譚 武

（北京華咨工程設(shè)計(jì)公司山西分公司）

剪力墻結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用

譚 武

（北京華咨工程設(shè)計(jì)公司山西分公司）

剪力墻存在于房屋與構(gòu)筑物里面，存在著普通剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架剪力墻結(jié)構(gòu)三類。與此同時(shí)，剪力墻還擁有側(cè)向剛度以及抗壓抗側(cè)能力都很優(yōu)良、與建筑物室內(nèi)空間不可分割和造價(jià)很高并且具有很好的抗震性等特點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)也有應(yīng)用。

剪力墻 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 應(yīng)用

一、前言

對(duì)于建筑而言，墻體會(huì)將豎向承重構(gòu)件承擔(dān)，而水平構(gòu)件傳來(lái)的豎向荷載它同樣也會(huì)承擔(dān)，更需要將風(fēng)力、地震等傳來(lái)的水平作用一并承擔(dān)起來(lái)。正是因?yàn)檫@樣，才有了剪力墻的說(shuō)法，它會(huì)對(duì)建筑物起到分隔以及圍護(hù)的作用，是以在布置的時(shí)候無(wú)論是平面還是結(jié)構(gòu)等布置要求都必須滿足才行。

二、有關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)的概述

1.基本概念

一般情況下，在房屋和構(gòu)筑物當(dāng)中，對(duì)風(fēng)荷載或者是地震等作用而導(dǎo)致的水平荷載起到主要承受作用的就是剪力墻。從結(jié)構(gòu)上來(lái)分析，剪力墻擁有普通剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架剪力墻結(jié)構(gòu)三類。所謂普通剪力墻結(jié)構(gòu)，實(shí)際上就是指這個(gè)結(jié)構(gòu)體系，只由剪力墻來(lái)進(jìn)行組成。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)則有別于普通剪力墻結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)體系中包含框架以及剪力墻，并且在又局部大空間的建筑當(dāng)中更為適用。這主要是因?yàn)樵谶@類建筑當(dāng)中其局部大空間部分，除了要依靠框架結(jié)構(gòu)之外，還需要借助于剪力墻讓抗震能力得到提升。

需要使用到框支剪力墻結(jié)構(gòu)的情況，通常是剪力墻沒有辦法全部落地且其底部存在大空間的時(shí)候，則可以采用這樣的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)體系而言，除去需要良好承載能力之外，還需要有良好的空間作用以及整體性，甚至要有比起框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)更加好的抗側(cè)力能力才行。正因?yàn)檫@樣，它才能夠用于高建筑的建造。側(cè)向剛度大的優(yōu)點(diǎn)能夠讓剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下側(cè)移小，而其弊端也在于間距存在限制且建筑平面在布置的時(shí)候不夠靈活，更不適用于空間比較大的公共建筑當(dāng)中，加之結(jié)構(gòu)自重大也就缺乏了靈活性。

2.主要特點(diǎn)

剪力墻之所以能夠?qū)ㄖ鸬匠掷m(xù)穩(wěn)定的作用并且能夠在縱向上將所有的重量都承擔(dān)，主要來(lái)自于它本身的特點(diǎn)。第一是，鋼筋混凝土剪力墻具有側(cè)向剛度以及抗壓抗側(cè)能力都很優(yōu)良的特點(diǎn)。在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中占據(jù)著特殊位置的剪力墻，確定位置的一個(gè)依據(jù)就是地域最大風(fēng)向，這也是為了保證結(jié)構(gòu)體系在承載來(lái)自于高層建筑豎向以及水平方向的荷載都能夠順利。第二是，對(duì)于建筑的室內(nèi)空間而言，剪力墻是不可分割的一個(gè)部分。第三是，剪力墻的造價(jià)很高并且具有很好的抗震性。在剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中存在的鋼筋與混凝土之類的材質(zhì)使得剪力墻結(jié)構(gòu)的重量不斷增大，以致于讓建筑結(jié)構(gòu)的性能得到增強(qiáng)。無(wú)論是從材料還是模板的施工難易上還是造價(jià)上來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)都比梁柱的施工更具優(yōu)勢(shì)。

3.主要分類

一般情況下，基于在建筑當(dāng)中有不一樣的功能與設(shè)計(jì)，剪力結(jié)構(gòu)墻主要有四大分類。首先是實(shí)體墻結(jié)構(gòu)，剪力墻是實(shí)體墻結(jié)構(gòu)的情況是比較常見的，這種情況下墻面通常不存在開口或者是開口的面積小于墻面表面積的15%，且其為鋼筋混凝土墻。優(yōu)良的剛度性能，很強(qiáng)的抗側(cè)能力以及不容易出現(xiàn)水平方向的扭曲變形，使用壽命長(zhǎng)都是這類實(shí)體墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并且這種類型的結(jié)構(gòu)主要是用在高層建筑的外墻部分。其次是存在開口的實(shí)體墻結(jié)構(gòu)，這種類型剪力墻的開口也是比較小的，并且主要作用是讓扭曲變形移位等情況不會(huì)在建筑中出現(xiàn)的保證，是以在住宅設(shè)計(jì)里面更容易用到。再則是多肢剪力墻結(jié)構(gòu)，這種類型的剪力墻不但存在開口并且開口的面積是超過(guò)了墻面面積的15%的，但是開口并不會(huì)對(duì)剪力墻的整體受力情況造成影響，它同樣能夠保證建筑不會(huì)出現(xiàn)異?；蜃冃蔚那闆r。最后是壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)同樣開口的尺寸會(huì)比較大而且能夠讓剪力墻的不同部分剛度大小比較一致，從形狀上來(lái)看，剪力墻面的造型和框架結(jié)構(gòu)的造型也是差不多的。這種剪力墻結(jié)構(gòu)能夠保證樓層轉(zhuǎn)角不會(huì)因?yàn)槭芰Σ痪鶆蚨霈F(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的情況，也不會(huì)影響到建筑結(jié)構(gòu)的整體性能，只是在水平受到外力的時(shí)候比較容易有異常變形情況發(fā)生。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.設(shè)計(jì)的原則與標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要遵循的原則與標(biāo)準(zhǔn)的第一條是要把外形墻體實(shí)際的長(zhǎng)度和厚度的比值來(lái)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。因?yàn)榫哂懈叨扰c寬度大而厚度小的特點(diǎn)，以致于剪力墻雖然外形是板狀卻擁有和柱體十分類似的受力狀態(tài)，是以設(shè)計(jì)的時(shí)候要特別注意上述比值。若比值小于3，那么在設(shè)計(jì)的時(shí)候往往會(huì)以柱體作為標(biāo)準(zhǔn)，若是比值介于3和5之間，那么就需要以雙向受壓結(jié)構(gòu)作為依據(jù)。第二則是應(yīng)該在設(shè)計(jì)的時(shí)候盡可能避免出現(xiàn)外接設(shè)計(jì)，若是不得不采用也應(yīng)該將防護(hù)措施做好。這主要是因?yàn)槿绻袅推矫嫱饬哼M(jìn)行連接，很容易出現(xiàn)外彎的情況。第三是，設(shè)計(jì)人員在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于墻體水平與垂直方向上存在的作用力和整體結(jié)構(gòu)的作用力都應(yīng)該有充分的考慮，并且要分析驗(yàn)算好關(guān)于墻體正截面與斜截面的承載力。

2.關(guān)于剪力墻的大墻肢

因?yàn)閾碛斜容^好的延展性，是以如果是細(xì)高類型的剪力墻很容易被設(shè)計(jì)成具有彎曲破壞的延性剪力墻，這樣也能夠讓剪切脆性破壞得到有效的阻止。通常情況下，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)借助于開洞讓比較長(zhǎng)的墻被分割成為更小的獨(dú)立墻段并且保證其寬高比值不會(huì)超過(guò)2。想要讓墻體配筋的支撐力可以有更加好的發(fā)揮，就需要讓小長(zhǎng)度強(qiáng)度因?yàn)槭軓澏a(chǎn)生比較小的裂縫寬度。

3.關(guān)于剪力墻的平面布置

在進(jìn)行剪力墻的平面布置時(shí)，考慮到其科學(xué)性，則需要將建筑物的抗震性考慮在內(nèi)，并且確保剪力墻結(jié)構(gòu)不好出現(xiàn)單向有墻這一類的結(jié)構(gòu)布置方式。剪力墻的平面應(yīng)該盡可能得布置得均勻且對(duì)稱，從而保證墻面結(jié)構(gòu)其質(zhì)量與剛度的中心是重合一致的，在減少扭矩的同時(shí)還能夠達(dá)到拉通并且對(duì)直內(nèi)外剪力墻的目的。在進(jìn)行剪力墻平面布置的時(shí)候，沿著主軸以及其他方向做到雙向布置是比較好的形式。想要讓剪力墻將最好的承載力以及抗側(cè)力剛度發(fā)揮出來(lái)，并且讓剪力墻能夠利用的空間得到增加，需要確保其是有著合適側(cè)向剛度的，并且它的間距要有所保證。

4.關(guān)于約束邊緣構(gòu)件的處理

相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相比于約束邊緣剪力墻而言，無(wú)約束邊緣構(gòu)件的矩形截面剪力墻的承載力其極限值是要更低四成的，而當(dāng)極限層間的移角有一倍減少的時(shí)候，會(huì)影響到墻板的穩(wěn)定性。這樣的情況導(dǎo)致剪力墻在進(jìn)行邊緣構(gòu)件設(shè)置的時(shí)候，無(wú)論是約束邊緣構(gòu)件還是構(gòu)造邊緣構(gòu)件，都需要根據(jù)建筑物的類別與結(jié)構(gòu)等實(shí)際情況來(lái)科學(xué)合理地進(jìn)行選擇，這也能夠更加讓剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有保證，也讓建筑物的質(zhì)量與安全等都有保障。

5.關(guān)于剪力墻的連梁處理

剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中的連梁實(shí)際上就是墻肢以及連接墻肢的梁。對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中的連梁是有著非常重要的作用的，它除了可以起到墻肢連接的作用之外還能夠約束墻肢。當(dāng)水平負(fù)載力發(fā)生作用的時(shí)候，墻肢變形就會(huì)導(dǎo)致連梁出現(xiàn)內(nèi)力，以致于連梁頂部的內(nèi)力減少而讓連接在一起的墻肢出現(xiàn)變形情況。這也會(huì)讓墻肢的受力情況出現(xiàn)變化，而約束作用的存在，能夠讓剪力墻的穩(wěn)定性得到保證。

四、結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)高層建筑將會(huì)涌現(xiàn)更多，而高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也將會(huì)變得更加廣泛。盡管尚且存在著一些缺點(diǎn)，但是剪力墻因?yàn)榫哂辛己玫姆€(wěn)定性、抗壓性、抗震性，依然是一種很好的選擇。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)也必然會(huì)有越來(lái)越多的應(yīng)用。

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1007-6344（2015）12-0137-01