龐乃元

論剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

龐乃元

最近一個時期以來，伴著我們國家經(jīng)濟規(guī)模的不斷擴大，建筑行業(yè)也處在持續(xù)的突飛猛進當(dāng)中。國民在自身生活水平不斷提高的情況下，對建筑工程的品質(zhì)及其綜合功能水平的需求亦愈來愈高檔化，特別是對建筑構(gòu)造的需求亦持續(xù)地復(fù)雜化。剪力墻構(gòu)造由于其具有較佳的抗震性能和抑側(cè)撓度等優(yōu)越性變成了在當(dāng)今建筑市場上廣泛運用的建筑構(gòu)造模式。在此，就剪力墻結(jié)構(gòu)的定義、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)等內(nèi)容作些粗略的闡釋。

剪力墻構(gòu)造設(shè)計與編制；建筑構(gòu)架設(shè)計；運用

我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展極大地帶動了建筑領(lǐng)域的繁榮。本著配合國民對建筑工程品質(zhì)及性能的需求越來越高的趨勢需要，豐富和改善建筑構(gòu)架就越表現(xiàn)得相當(dāng)重要和迫切，剪力墻構(gòu)架的問世正是應(yīng)了時代的需求而發(fā)生的。因為剪力墻具備抑側(cè)剛度高等特殊性，故在建筑構(gòu)造編制中獲得了普遍的運用，現(xiàn)實它已經(jīng)變成建筑行業(yè)中主流的建筑構(gòu)架模式，并且在該行業(yè)建筑構(gòu)架編制中扮演者相當(dāng)關(guān)鍵的角色，推動剪力墻構(gòu)架組合在建筑結(jié)構(gòu)編制中擁有相當(dāng)實用的價值。

1 剪力墻構(gòu)架介紹

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)

通常所說的剪力墻是指建筑（同時也包含住房和相關(guān)配合構(gòu)筑物）里，一般當(dāng)做承擔(dān)風(fēng)荷載及由于地震造成的水平負(fù)荷的建筑墻體。所以，剪力墻還可以叫做擋風(fēng)墻。防震墻或者構(gòu)架墻。換句話說，構(gòu)件剪力墻的基本意圖是預(yù)防建筑構(gòu)架受到剪切性質(zhì)的損毀。欲確保房屋建筑及附屬構(gòu)筑物的穩(wěn)定性和牢靠性，剪力墻的建筑用料大多采取鋼筋水泥。

建筑物構(gòu)架是指房屋及建筑物內(nèi)，靠固定數(shù)目的組件也就是作為建筑構(gòu)架的分體單元（比如橫梁、水泥蓋板、立柱等等）組合銜接而成的可以負(fù)載相應(yīng)重力的空間或水平二維方向平面范疇。遵循相異的要求條件，可以把建筑構(gòu)架單元劃分成多種類別。依照施工流程的區(qū)別，建筑構(gòu)架組成有混合構(gòu)造、框架構(gòu)形、剪力墻構(gòu)架和框筒構(gòu)架等，因為剪力墻構(gòu)架擁有抗側(cè)剛度高，耗鋼量少和抵抑震災(zāi)能力大等特殊性，現(xiàn)在已經(jīng)在我們國家建筑構(gòu)架編制領(lǐng)域占有主流的市場地位，且搏得了業(yè)者們普遍的重視。

通俗地說，剪力墻構(gòu)架組成即為運用鋼筋水泥墻面板來負(fù)載橫向和豎向兩個方向的力的構(gòu)架單元。當(dāng)編制剪力墻組成時，建筑企業(yè)在很大程度上要選取鋼筋水泥墻面板來取代原來的建筑工程構(gòu)架中的橫梁和立柱，憑借其承載橫豎兩向的各種壓力，進而穩(wěn)固地平衡建筑構(gòu)架的水平應(yīng)力。換句話說，剪力墻構(gòu)架組成基本是縱向的鋼筋水泥墻面板，其橫向還依然是靠鋼筋水泥的空心板擔(dān)壓在立面墻上，建筑行業(yè)一般把此類構(gòu)成統(tǒng)一命名為剪力墻結(jié)構(gòu)。

1.2 剪力墻構(gòu)架的類型

依據(jù)剪力結(jié)構(gòu)墻有無在上面開孔還有所開孔的尺寸情況通常把剪力墻區(qū)別成實體結(jié)構(gòu)墻、具備開孔的剪力墻、復(fù)合肢剪力墻及立式支架剪力墻4種類型。它們當(dāng)中僅有實體墻是沒有開孔的剪力墻體，另外3類剪力墻均具有不同尺寸的開孔。再者就是還可按照開孔的面積多少進行區(qū)分。下面重點介紹兩類剪力墻的具體情況。

1.2.1 實體剪力墻

一般所言的實體墻，系立面墻體未進行開孔，也包括墻體立面上盡管已經(jīng)開孔，然而所開孔的區(qū)域面積不大于墻體總面積的百分之十五。此類剪力墻的受壓變形基本上是變?yōu)榍嫘停瑝Ρ旧淼膹澗胤植紙D絕不會發(fā)生反彎，亦不可能產(chǎn)生突變，不會產(chǎn)生任何不利現(xiàn)象，墻本身的負(fù)載功能亦相當(dāng)優(yōu)良。

1.2.2 實體上開有小孔的剪力墻

顧名思義，它是說其墻面上是開有小孔的。通常所言剪力墻實體上開小孔，就是說所開的小孔區(qū)域面積不大于墻側(cè)面總面積的15%。此類剪力墻的受力變形基本上屬于彎曲性，墻體的彎矩圖區(qū)域不可能發(fā)生反彎的現(xiàn)象，然而，其卻有產(chǎn)生突變的可能性。

2 剪力墻構(gòu)架設(shè)計基準(zhǔn)

2.1 樓層之間最小剪力系數(shù)的整合基準(zhǔn)

在剪力墻構(gòu)架的編制進程中，建筑各樓層之間一定要執(zhí)行最低剪力系數(shù)的基準(zhǔn)。第一，在具體建設(shè)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，出于減小房屋及構(gòu)筑物的本身重量的目的，最大限度地提高構(gòu)筑物本身的抵御震災(zāi)功能，必須在短肢剪力墻負(fù)載的首位振型下部地震顛覆力矩占構(gòu)架總下部地震顛覆力矩的40%以下的條件下，最大限度減小剪力墻的面數(shù)。再者，在嚴(yán)格符合上一條件的情況下，對剪力墻實施大開間調(diào)整可使它的側(cè)向剛度數(shù)值更高。如此，建筑樓層相互之間的剪力系數(shù)可以獲取最好的約束，工程投資將大幅度降低，大幅度地縮減了工程建設(shè)投入。

2.2 針對樓層間最大位移和樓層高度之間比例實施恰當(dāng)調(diào)整的基準(zhǔn)

通常來說，針對常規(guī)建筑進行墻體構(gòu)架設(shè)計時，其設(shè)計工作的重心應(yīng)當(dāng)是放在各個樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形及剪切形變的應(yīng)對策略上。人們都知道，建筑構(gòu)架的橫向剪切變形應(yīng)對都是依托縱向構(gòu)件的恰當(dāng)組合來實施有效調(diào)整的。所以，倘若縱向構(gòu)建設(shè)置的過多，剪力墻的剪重比例數(shù)值一定會增長過快，此類不科學(xué)的剪力墻構(gòu)架編制可直接造成建筑物各樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，而且變形程度很大。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

作為建筑結(jié)構(gòu)中不可或缺的構(gòu)件，剪力墻有著自身獨特的特點。

在建筑的設(shè)計中，逐漸發(fā)現(xiàn)了剪力墻的優(yōu)缺點，其具有承載力和平面內(nèi)剛度大的優(yōu)勢，但是剪切變形相對來說較大，且平面外較薄弱，加之施工中剪力墻形式復(fù)雜多變，受力非常繁瑣，這些都阻礙了建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻作用的有效發(fā)揮。

剪力墻在承擔(dān)水平荷載和豎向荷載的作用上都比較強勢。其優(yōu)點是側(cè)向剛度大，并且整體性較好，水平力作用下的側(cè)移相對較小，加上剪力墻設(shè)計中沒有梁和柱等的外露與突出，所以非常方便房間的內(nèi)部設(shè)置。但是其存在的缺點就是不能提供大空間的房屋。

結(jié)語

在對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計實施有效考量的過程中，我們要關(guān)注其基準(zhǔn)概念的設(shè)計，仔細(xì)把握設(shè)計中遵循的各項規(guī)則，恰當(dāng)選用有效的長度和寬度，使設(shè)計達到最理想的效果。只有如此才能保證建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟安全，大幅度減小工程成本，推動整個工程建設(shè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

[1]趙宇.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].科技傳播，2012.

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TU31

A

龐乃元，男，1988年12月20日出生，畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院，土木工程專業(yè)，現(xiàn)從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。