷載都不太大，因而，剪力墻墻肢的截面高度可以做得比較小。針對(duì)這類建筑，我國(guó)工程設(shè)計(jì)人員提出了所謂的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。目前，建設(shè)部已將其作為一種新型住宅結(jié)構(gòu)體系加以推廣。

1高層建筑結(jié)構(gòu)的類型

鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)不僅具有鋼結(jié)構(gòu)自重輕、截面尺寸小、施工進(jìn)度快、抗震性能好等特點(diǎn)，同時(shí)還兼有混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、防火性能好、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是一種較好的高層建筑結(jié)構(gòu)形式，近年來在我國(guó)發(fā)展迅速。組合結(jié)構(gòu)是將鋼材放在構(gòu)件內(nèi)部，外部由鋼筋混凝土做成(稱為鋼骨混凝土)，或在鋼管內(nèi)部填充混凝土，做成外包鋼構(gòu)件(稱為鋼管混凝土)。如北京的香格里拉飯店(24層，高83m)采用鋼骨混凝土柱，正在建設(shè)的上海環(huán)球金融中心大廈(95層，460m)和陜西信息大廈(52層，高189m)均采用鋼骨混凝土框筒結(jié)構(gòu)，深圳的賽格廣場(chǎng)大廈(76層，高292m)采用圓鋼管混凝土柱，香港中心大廈(70層，高292m)和臺(tái)北國(guó)際金融中心大廈均采用方鋼管混凝土柱。混合結(jié)構(gòu)一般是指由鋼筋混凝土或鋼骨混凝土剪力墻(或筒體)以及鋼框架組成的抗側(cè)力體系。

2剪力墻結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)是指縱橫向主要承重構(gòu)件全部為結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)。如果墻體在建筑物中的位置合適，就會(huì)形成一個(gè)可以很好的抵抗水平力的結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)還能夠分割空間。通常情況下結(jié)構(gòu)墻的高度與整個(gè)房間的一樣，從基礎(chǔ)到屋頂有幾十到一百多米高，寬度則是根據(jù)建筑的平面布置確定的，通常在幾米到十幾米之間；其厚度相對(duì)來說就要薄的多了，通常在200cm-300cm之間，最薄的僅有160cm。所以在一個(gè)墻體平面內(nèi)有結(jié)構(gòu)墻存在時(shí)就會(huì)有很大的側(cè)移剛度，但墻體外的剛度就非常小，通?？梢院雎圆挥?jì)。因此結(jié)構(gòu)墻承載著來自于建筑的大部分水平作用或水平剪力，剪力墻名稱的形成也在于此。

2.1剪力墻結(jié)構(gòu)的形式

單片剪力墻可根據(jù)其本身開洞率對(duì)其受力特性的影響分為若干類型。無洞單肢剪力墻的立面上沒有任何洞口。這種墻實(shí)際上是一豎向懸臂構(gòu)件，經(jīng)水平荷載的作用，發(fā)生彎曲變形與平截面假定相符，正應(yīng)力在墻肢截的分布是直線形?？梢杂脩?yīng)用材料力學(xué)方法來計(jì)算它的內(nèi)力和變形。整體墻和小開口整體墻墻面上只有很小的洞口，可以忽略其影響。這種類型的剪力墻實(shí)際上仍然是一個(gè)懸臂構(gòu)件，其橫截面的變形符合平而假定，正應(yīng)力為直線分布，稱為整體墻。當(dāng)開洞稍大一些，墻肢應(yīng)力中出現(xiàn)由局部彎曲引起的應(yīng)力，但其值不超過整體彎曲應(yīng)力的15％。可以認(rèn)為其墻肢截面的變形仍符合平面假定，可以按材料力學(xué)方法計(jì)算應(yīng)力，然后加以修正。這種墻稱為小開口整體墻。聯(lián)肢墻在實(shí)際工程中，有些剪力墻是由許多受彎構(gòu)件連接在一起的。

例如，住宅建筑和旅館建筑中，墻體上由大量豎向排列的洞口，在外墻上，這些洞口一般是窗口，而在建筑的內(nèi)部，這些洞口大部分是門洞或走道。在設(shè)計(jì)中，這些洞口將一片整墻分開為由連梁或樓板連接的墻肢，就形成了所謂的聯(lián)肢墻。一般地，開有一排或數(shù)排較大洞口的剪力墻，其截面整體性已經(jīng)破壞，平荷載作用下正應(yīng)力的分布較直線規(guī)律有較大的差別。但墻肢的線剛度比同列兩孔間所形成的連梁的線剛度大得多，每根連梁中部都有反彎點(diǎn)，而墻肢僅在少數(shù)樓層出現(xiàn)反彎點(diǎn)。這種剪力墻可視為由連梁把墻肢連接起來的結(jié)構(gòu)，故稱之為聯(lián)肢墻。若只開有一列洞口，稱為雙肢墻；開有兩列及以上的。稱為多肢墻。

2.2結(jié)構(gòu)布置

墻體承重方案①小開間橫墻承重。每開間設(shè)置一道鋼筋混凝土承重橫墻，間距為2.7-3.9m，橫墻上放置預(yù)制空心板。這種方案適用于住宅、旅館等使用上要求小開間的建筑。其優(yōu)點(diǎn)是一次完成所有墻體，省去砌筑隔墻的工作量；采用短向樓板，節(jié)約鋼筋等。但此種方案的橫墻數(shù)量多，墻體的承載力未充分利用，建筑平面布置不靈活，房屋自重及側(cè)向剛度大，自振周期短，水平地震作用大。②大間距縱、橫墻承重。仍是每?jī)砷_間設(shè)置一道鋼筋混凝土橫墻，間距為8m左右。樓蓋或采用鋼筋混凝土雙向板，或在每?jī)傻罊M墻之間布置一根進(jìn)深梁，梁支承于縱墻上，形成縱、橫墻混合承重。

剪力墻的布置①剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向或多向布置，不同方向的剪力墻宜分別聯(lián)結(jié)在一起，應(yīng)盡量拉通、對(duì)直，以具有較好的空間工作性能抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式，宜使兩個(gè)方向側(cè)向剛度接近，兩個(gè)方向的自振周期宜相近。剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則。②剪力墻的側(cè)向剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)自重，增大結(jié)構(gòu)的可利用空間，剪力墻不宜布置得太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度：若側(cè)向剛度過大，不僅加大自重，還會(huì)使地震力增大，對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利。③剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變：允許沿高度改變墻厚和混凝土強(qiáng)度等級(jí)，或減少部分墻肢，使側(cè)向剛度沿高度逐漸減小。剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。

3結(jié)論

綜上所述，土木建筑工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化實(shí)際上應(yīng)該經(jīng)歷以下四個(gè)層次：結(jié)構(gòu)功能的優(yōu)化——結(jié)構(gòu)的選型優(yōu)化——結(jié)構(gòu)設(shè)防荷載的決策——最優(yōu)設(shè)防荷載條件下的最小造價(jià)設(shè)計(jì)，總之，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)化中決策結(jié)構(gòu)整體的主要尺寸和性能要求：在結(jié)構(gòu)選型中決策結(jié)構(gòu)的類型、布局、拓?fù)浜徒ㄖ牧希涸谠O(shè)防水平?jīng)Q策中確定結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)防荷載i因而狹義的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)指的只是在結(jié)構(gòu)的功能、選型、材料、拓?fù)?、形狀和荷載決定之后對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸的優(yōu)化，可簡(jiǎn)稱為結(jié)構(gòu)的變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。