建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，建筑行業(yè)的發(fā)展日新月異。建筑業(yè)的發(fā)展要與城市化進(jìn)程相適應(yīng)，為了配合逐漸增加的人口數(shù)，剛度大鋼量小的剪刀墻技術(shù)有了用武之地，由此產(chǎn)生了十分廣泛的應(yīng)用效果。使用剪刀墻澆灌技術(shù)對于加強(qiáng)小范圍墻面的承重能力和節(jié)約資金有著重要的作用，鑒于其種種優(yōu)勢，剪刀墻結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國建筑結(jié)構(gòu)的地位日益穩(wěn)固。本文主要就剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)情況進(jìn)行分析和概述，并闡述其在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況，以期促進(jìn)和推動(dòng)剪力墻技術(shù)在建筑行業(yè)內(nèi)的推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：剪刀墻結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、行業(yè)發(fā)展

1、剪刀墻結(jié)構(gòu)概述

1.1剪刀墻結(jié)構(gòu)含義

剪力墻結(jié)構(gòu)即是指建筑墻肢的截面高度與厚度的比值在5-8范圍內(nèi)的剪力墻體。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的剪力墻比較多時(shí)，多采用筒體和剪力墻共同抵抗水平作用力的剪力墻結(jié)構(gòu)。而在高層建筑的結(jié)構(gòu)中則不宜采用全部剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，要求墻體承受的第一振型的底部地震傾覆力矩不小于其結(jié)構(gòu)總底部所承受地震傾覆力矩的一半。

1.2剪刀墻結(jié)構(gòu)分類及特點(diǎn)

剪刀墻結(jié)構(gòu)可以分為四種類型：第一種是實(shí)體墻，它是沒有開洞或者開洞面積小于墻體百分之十五的墻體，受力特點(diǎn)表現(xiàn)為不容易產(chǎn)生反彎點(diǎn)和突變現(xiàn)象；第二種是整體小開口的剪刀墻，它與實(shí)體墻有相似之處，是墻面開洞面積在百分之十五之內(nèi)的墻面，也是不容易發(fā)生反彎點(diǎn)，不過與實(shí)體墻有個(gè)顯著的不同便是會(huì)在連梁處發(fā)生突變；第三種是雙肢或多肢的剪力墻，這種墻是洞口成列狀分布或者開洞比較大的墻體，特點(diǎn)相較于整體小開口的剪刀墻在受力特點(diǎn)上沒有顯著差別，只是洞口會(huì)開得比較大；第四種是壁式框架剪力墻，它的洞口尺寸比較大，墻肢線剛度與連梁線剛度較為接近，顯著特點(diǎn)是彎矩圖會(huì)在樓層處產(chǎn)生突變，并且在建筑的大多數(shù)樓層內(nèi)產(chǎn)生反彎點(diǎn)。

1.3剪刀墻設(shè)計(jì)原則

剪刀墻的設(shè)計(jì)原則首先遵循樓層間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則，這是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)剪刀墻時(shí)適當(dāng)減少剪力墻，使得結(jié)構(gòu)自重減輕，不過在較少剪力墻時(shí)應(yīng)該注意短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩在結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩應(yīng)占到百分之四十以下，這種設(shè)計(jì)可以有效的防止地震出現(xiàn)時(shí)的嚴(yán)重坍塌情況。其次要遵循樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則，這種調(diào)整是為了減少樓層在建設(shè)過程中發(fā)生嚴(yán)重的位移現(xiàn)象。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)一般建筑物的建造圖紙時(shí)會(huì)比較注重樓層間扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形兩個(gè)環(huán)節(jié)，對于剪切變形的控制要做到簡單實(shí)際，單靠增加豎向構(gòu)件是不夠的，過多的豎向構(gòu)件的增加不僅會(huì)破會(huì)整體美感，還會(huì)加重剪重比，使得剪切變形的情況不僅得不到控制，還會(huì)向著更加嚴(yán)重的方向惡化。所以，控制剪切變形不能一味依賴于豎向構(gòu)件，還需設(shè)計(jì)者根據(jù)已有的知識另辟蹊徑。最后要遵循剪力墻連梁超限的調(diào)整原則，剪力墻連梁設(shè)計(jì)的限度將會(huì)影響剪力和彎矩的限度，為了使得兩者的限度范圍相協(xié)調(diào)，剪力墻連梁限度應(yīng)該遵循嚴(yán)格的調(diào)整原則，以減少后期的工程資金的浪費(fèi)，節(jié)約人力物力資源。

2、剪刀墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2.1 剪刀墻的平面布置處理

剪力墻的平面布置要遵循對稱均勻的原則，使得墻面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心完全重合，從而減少扭矩，為了提高剪力墻的抗震能力，在設(shè)計(jì)時(shí)要避開只是單向設(shè)置的墻面，而是采用向主軸和其他方向延伸的雙向結(jié)構(gòu)模式。平面設(shè)置還需注意控制抗側(cè)力剛度，選擇適宜的抗側(cè)力剛度，避免過于密集的剪力墻間距影響整個(gè)墻體的承載能力。

2.2剪力墻中大墻肢相關(guān)處理

在建筑所在地區(qū)發(fā)生較大強(qiáng)度的地震時(shí)，大墻肢是最容易遭到地震振動(dòng)破壞的，當(dāng)然小墻肢也難以幸免，墻肢的破損導(dǎo)致整個(gè)墻面的坍圮。所以，剪力墻的墻面必須具有良好的延展性，需要將剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)置為彎曲的延展墻，在墻的長度比較長時(shí)，為了確保每墻段的寬高比均大于2，使用開洞分割的方式，在墻的長度比較短時(shí)，彎曲造成的裂縫寬度也會(huì)小，就不用過于擔(dān)心墻面的支撐作用。

事實(shí)上在剪力墻結(jié)構(gòu)中，超過八米的最大墻肢存在多少那么樓層的剪力效果大都由那些超出的大墻肢承受，大墻肢的承受能力有限，為了緩解大墻肢的承受能力，可以在施工時(shí)對于墻面進(jìn)行開洞處理。在開洞之前進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，確定大小后在施工時(shí)保留該墻洞，施工結(jié)束后立即使用混凝土填補(bǔ)，使得長墻肢變換為短墻肢。

2.3剪力墻連梁相關(guān)問題處理

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢與連接墻肢的梁稱為連梁。在水平荷載作用下，墻肢發(fā)生的彎曲變形使得連梁產(chǎn)生了內(nèi)在作用力，連梁兩端的內(nèi)在作用力就在連梁整體產(chǎn)生作用力時(shí)實(shí)現(xiàn)反作用，減少相連處墻肢的變形力，約束墻肢的隨意變形程度，改變整個(gè)連梁的受力狀態(tài)。所以說連梁問題是整個(gè)剪力墻結(jié)構(gòu)的重要組成部分，除了可以連接墻肢還可以對所連接的墻肢起到一定的約束作用。

2.4剪力墻連梁超筋問題處理

剪力墻連梁超筋問題也是墻面問題中比較重要的一支，在平面中墻段較長時(shí)，連梁易超筋的部位多在其中部，在大多數(shù)情況下，連梁易超筋的部位處于剪力墻結(jié)構(gòu)中總高度為1l3的樓層位置，這種分配導(dǎo)致了墻段中墻肢截面高度程度相差懸殊并且是不均勻的，在墻肢處連梁易超筋。

在連梁的超筋問題，特別是剪力剪壓比要求方面不能得到滿足時(shí)，用以下幾種國家制定的《高規(guī)》中的可行性較強(qiáng)的方法：首先可以在剪力墻中通過可以采取調(diào)整塑形處理增強(qiáng)抗震能力或者適當(dāng)減少連梁的截面高度；其次在連梁的荷載作用對于整體表現(xiàn)不突出時(shí)，可以使用分析獨(dú)立墻肢在二次多遇地震過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋計(jì)算應(yīng)按兩次計(jì)算所得的較大內(nèi)力的方法進(jìn)行剪力墻建設(shè)，事實(shí)上是放棄了在地震中作用不明顯的連梁作用；最后的方法是在前面的方法行不通時(shí)，對容易發(fā)生超筋的部位進(jìn)行綜合計(jì)算，使得整體設(shè)計(jì)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、剪刀墻結(jié)構(gòu)的有效優(yōu)化措施

剪力墻在建筑構(gòu)件中發(fā)揮著重要的作用，但剪力墻不能解決所有的建筑問題，它有著其獨(dú)有的局限性，為了增強(qiáng)其的正面作用，剪力墻結(jié)構(gòu)需要實(shí)行一些優(yōu)化措施。

建筑物內(nèi)部需要剪力墻的設(shè)置，但是剪力墻在空間較大的建筑物內(nèi)部無法適用，因?yàn)榧袅﹄m然會(huì)減少發(fā)生地震的機(jī)率很小，不過其剛度是有限定的，盲目的將其擴(kuò)大會(huì)引起不良后果，并且剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要花費(fèi)較高的工程造價(jià)，因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其具有的抗側(cè)能力等優(yōu)勢作用充分發(fā)揮，不能盲目得將其使用于各種建筑內(nèi)部，還是合理的降低其工程成本，確保剪力墻可以為建筑物進(jìn)行更好的工程服務(wù)。

對剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)采取相匹配的有效措施來保障其受力的均衡性。由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的安全可靠性，所有結(jié)構(gòu)運(yùn)行中都可以同時(shí)將自身具有的功能予以發(fā)揮，即經(jīng)濟(jì)又合理。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，必須對其整體造價(jià)及安全可靠性充分考慮，并據(jù)此科學(xué)布置剪力墻，這樣，剪力墻結(jié)構(gòu)就會(huì)得到很好的優(yōu)化。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步降低工程造價(jià)，應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)高效的技術(shù)手段及相匹配的原材料以實(shí)現(xiàn)該目的。

結(jié)束語

在對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效分析的過程中，我們應(yīng)重視其基本概念的設(shè)計(jì)，認(rèn)真把握設(shè)計(jì)中遵循的各項(xiàng)原則，合理選用有效的長度和寬度，使設(shè)計(jì)達(dá)到最佳的效果。只有這樣才能保證建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)安全，有效降低工程成本，促進(jìn)整個(gè)工程建設(shè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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