建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析

摘 要：在經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的形勢(shì)下，城市化進(jìn)程的步伐逐漸加快，由此在建筑設(shè)計(jì)中，高層超高層成為了住宅建筑的發(fā)展趨勢(shì)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)師比較常用的一種方式，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要的作用。文章對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作出了相關(guān)的闡述，對(duì)我國(guó)的建筑業(yè)發(fā)展有重要的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；連梁設(shè)計(jì)

1 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

剪力墻結(jié)構(gòu)是由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。剪力墻的結(jié)構(gòu)類型有以下幾種：框架——剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，框架——核心筒結(jié)構(gòu)，筒中筒結(jié)構(gòu)，板柱——剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)按照開洞大小，可以分為整體墻、小開口整體墻、聯(lián)肢剪力墻以及壁式框架。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體分類布置

2.1 墻肢的分類和結(jié)構(gòu)布置

2.1.1 墻肢的分類

剪力墻根據(jù)墻肢的高厚比分為一般剪力墻和短肢剪力墻。一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻，短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻。剪力墻根據(jù)墻面開洞大小的情況，還可分為整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。當(dāng)剪力墻的墻肢截面高度hw與厚度bw之比小于5時(shí)均稱為小墻肢。其中，當(dāng)hw/bw不大于3時(shí)，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，軸壓比、剪壓比和箍筋體積配筋率按相應(yīng)抗震等級(jí)框架柱進(jìn)行控制。

2.1.2 剪力墻的結(jié)構(gòu)布置

對(duì)于高層建筑來講，良好的空間性在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要，所以說在對(duì)剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該充分的保證其空間結(jié)構(gòu)的雙向性，尤其是對(duì)于抗震性有很高要求的地區(qū)，盡量的避免使用單向布置，并且在設(shè)計(jì)中，要盡量將其剛度中心靠近建筑物的重心，以求在力度上能夠達(dá)到一種平衡的狀態(tài)，防止在外界作用力的情況下，發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。如果設(shè)計(jì)的不夠合理，可以通過對(duì)墻肢以及梁高進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到預(yù)期的效果。如果剪力墻在抗側(cè)的剛度上表現(xiàn)的比較大，那么結(jié)構(gòu)的自振周期就比較短，對(duì)于結(jié)構(gòu)本身會(huì)存在很大的不利現(xiàn)象。對(duì)于這種現(xiàn)象，可以對(duì)縱橫墻體的厚度進(jìn)行減薄處理，從而可以加大墻體之間的距離，墻體在數(shù)量上有所減少，這樣結(jié)構(gòu)在側(cè)移上剛度就有所降低，對(duì)于結(jié)構(gòu)的負(fù)載也有所降低，施加在墻體水平方向上的剪力和彎矩都會(huì)減少。剪力墻在剛度和承載力方面所呈現(xiàn)出來的特點(diǎn)是，內(nèi)部要比外部都大。如果剪力墻與平面外的墻有連接的情況下，對(duì)于墻肢在平面外會(huì)有彎矩產(chǎn)生。如果在設(shè)置梁的時(shí)候，梁高超過了墻厚的兩倍時(shí)，則端梁所產(chǎn)生的彎矩對(duì)于墻平面外會(huì)有很大的不利，這時(shí)就應(yīng)該采取必要的措施以保證墻平面外的安全。可以增加暗柱或者是壁柱的方式，對(duì)剪力墻平面外的穩(wěn)定性有所增強(qiáng)。

2.2 墻肢長(zhǎng)度和厚度的選取

2.2.1 墻肢的長(zhǎng)度

剪力墻墻肢長(zhǎng)度（即墻肢截面高度）一般不宜大于8m。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有延性，細(xì)高的剪力墻（高寬比大于2）容易設(shè)計(jì)成彎曲破壞的延性剪力墻，從而可避免脆性的剪切破壞。當(dāng)墻的長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，為了滿足每個(gè)墻段高寬比大于2的要求，可通過開設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成長(zhǎng)度較小、較均勻的聯(lián)肢墻，洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁（其跨高比宜大于6），使其可近似認(rèn)為分成了獨(dú)立墻段。根據(jù)高規(guī)從經(jīng)濟(jì)性及用鋼量的角度考慮。

2.2.2 墻肢厚度的選取

高規(guī)第7.2.1條規(guī)定了剪力墻的最小厚度，其主要目的是保證剪力墻出平面的剛度和穩(wěn)定性能，也是高層建筑剪力墻截面厚度的最低要求。

對(duì)于住宅建筑，填充墻厚一般為200mm，相應(yīng)剪力墻厚也取為200mm。住宅層高一般為2.8m～3.0m，故墻厚取200mm，除底層加強(qiáng)區(qū)的一字形短肢剪力墻外，均能滿足規(guī)范要求。對(duì)于無地下室的高層住宅，因其基礎(chǔ)埋深一般在2m以上，若按層高的1/16確定墻厚，可能引起墻厚偏厚。為避免出現(xiàn)此種情況，在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑平面，盡量不用一字形剪力墻，而采用L、T、Z、十字形等截而形式，且使翼緣長(zhǎng)度大于其厚度的3倍，這樣一方面墻體抗震性能更好，另一方面墻厚也可取為剪力墻無肢長(zhǎng)度的1/16。由于住宅建筑中剪力墻肢長(zhǎng)一般小于3.0m，故厚度采用200mm滿足構(gòu)造要求。

3 連梁設(shè)計(jì)

3.1 連梁的作用

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，連接墻肢之間的結(jié)構(gòu)稱為連梁，連梁在其中發(fā)揮了重要的作用。在受到水平荷載的作用力下，墻肢會(huì)產(chǎn)生變形，此時(shí)，墻肢會(huì)將力傳遞到連梁上，連梁在此時(shí)就發(fā)揮了作用，在梁端會(huì)產(chǎn)生一定的反力，減少墻肢的變形，改變受力狀態(tài)，對(duì)于墻肢的結(jié)構(gòu)變形有重要的保護(hù)作用。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，連梁不僅連接了墻肢，同時(shí)還對(duì)墻肢有一定的約束作用，在水平荷載的作用下，保護(hù)墻肢不變形。

3.2 連梁設(shè)計(jì)的處理方法

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果有連梁設(shè)計(jì)，那么一定要掌握好連梁的設(shè)計(jì)比例，在跨高以及截面的尺寸方面一定要計(jì)算好規(guī)格。因?yàn)槿绻B梁的設(shè)計(jì)不合理，在跨高和截面上不符合設(shè)計(jì)的要求，那么在受到水平荷載的作用力下，將會(huì)超出連梁的承受極限，引發(fā)安全事故。所以在對(duì)連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證其標(biāo)準(zhǔn)，可以從如下方面進(jìn)行考慮。

3.2.1 對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減

連梁由于跨高比較小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時(shí)表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減小，內(nèi)力重分布。因此，在開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，就需對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。

3.2.2 適當(dāng)增加剪力墻的厚度

增加剪力墻的厚度，即增加連梁的截面寬度，其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加，另一方面連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。

3.2.3 提高混凝土等級(jí)

提高剪力墻的混凝土等級(jí)，其彈性模量增加的比例遠(yuǎn)小于混凝土抗剪承載力提高的比例，因此也有可能使連梁的抗剪承載力不超限。

4 結(jié)束語

在建筑業(yè)快速發(fā)展的背景下，對(duì)于建筑的質(zhì)量有了越來越高的要求，尤其是在抗震性方面要具備非常高的標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于剪力墻的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，其是承載整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)荷載的主要結(jié)構(gòu)，在豎向以及水平方面承載了不同的作用力，尤其是在高層建筑中，對(duì)于空間性要求的比較嚴(yán)格，要求其具有很好的抗震性。在建筑技術(shù)水平不斷提高的現(xiàn)代社會(huì)中，要求建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該不斷的提高自身的設(shè)計(jì)水平，對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念要有所轉(zhuǎn)變，汲取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，不斷的學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識(shí)，提升自己的理論水平。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該根據(jù)建筑的實(shí)際狀況，利用科學(xué)的計(jì)算方法，結(jié)合建筑的受力狀況以及破壞機(jī)理上進(jìn)行分析，將剪力墻的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮出來，為建筑的穩(wěn)定性提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為建筑的質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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