顧斌

【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑的主體結(jié)構(gòu)形式，本身具有許多優(yōu)點，例如用鋼量小、抗側(cè)剛度大、抗震性能好。設(shè)計人員根據(jù)實際情況將混凝土承重墻與分隔墻統(tǒng)一設(shè)計，考慮，可以降低建筑成本，顯現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，同時避免出現(xiàn)梁，柱的外露現(xiàn)象，使空間更加簡潔，滿足建筑使用功能和感官的要求。本文對剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行細(xì)致深入的分析和探究。

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

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，建筑業(yè)發(fā)展很快，支柱地位日益凸顯。與此同時，為滿足不斷創(chuàng)新的建筑功能需要，建筑設(shè)計方面的方法和方式也日新月益。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)形式已不能滿足建筑高度所帶來的水平荷載要求。剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗水平荷載能力強、抗震性能較好以及滿足建筑空間要求三個特點，迅速在建筑行業(yè)普及開來。本文從剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特點以及剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要原則兩方面，深入探討剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。

1.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特點

1.1什么是剪力墻結(jié)構(gòu)

在我國傳統(tǒng)的建筑行業(yè)中，建筑結(jié)構(gòu)形式大多采用的是框架結(jié)構(gòu)，但近年來隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口壓力的加大，高層建筑已成為一種常態(tài)，框架結(jié)構(gòu)逐漸不能滿足高層建筑所要求的結(jié)構(gòu)能力，于是剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。在框架結(jié)構(gòu)中抗側(cè)力體系是由鋼筋混凝土梁，柱澆筑而成的框架，而剪力墻結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土的墻板代替框架成為建筑的抗側(cè)力體系，來抵抗建筑的各種荷載。換言之，剪力墻結(jié)構(gòu)的主要特點就是將建筑物以前用于承擔(dān)水平和豎向荷載的框架換成鋼筋混凝土的墻板。剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)形式相比，可以將混凝土墻板與分隔墻統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)計，既減少了二次結(jié)構(gòu)的工程量，也縮短了建設(shè)周期。從而加快了工程進(jìn)度，減少了工程成本和造價，減少了資金的實際投入量。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中發(fā)揮著舉足輕重的作用。在一個建筑物當(dāng)中，如果剪力墻數(shù)量過多，會引起巨大的地震作用，因此剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量并非越多越好。而應(yīng)通過設(shè)計人員的合理布局，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的特點，使建筑具有合理的剛度分布和優(yōu)良的抗震性能。

抗震能力是建筑物的生命，關(guān)系到建筑物的安全性能，因此為保證剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)良的抗震性能，要合理布置剪力墻的數(shù)量和位置，宜沿主軸方向雙向或多向布置，宜使每個方向的側(cè)向剛度接近，使之具有較為合理的剛度及整體性，具有較好的抗震性能和變形能力。同時應(yīng)盡量避免采用短肢剪力墻，當(dāng)無法避免時，在規(guī)定的水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不宜大于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的50%，。同時應(yīng)加強短肢剪力墻的抗震構(gòu)造措施。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的種類

剪力墻結(jié)構(gòu)具有很多類型，根據(jù)實際情況進(jìn)行搭配使用，而分類的主要依據(jù)就是墻體洞口的有無，大小，形狀和位置等，依照這個判據(jù)，剪力墻結(jié)構(gòu)大致可分為四種。第一種，實體墻，實體墻分為兩種，一種是開洞的實體墻，另一種是未開洞的實體墻，其中開洞的實體墻所開墻洞的實際面積不得大于整面墻體面積的百分之十五，且洞口間的間距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長邊尺寸。實體墻承受荷載的能力很強，具有較強的穩(wěn)定性和優(yōu)良的抗震性能。彎矩不會出現(xiàn)異常情況，即不會有突變現(xiàn)象的發(fā)生。第二種，整體小開口剪力墻，主要是指墻體中開洞的面積大于整面墻全部面積的百分之十五。但洞口對剪力墻的受力影響仍較小，通常來講，這種類型的剪力墻在水平荷載作用下，由于洞口的存在，墻肢已出現(xiàn)局部彎曲，截面變形仍接近于實體墻。但連梁處極有可能發(fā)生突變現(xiàn)象。第三種，雙肢或多肢剪力墻，這種類型的剪力墻沿豎向開有一列或多列較大的洞口，可以簡化為若干個單肢剪力墻通過一系列連梁聯(lián)結(jié)起來組成，這種類型的剪力墻連梁對墻肢有一定的約束作用，墻肢局部彎矩較大，整個截面正應(yīng)力已不再呈直線分布。同樣的，這種剪力墻有時會在連梁處出現(xiàn)異常，發(fā)生突變現(xiàn)象。第四種，壁式框架剪力墻，這種剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻肢寬度相對較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。此種剪力墻的力學(xué)性能與框架結(jié)構(gòu)相類似。會出現(xiàn)較多的異常情況，反彎現(xiàn)象會出現(xiàn)在多個樓層當(dāng)中。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要原則

2.1結(jié)合具體工程，具體問題具體分析

在前期開展的設(shè)計活動中，最為忌諱的是不根據(jù)具體工程的實際情況而盲目采用剪力墻結(jié)構(gòu)。一個優(yōu)秀的設(shè)計作品，首先應(yīng)對施工場地進(jìn)行地質(zhì)勘探，了解具體的地質(zhì)情況，然后結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合具體工程的建筑布局及水，電，暖通等其它專業(yè)的要求進(jìn)行具體設(shè)計工作，合理布置混凝土抗震墻，以達(dá)到在工程中使用剪力墻結(jié)構(gòu)的理想狀態(tài)，在突出優(yōu)勢的同時有效規(guī)避缺陷。在剪力墻的設(shè)計中需要遵循相關(guān)的原則，及一些規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面的限制，保證剪力墻設(shè)計達(dá)到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、合理化。

減少建筑物自重和增強建筑物抗震能力是建筑物設(shè)計過程中兩項重要的工作，兩者息息相關(guān)。而具體到設(shè)計工作中就是減輕填充墻的容重及控制剪力墻的數(shù)量，這就需要設(shè)計人員根據(jù)自身經(jīng)驗，合理布置有效數(shù)量的剪力墻，依據(jù)其優(yōu)秀的水平承載能力、抗震能力，在滿足國家規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的位移，剛重比，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等技術(shù)指標(biāo)的前提下，合理布置剪力墻的數(shù)量和位置，用盡量少的剪力墻來獲得較好的抗震性能和變形能力。從而有效節(jié)約資金，降低工程造價。

2.2抓住問題的關(guān)鍵，并妥善處理

一般建筑物的各樓層具有重復(fù)性，因此設(shè)計時要把握要點，這樣既能提高工作效率，又能抓住關(guān)鍵部位并細(xì)致的處理。由于建筑物各樓層之間存在扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形，而設(shè)計的目的就是對這兩種變形進(jìn)行有效的處理和改善、協(xié)調(diào)。布置復(fù)雜的建筑，扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形難于調(diào)和，地震作用明顯，應(yīng)盡量避免。目前使用最多的控制變形的方法就是增加豎向構(gòu)件的數(shù)量，但如若豎向構(gòu)件的數(shù)量控制不合理的話，則會使地震作用增大，危害建筑自身安全，從而使得剪力墻無法發(fā)揮自身的優(yōu)勢。總之，設(shè)計師進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要對建筑物的變形進(jìn)行有效地控制，協(xié)調(diào)建筑物各樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形，建筑造型盡量簡潔，明快。避免不必要的內(nèi)縮和外挑。而這些變形的控制也不能僅僅依靠豎向構(gòu)件的數(shù)量來實現(xiàn)，還需尋找其它更為有效的方法。這就需要設(shè)計人員在工作過程中，不斷積累經(jīng)驗，抓住問題的關(guān)鍵，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢。

3.小結(jié)

前期的設(shè)計工作中，建筑設(shè)計各專業(yè)人員要充分根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合建筑物具體的情況，如使用途徑、建筑布局、工期等基本情況，來對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，以保證在整個建筑設(shè)計中能較為明顯的體現(xiàn)出由于剪力墻的運用而帶來的巨大優(yōu)勢。使剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可以使建筑物達(dá)到預(yù)期的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時應(yīng)保證建筑物的安全性和穩(wěn)定性。建筑設(shè)計各專墻設(shè)計使業(yè)人員在對剪力用的過程中也要注意克服其存在的相關(guān)缺陷，揚長避短。只有各專業(yè)設(shè)計人員的密切配合，互相探討，才能在設(shè)計過程中減少失誤和浪費，體現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。

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