對剪力墻結構設計中問題分析

摘要：隨著社會經濟水平提高，建筑行業也得到了快速發展，框架剪力墻在結構中也得到了廣泛的應用。突出了框架結構的空間性和靈活性等優點，但在結構形式中也出現了諸多缺陷，例如底部水平層間位移大，側向剛度差等缺點。對于高層來說，如果使用框架結構加大梁柱截面，不僅造成了材料的浪費，也減少了住房的可用空間，如果增加剪力墻框架結構，不僅可以提高水平地震作用，而且可以增加可用空間。本文針對剪力墻結構設計中的常見問題進行了探討，同時結合實際工作經驗分析要點。供同行參考借鑒。

關鍵詞：建筑結構；剪力墻設計；問題探討

一、框架剪力墻的結構分析

1.框架剪力墻結構的受力與變形

框架剪力墻結構是由兩個不同的橫向受力結構構成的。剪力墻結構為懸臂梁的垂直，其受力形式和變形曲線與橫向懸臂梁類似，和橫向懸臂梁一樣，梁的長度越長，受力后其邊緣的位移增長速率越大。框架結構的受力形式如同受剪切力的懸臂梁，梁的長度越長，受力后其邊緣的位移增長速率越小。由于剪力墻的側移剛度大于框架，因此剪力墻所承受的側向力要大于框架的側向受力，同時隨著高度的不同框剪結構的水平受力也不斷的在調整。框架剪力墻結構承受水平力的主要部位在中上部，因此在做框架剪力墻設計時要考慮協同工作的問題，不能按照純框架的結構形式來計算，否則會造成結構中上部安全性能低等缺點。

2.荷載傾斜與偏心的影響

我們知道，用理論公式對地基承載力進行求解時，我們是與建筑軸線載荷依據和考慮的問題，可見荷載傾斜與偏心對地基強度也是有影響的。所以說，荷載傾斜與偏心不但是影響地基強度的一個因素，還是建筑結構設計中的重點內容。一般來說，鋼筋混凝土樓板和屋蓋的整體性能好，在適當位置布設構造柱，并配置相應的構造鋼筋，不但能夠消除滑移、偏心等問題，還能加強樓板的剛度值、適當放寬對建筑的平面要求，對于建筑的層間變形，也非常容易控制。建筑物作為許多細節構件連接而成的整體，是一個具備空間剛度的結構體系，其能否承受驚人的荷載力量，全看各構件間能不能實現協調工作、有機地形成一個整體，換言之就是建筑各個構建是否形成了軸心體。

3.框架剪力墻的抗震性能

根據我國抗震設計規范的要求“小震不壞，中震可修，大震不倒”的基本原則，當遭遇小震破壞時房屋應該處于正常使用狀態，可以進行彈性反應譜進行彈性研究；當房屋處于中震破壞時，也就是房屋可修的情況，此時的狀態為非彈性狀態，可以通過構造要求來進行結構安全的滿足；當房屋處于大震破壞時，由于房屋處于較大的非彈性破壞，因此要保證房屋不能倒塌。

二、剪力墻結構形式以及抗側移剛度的改進

地震是破壞房屋的一種主要原因，一些高層建筑必須要考慮采用剪力墻結構。因此需要設計人員設計出剪力墻的合理數量。剪力墻數量過多固然結構抗側移剛度越大，抗地震作用也就相對的較強一些。但是，當結構剛度過大時，由于周期過短，地震作用反而有可能會更加強烈，而且浪費了一定的材料。因此只從抗震方面來看，剪力墻并不是越多越好，選取合理的剪力墻數量才能達到結構穩定的優化。在地震作用中一直存在著剛性與柔性的說法。

剪力墻抗側移剛度此外還受到基底傾斜和地面傾斜的影響，比如說兩個相鄰基礎的影響、地基與上部結構共同作用的影響與加荷速率的影響等等。那么怎么樣對一個工程項目實施建筑的基底與地面的布局與結構布置？這通常與建筑物剪力墻的平立面直接相關。有地震數據表明，簡單、規則的建筑其抗震能力普遍較強。這是因為復雜式建筑在地震發生時基底構件的強度與剛度達不到一致規律，導致結構扭轉非常明顯。因此，在對建筑剪力墻結構的設計中務必加強措施，盡可能遵循建筑物的均勻對稱原則，從總體上保證建筑物的基底與地面的穩定性，確保相關的地震反應數據計算審核無誤，這樣就可以在建筑物發生沉降時可以明確荷載的傳遞途徑，最大化地避免基底傾斜和地面傾斜對建筑物剪力墻構成的影響。

通過實踐我們可以知道，不同的建筑形式在相同的受力荷載作用下地基破壞程度也不同，比如說L形、T形、Y形等不規則平面建筑，較之其他結構形式建筑，它們的破壞率明顯增高；對于那些大底盤式的高層建筑，在相鄰樓層質量突變較大的情況下，其破壞程度勢必加重；此外，由于建筑結構形式差異，防震縫設置的寬度問題也有可能導致建筑物發生沉降破壞；樓層平面形心與重心偏移越大，對建筑地基強度的損耗越大。剪力墻抗側移剛度作為建筑設計中的重要內容，在確定建筑結構體系階段，會受到許多外界因素如建筑高度、經濟狀況、場地布置、施工材料等影響，是一個涉及面極廣的技術問題，必須經過謹慎的思考才能確定。

三、框架剪力墻結構的連梁

1.剪跨比不同的兩種連梁

在框架剪力墻結構中，連梁影響到結構的整體穩定性，所以連梁的設計在結構中合理的運用對于安全性能是至關重要的。當連梁的剪跨比小于5，豎向荷載作用，受力會很小，連梁的所承受的彎矩也很小，因此不會影響配筋的作用。但在水平荷載作用下時，其所承受的剪力很大，所承受的剪切彎矩相應的也很大，容易發生剪切破壞。因此當連梁設計跨高比小于5時，其抗震等級需要與剪力墻抗震等級相同。當連梁的跨高比大于5時，可按照框架結構設計。

2.框架與剪力墻的連接方式

一般來說，框架與剪力墻的連接方式可分為剛接和鉸接。當連接框架和剪力墻的連梁是剛接時，連梁的效果體現的尤為明顯。框架和剪力墻是通過連梁方式連接起來的，所以框架和剪力墻在結構中能同時作用，結構的整體剛度得到了保證。同時，在遇到大的地震作用時，連梁首先承受地震的作用，并且進入了塑性階段來緩解地震作用，這樣結構的整體穩定性得到了一定的滿足。當框架與剪力墻的連接方式為鉸接時，在抗震中連梁的作用發揮不大，主要的作用考慮樓板的連接。但通常情況下，樓板需要開設孔洞，例如樓梯、電梯井等。所以樓板的連接就起不到很好的作用，這樣剪力墻的約束就會減少，結構整體的剛度就會變小，結構的整體穩定性就得不到滿足。

四、結束語

總而言之，隨著人類社會的幾何發展，建筑的高度越來越高。高層建筑與其他建筑不同區別在豎向荷載密集，因為建筑的垂直不穩定性，導致風載荷和地震載荷的影響是巨大的，這無疑是建筑框架剪力墻結構的設計提出了更高的要求。我希望本文能帶來一定的啟示作用，提高剪力墻結構中的框架設計建設工程質量，最大程度的發揮其剛度數值以及簡潔施工的優勢，為建筑業提供必要的技術支持與理論參考。

參考文獻

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