關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用分析

【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)由于具備良好的剛度和抗震性能，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的組成部分。剪力墻的結(jié)構(gòu)是需要設(shè)計(jì)與計(jì)算的，如此才能滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，并發(fā)揮其最好的性能。本文將詳細(xì)闡述剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，以幫助人們更好的掌握剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)用

剪力墻結(jié)構(gòu)因具備良好的抗側(cè)剛度性、抗震性，并且側(cè)移幅度比較小；可滿足上部住宅房間內(nèi)的柱不突出墻面的建筑功能要求，因此得到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛的應(yīng)用。但需要注意的是，我國(guó)目前并沒(méi)有一套完整關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在很大程度上還是需要依賴設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，加大對(duì)剪力墻的位置和尺寸的控制，最大限度降低剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全隱患。

1、剪力墻的概述

剪力墻結(jié)構(gòu)是指運(yùn)用鋼筋混凝土板做為柱，成為各種負(fù)荷力的主要承擔(dān)者，并且加強(qiáng)了控制建筑結(jié)構(gòu)的水平力量。在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，剪力墻已經(jīng)成為建筑結(jié)構(gòu)中的主要支撐結(jié)構(gòu)，是承擔(dān)豎向負(fù)荷和抵抗橫向荷載的重要存在。剪力墻結(jié)構(gòu)能提升建筑的整體穩(wěn)定性，減少建筑建設(shè)的含鋼量，在一定程度上控制了建筑的成本。尤其是在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)能有效的結(jié)合建筑物內(nèi)部的分離墻和稱重強(qiáng)，在不影響建筑整體性能的同時(shí)，提升了建筑內(nèi)部的空間，避免。

由于剪力墻自身結(jié)構(gòu)的關(guān)系，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，其地震反應(yīng)也是比較大的。剪力墻結(jié)構(gòu)可以利用自身剛度的優(yōu)勢(shì)，很好的防止側(cè)向變形，但需要加強(qiáng)建筑物的下部結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，這就無(wú)形中增加了建筑的成本。同時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)中的配筋率比較低，可以有效的控制鋼材的消耗。

2、剪力墻的設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)一般要遵循以下三點(diǎn)[1]：（1）重視并確定剪力墻結(jié)構(gòu)中的高度、寬度和跨度的比值。在正常情況中，剪力墻結(jié)構(gòu)的高度和寬度都是比較大的，所以其受力情況是和柱形體結(jié)構(gòu)非常相似。由于每個(gè)建筑的對(duì)剪力墻的要求和自身特點(diǎn)都不一樣，因此計(jì)算并確定好剪力墻結(jié)構(gòu)中的高度、寬度和跨度就顯得非常重要了。（2）注重保護(hù)剪力墻結(jié)構(gòu)中平面外的剛度和承載力。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，其平面內(nèi)的剛度和承載力是非常理想的，但平面外的剛度和承載力就比較弱。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師一般都不會(huì)計(jì)算剪力墻結(jié)構(gòu)平面外的剛度和承載力，但會(huì)采取相關(guān)的保護(hù)措施保護(hù)剪力墻盡量免受外界環(huán)境的影響，進(jìn)而造成質(zhì)量問(wèn)題。（3）重視對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)水平力和垂直力的計(jì)算。剪力墻結(jié)構(gòu)的性能需要依賴于準(zhǔn)確的計(jì)算和設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而設(shè)計(jì)出合理的剪力墻結(jié)構(gòu)，以保證建筑的質(zhì)量和性能。設(shè)計(jì)師在保證對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)水平力和垂直力的計(jì)算準(zhǔn)確時(shí)，還要注重對(duì)結(jié)構(gòu)整體截面的承載力的分析，進(jìn)一步增強(qiáng)建筑物的性能。

在設(shè)計(jì)剪力墻位置時(shí)，要注重均勻性、對(duì)稱性和分散性等方面的設(shè)計(jì)原則，平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，沿兩個(gè)主軸方向雙向布置；在建筑方案階段結(jié)構(gòu)專業(yè)就需要介入，盡可能形成明確的墻肢和連梁，才能保證整個(gè)建筑的整體剛度。根據(jù)具體的建筑特點(diǎn)與要求，在建筑的端部或形狀變化較多的位置設(shè)置剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在不能或不容易滿足剪力墻對(duì)稱性要求的位置，應(yīng)盡可能的靠近剛度的中心，以保證剪力墻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量[2]。需要特別要注意的是，在剪力墻上設(shè)計(jì)洞口的位置要盡量安排在截面的中心的部位（見(jiàn)圖1）。

3、剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用分析

3.1根據(jù)建筑物的高低運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)

（1）低于18層的住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在低于18層的住在建筑中運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量選用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。如此可以利用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)洞減低自重，并減少其自身的剛度。如此，即便是發(fā)生地震，地震的反應(yīng)也會(huì)比較小。同時(shí)，短肢剪力墻的各個(gè)墻肢的承載力能夠得到充分的發(fā)揮。另外，短肢剪力墻能夠改善建筑墻體的保溫性能，有利于建筑室內(nèi)熱環(huán)境的維持。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，短肢剪力墻面的開(kāi)洞數(shù)是有限的，在一定程度上降低了相應(yīng)位置的材料使用。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)得到降低，所以建筑物上部的截面積也會(huì)得到相應(yīng)的減少，如此關(guān)于相關(guān)基礎(chǔ)福分的費(fèi)用支出也能得到控制。剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度降低，也就降低水平力及其所引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)大小，讓建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)費(fèi)用都得到控制。

（2）高于18層的住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在高于18層的住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)中，應(yīng)盡量選用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。在高于18層的住宅建筑中，建筑的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的位移、層間位移及底部建立系統(tǒng)都很難得到有效的控制，使之符合相關(guān)的建設(shè)要求。而傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)能很好的解決這一問(wèn)題，提升對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系各方面因素的控制，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。對(duì)于高層和超高層建筑還可以利用塔樓電梯間剪力墻落地形成一個(gè)核心筒來(lái)抵抗水平力，達(dá)到對(duì)頂點(diǎn)位移和層間位移的有效控制。

3.2重視避免剪力墻的連梁超筋

剪力墻的連梁超筋情況在剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)際運(yùn)用中，是一種出現(xiàn)率比較低的情況，但同樣不能夠忽視。造成剪力墻出現(xiàn)連梁超筋的原因主要有四個(gè)[3]：（1）連梁自身跨高比較小；（2）剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻面的豎向中心線出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)處于一個(gè)不共線的狀態(tài)；（3）剪力墻連梁兩端的連接墻肢過(guò)長(zhǎng)；（4）剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置的數(shù)量不合理，導(dǎo)致承受的水平力不平衡。

因此在處理剪力墻連梁超筋的問(wèn)題上，也可以從這個(gè)四個(gè)方面解決：（1）適當(dāng)?shù)募哟筮B梁中間部位的洞口及連梁跨高比，或者設(shè)置一道貫穿縫以改善這一情況；（2）在前期設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)盡量保持洞口豎向中心線保持在同一條直線中，為實(shí)際施工提供良好的基礎(chǔ)。如果實(shí)際施工過(guò)程中實(shí)在無(wú)法滿足，可采用相關(guān)的有效措施在洞口的相應(yīng)位置。（3）當(dāng)剪力墻的墻肢過(guò)長(zhǎng)時(shí)，可以在相對(duì)中間的位置設(shè)置結(jié)構(gòu)洞以解決。（4）在最初的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該具備全局思想，以全局的角度去思考、計(jì)算和設(shè)計(jì)剪力墻的數(shù)量、分布情況和墻肢情況。在開(kāi)始施工前就將造成剪力墻連梁超筋的相關(guān)因素控制在可解決的范圍內(nèi)。

結(jié)論：

剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為建筑建設(shè)中非常重要的部分，能提升建筑的整體性能，具備良好的剛度和抗震性能。因此在設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)師要應(yīng)該詳細(xì)了解建筑的特點(diǎn)及對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的具體要求，選擇合適的剪力墻結(jié)構(gòu)，發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)有的作用，并同時(shí)控制好建筑的成本，避免剪力墻連梁超筋的出現(xiàn)。讓剪力墻結(jié)構(gòu)更好的發(fā)揮其作用，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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