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建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用研究

鄭若飛

（廣東鴻宇建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，廣東 東莞 523080）

自從改革開放以后，隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果有目共睹。人們的生存離不開衣食住行，城市化進(jìn)行的加快，城市中的高樓鱗次櫛比，為了顯現(xiàn)其不同和別具一格，高樓設(shè)計(jì)樣式也是層出不窮，樣式越是新穎的樓層，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也就越難，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響建筑質(zhì)量的尤為重要的一個(gè)因素，其中剪力墻結(jié)構(gòu)幾乎在所有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都有設(shè)計(jì)，具有靈活組成建筑空間的優(yōu)點(diǎn)，并且其也有較高的承載力、延生性、以及抗震能力，能夠大大加強(qiáng)建筑整體質(zhì)量，減少建筑側(cè)移，所以在建筑建造過程中有廣泛使用，故而探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有社會(huì)意義。

建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻；社會(huì)意義

1 剪力墻的特點(diǎn)和類別

根據(jù)剪力墻上洞口的大小、多少以及排列方式，一般情況下，可以將剪力墻分為以下幾種類型。

1.1 整體墻

整體墻就是指沒有洞口，或者門窗洞口的面積之和不超過剪力墻側(cè)面積15%的并且洞口之間的凈距離以及孔洞到墻邊的凈距離大于洞口長(zhǎng)邊的尺寸。整體墻的受力特點(diǎn)就如同一面懸臂墻，整體墻的彎矩圖上既沒有突點(diǎn)變，沒看不到反彎點(diǎn)，整體墻的變形主要是以彎曲型為主。

1.2 小開口整體墻

小開口的整體墻指的是墻面的開孔面積超過整個(gè)墻體面積的15%，但是總體來說還是小面積開孔的范疇之內(nèi)，這種小開口整體墻一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是彎矩圖在連接房梁的部分會(huì)發(fā)生明顯的突變，而在高度上并沒有反彎點(diǎn)，但這種情況也并非是絕對(duì)的，在個(gè)別的樓層還是會(huì)有反彎點(diǎn)。

1.3 連肢墻

連肢墻指的是在墻面開有一列或者多列洞口，并且洞口的尺寸相對(duì)較大，這時(shí)剪力墻的受力特點(diǎn)和小開口的整體墻有些類似。

1.4 壁式框架

這種類型的剪力墻洞墻面洞口的尺寸相對(duì)來說比較大，此時(shí)，連接梁線以及墻肢線的剛度較為接近。壁式框架的一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是彎矩圖在有樓層的地方會(huì)發(fā)生明顯的突變，并且會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1 按照墻面肢長(zhǎng)和厚度的比例進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在眾多的高層建筑中，剪力墻的高度、寬度尺寸都是不一樣的，所以，在剪力墻的設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)墻面的結(jié)合特征以及受力情況來計(jì)算墻面肢長(zhǎng)和厚度的比例，并根據(jù)得出的比例結(jié)果來決定是按柱設(shè)計(jì)還是按照雙向受壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。

2.2 剪力墻要具有高強(qiáng)度的承載力、延生性

在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要考慮到墻體會(huì)經(jīng)受到多方面的壓力，例如水平剪力、豎向壓力等，所以，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候一般采用的是延性彎曲型，這樣就可以有效地增加建筑物的抗壓防震的能力。

2.3 保證施工安全

剪力墻在設(shè)計(jì)的過程中要盡可能地不使用平面外搭接的方法，如若是在避免不了此類事情的發(fā)生，就必須要采用規(guī)范的措施方法，進(jìn)而有效保證剪力墻平面外的安全。

3 剪力墻的布置原則

剪力墻的布置一般涉及四方面，即均勻、分散、對(duì)稱以及周邊。其中分散的原則是要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過程中要求剪力墻的片數(shù)不能太少，每片剪力墻的剛度以及尺寸也不能過大，彎曲剛度也要適中，還要考慮剪力墻的距離問題，如果距離太遠(yuǎn)的話，就會(huì)造成墻面的剛度過大，缺乏韌性。剪力墻的周邊原則是就因外力而致使建筑物扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生而言的，剪力墻的布置于周邊對(duì)稱的位置，進(jìn)而增加建筑物抵抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂，使剛度中心和平面中心相適應(yīng)。建筑墻面平面形狀往往富于變化，剪力墻的布置應(yīng)該集中在這些地方，剪力墻的設(shè)置對(duì)于建筑物整體質(zhì)量的提高是不容分說的，但是如果在高層建筑的電梯點(diǎn)、樓面、樓梯間等地方進(jìn)行開動(dòng)便會(huì)嚴(yán)重影響建筑的剛性，所以，在施工過程中，對(duì)這些薄弱的地方，需要使用鋼筋混泥土剪力墻進(jìn)行建造[3]。

4 剪力墻設(shè)計(jì)使用的優(yōu)化措施

4.1 剪力墻設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

在對(duì)剪力墻進(jìn)行布置時(shí)，最好是沿著主軸或者其他方向進(jìn)行雙向結(jié)構(gòu)的布置，盡量避免單向布置。在進(jìn)行雙向結(jié)構(gòu)布置的時(shí)候，要在兩個(gè)受力方向上進(jìn)行布置，這樣才能使剪力墻的抗側(cè)剛度能夠達(dá)到恰到的好處，還要注意在剪力墻布置的時(shí)候，不能夠太密，并盡量減輕剪力墻其本身部位的重量。如果剪力墻較長(zhǎng)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行均勻劃分，然后使用弱連梁進(jìn)行連接，獨(dú)立性的剪力墻其高度和截面高度的比例至少要在2以上，進(jìn)而提高剪力墻的剛性，對(duì)于剪力墻的抗震效果的設(shè)計(jì)，要保證剪力墻的洞口與墻邊的高度和厚度的比例在4以上，不然很容易會(huì)出現(xiàn)小墻肢的情況。對(duì)于剪力墻的墻肢截面的設(shè)計(jì)應(yīng)該簡(jiǎn)單、規(guī)范，門窗洞口在上下兩個(gè)方向要形成對(duì)稱的情況，對(duì)于洞口的設(shè)計(jì)，要盡量避免墻肢之間剛度過大現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的優(yōu)化措施

對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算首先要考慮到樓層高度以及層與層之間位移的比例，最小弱化建筑扭曲變形的力度，側(cè)向剛度要適度，不能過大也不能過小。還要調(diào)整樓層之間的最小剪力系數(shù)，如果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的40%以下，剪力墻就可以進(jìn)行大開間，其側(cè)向剛度也最合適，最小剪力系數(shù)也最接近規(guī)范。在連梁?jiǎn)栴}上，要適時(shí)調(diào)整連梁的塑性幅度，在計(jì)算內(nèi)力之前，要對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減，或者將計(jì)算內(nèi)力后的剪力以及梁彎矩的組合數(shù)值和折減系數(shù)進(jìn)行相乘，無論采用的是哪一種方法，都能夠連梁子在較小的地震發(fā)生時(shí)或者在日常使用中，不會(huì)出現(xiàn)裂縫的問題[4]。

結(jié)語

近年來，我國(guó)鋼產(chǎn)量已經(jīng)位居世界第一位，同時(shí)也是鋼鐵、混凝土使用量第一大國(guó)，在我國(guó)所有的高層建筑中，12-30層的建筑占據(jù)多數(shù)，占比額為80%，采用的大多是鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，建筑物的結(jié)構(gòu)體系以框架、剪力墻、框架-剪力墻三大結(jié)構(gòu)為主，我國(guó)西南臨海，處于世界地震多發(fā)地帶，房屋建筑作為人們安生立命、生活工作的地方，其質(zhì)量問題是人們普遍關(guān)注的問題，在建筑設(shè)計(jì)中，剪力墻具有較高的承載力、延生性、以及抗震能力能力。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)多方面進(jìn)行優(yōu)化，只有這樣，才能有效保證建筑本身的質(zhì)量，進(jìn)而保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，順應(yīng)構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)的要求。

[1]崔維華．高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J]．中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009，06：152-153．

[2]秦瑩．剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．科技致富向?qū)В?013（29）：309． [3]趙宇．剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J]．科技傳播，2012（17）：45-46．

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