趙利兵

摘要：社會經(jīng)濟的快速發(fā)展為建筑行業(yè)的成長創(chuàng)造了良好的條件，隨著經(jīng)濟條件與生活水平的提升，人們對建筑的質(zhì)量和功能提出了更加嚴格的要求。為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、牢固性，尤其是對抗自然災(zāi)害的能力，必須不斷優(yōu)化和完善剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而保證建筑結(jié)構(gòu)較強的抗震性和較高的剛度。本文結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的概念、設(shè)計原則與實際應(yīng)用，分析剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，為相關(guān)的研究與工程實踐提供借鑒。

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

引言

建筑行業(yè)的發(fā)展受到居民需要的重要引導(dǎo)，隨著對建筑的質(zhì)量與功能要求的不斷提升，建筑行業(yè)，尤其是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性設(shè)計進行優(yōu)化和完善。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生，剪力墻結(jié)構(gòu)在減少用鋼量的同時，保證了更好的抗震效果?？刂屏耸┕こ杀荆芯哂休^強的實用性和可操作性，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中受到廣泛應(yīng)用。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)乎建筑的抗震性能與穩(wěn)定性，關(guān)系到居民的生命財產(chǎn)安全，因此，探究剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計十分必要。

1剪力墻概述

剪力墻又稱為抗風強或抗震墻，顧名思義，在受到大風或地震等侵襲時，剪力墻能夠減小墻體的負荷，阻止自然環(huán)境對建筑造成破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)是把傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中的梁和柱用鋼筋混土代替，剪力墻主要依靠鋼筋混凝土板和混凝土墻面實現(xiàn)作用力傳遞，從而負荷各種負載造成的內(nèi)力。剪力墻結(jié)構(gòu)作為一種建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)，能夠承受水平方向和豎直方向的作用力，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計起到了重要作用。

剪力墻在房屋結(jié)構(gòu)中的作用主要是作為建筑物的核心支撐結(jié)構(gòu)，負責各種荷載。剪力墻所承受的荷載包括豎向的重力和水平方向的由于地震或大風造成的作用力，剪力墻的結(jié)構(gòu)使得墻體和樓板形成完整而堅固的受力整體。與此同時，由于剪力墻所采用的材料是鋼筋混凝土，限制了空間的分配和使用，且設(shè)計和施工難度較高、材料耗費多，因此，在商業(yè)建筑或辦公建筑中的應(yīng)用不夠廣泛。

在設(shè)計建筑墻體時，要熟練使用剪力墻結(jié)構(gòu)，尤其是在高層建筑的墻體中。建筑剪力開展墻體施工時，會使用滑膜技術(shù)和模板技術(shù)開展工作，從而提升施工效率，優(yōu)化施工質(zhì)量。在澆筑剪力墻時，人們更加喜愛大模板技術(shù)，它有著技術(shù)水平高、操作便捷、抗震性和整體性強等優(yōu)勢。剪力墻結(jié)構(gòu)施工情況體現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性和科學(xué)性，在使用建筑設(shè)計時，要優(yōu)化建筑質(zhì)量，提升施工的效率，因此在建筑設(shè)計中要重視使用剪力墻結(jié)構(gòu)。

2常用的剪力墻類型

普通的建筑結(jié)構(gòu)分為框架式、混合式和剪力墻三種結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)具有最優(yōu)越的應(yīng)用效果，因此在建筑中使用范圍最廣。剪力墻結(jié)構(gòu)通常分為三種，這三種類型的剪力墻除了實體墻，都可以進行墻體開洞。

2.1實體墻

當門窗洞口沒有或很小、數(shù)量很少時，或門窗與洞口的面積之和小于剪力墻面積的15%，且保證洞口與墻面的相對位置設(shè)計合理可以忽略，稱為整體剪力墻，即整體墻。

2.2小開口整體墻

整個小開口式剪力墻需要有一個開口，但對于開口的大小和位置也有設(shè)計標準，以確保開口面積不大于剪力墻總面積的15%。整體大開口的剪力墻不需要開口，但需要滿足抗側(cè)剛度和抗震性能的要求。但整個小孔剪力墻不同于實體墻，剪力墻的變形表現(xiàn)為彎曲變形。墻體在彎曲過程和墻肢局部彎矩過程中容易產(chǎn)生質(zhì)量突變。

2.3連肢剪力墻

連肢剪力墻是指剪力墻上開孔面積較大的墻體，即墻體上的一排孔。連肢剪力墻的受力特性與小開口墻相似。連續(xù)墻的受力性能與連續(xù)墻有很多相似之處，然而，與小開口整體墻不同的是連接剪力墻的彎矩不會發(fā)生異常。

3剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

剪力墻的設(shè)計必須重視基本概念的設(shè)計，需要合理設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的寬度與長度，確定軸壓比等重要參數(shù)。保證設(shè)計方案的最佳效果，保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性。

3.1科學(xué)設(shè)計墻體受力

剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須研究墻體結(jié)構(gòu)的混凝土受力，考慮到墻體不僅要承受彎矩和水平剪力的剪切力，還要承受垂直和向下的壓力。如果在設(shè)計時不能對具體的受力情況進行深入探究，就會造成結(jié)構(gòu)剛度和強度不足，從而影響到剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須在充分研究混凝土受力情況的基礎(chǔ)上進行，不僅要保證墻體強度，而且要實現(xiàn)墻體使用價值。

3.2關(guān)注平面內(nèi)搭接

剪力墻的搭接連接方法可分為兩種，即連接鋼筋混凝土構(gòu)件與剪力墻連接的框架結(jié)構(gòu)也稱為“連體結(jié)構(gòu)”。因此，剪力墻與梁壁、墻體在平面外連接時，墻體外連接的強度必須保證搭接的穩(wěn)固性和建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

3.3最小剪力系數(shù)調(diào)整原則

剪力墻的設(shè)計必須遵循最小剪力系數(shù)原則，在設(shè)計和施工過程中，由于存在剪力墻，必須提高建筑物的抗震能力，并遵循最小剪力系數(shù)原則。建筑物的抗震能力與建筑物自身重量，以及剪力墻的數(shù)量等有著密切的關(guān)系。為了降低建筑物本身的重量，控制剪力墻的數(shù)量或提高剪力墻的側(cè)向剛度則是必須的，以便有效地調(diào)整樓板之間的最小剪力系數(shù)，從而控制施工成本，保證剪力墻的剪力效果。

4剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

4.1墻面規(guī)劃設(shè)計

在建筑設(shè)計中，尤其是剪力墻設(shè)計，必須保證墻面的結(jié)構(gòu)重量與剛度強度相匹配。除了保證墻體均勻、對稱等基本要求之外，還需要考慮主軸的雙向性與多向性。具體而言，為保證抗震、抗風的功能，如果剪力墻震動幅度較大，會導(dǎo)致韌性較低，為合理平衡這兩個因素，可以通過應(yīng)用剪力墻側(cè)向剛度計算公式進行確定。在實際應(yīng)用中，剪力墻的設(shè)計還要考慮施工工期和施工成本的投入以及安全問題與質(zhì)量問題等，從而對剪力墻的結(jié)構(gòu)進行科學(xué)合理的規(guī)劃。

4.2邊緣構(gòu)件

剪力墻結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件有兩種，分別是有約束邊緣和無約束邊緣，無約束邊緣的剪力墻構(gòu)件會導(dǎo)致樓板之間的位移角度發(fā)生偏差，從而使結(jié)構(gòu)的抗震能力變化到剪力墻的80%。通過對某工程實例的分析，得出結(jié)論：在無約束邊緣的情況下，剪力墻的剛度、抗側(cè)剛度以及抗側(cè)承載力都降低到有約束邊緣剪力墻的40%。同時，矩形截面極限承載力降低到約束邊緣剪力墻承載力的60%。有約束構(gòu)件的剪力墻具有更好的可靠性和穩(wěn)定性，為保證剪力墻設(shè)計的合理性，需要綜合考慮剪力墻的軸壓比大小與等級，根據(jù)實際的功能需求和性能指標確定邊緣構(gòu)件的應(yīng)用，從而選擇邊緣構(gòu)件的類型。

4.3合理布置平面和結(jié)構(gòu)

在設(shè)計剪力墻時需要開展平面布置工作，平面布置工作不達標會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則，進而無法合理地分布剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力和剛度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體短，效率差。局部的墻體有彎曲情況出現(xiàn)，設(shè)計人員要根據(jù)方案開展相關(guān)設(shè)計工作，實施剪力墻布置，保證平面設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)合理。把控平面布局時期在指定的范圍內(nèi)，有效連接外墻體和內(nèi)墻體，同時解體的墻面也要有著規(guī)律性。布置結(jié)構(gòu)在建筑的四角橫向與電梯周圍需要設(shè)置剪力墻，寬度大約在300毫米左右。在墻角會設(shè)置扶壁柱，縱向與橫向的外墻間要設(shè)置壁柱和剪力墻，從而和墻肢的剪力墻構(gòu)建成外框筒墻，其厚度大約是200毫米。

結(jié)語

總而言之，剪力墻功能的實現(xiàn)依賴于科學(xué)合理的設(shè)計原則，為保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性和有效性，必須對施工現(xiàn)場進行實際分析，從而對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不斷優(yōu)化。還需要增強設(shè)計方案的創(chuàng)新性，設(shè)計人員應(yīng)當加強學(xué)習(xí)，從而為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計賦予更強的生命力，更好地服務(wù)于建筑行業(yè)。

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