論剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

文／羅德俊

隨著我國經濟水平的不斷提升，使得人們的生活質量也得到了一定程度的提高，對于建筑物的性能也提出了更高的要求。在這一形式下，建筑的功能以及復雜程度均得到了進一步的提升，并導致了傳統的結構設計模式難以充分滿足人們的使用需求。而剪力墻結構的應用，則能夠在保障建筑物良好使用性能的基礎上，使得其抗側剛度得到進一步的提升，因此在現階段的建筑結構中具備有非常實用的應用價值。

一、剪力墻架構介紹

（一）剪力墻結構簡析

一般情況下剪力墻主要指的是建筑中用來承擔風荷載以及地震造成的水平負荷的建筑墻體，其作用在于有效預防建筑構架受到水平作用時造成剪切性質的損失，并使得房屋建筑的穩定性跟可靠性得到進一步的提升。現階段在進行剪力墻的設計施工過程中，多采取鋼筋混凝土作為施工材料，來保障其具備有良好的負荷能力。因為剪力墻結構具備有顯著的經濟效果，在實際的建筑施工過程中能夠有效降低建筑成本，因此在現階段的建筑施工中得到了廣泛的應用。

（二）具體分類

在目前的建筑結構設計中有以下幾種類型的剪力墻。①聯肢剪力墻：該剪力墻結構主要是針對一些大開口、多墻體的剪力墻來說的，當剪力墻出現了多個截面之后，并存在有結構應力分布無規律的問題時，也就需要對其進行適當的墻肢連接處理，來保障該剪力墻的負荷性能。②實體墻：在墻體的洞口小于14%范圍或者墻體完整的情況下，其荷載承受能力相對比較差，但是并不會影響到整體建筑的穩定性，在這一情況下就需要應用實體剪力墻來進行設計，這樣才能夠保障具體施工過程中不會出現異常，并使得墻體的安全系數得到進一步的提升。③小開口整體剪力墻：在墻體的洞口面積大于全部面積14%的情況下，其正應力會直接移動在洞口的兩側位置，并會導致反彎現象的發生。④壁式框架：當墻體的洞口過大時，會導致墻體的完整性出現較大的破壞，這也就要求剪力墻逐漸朝著框架結構進行轉變，在轉變過程中其梁柱銜接位置保持一定，也就是壁式框架。

二、剪力墻結構的具體表現形式

①無洞單肢剪力墻：該類型的剪力墻結構實際上是一種豎向懸臂構建，其在立面上不存在有任何的洞口，在受到了水平壓力之后，其墻肢截面的正應力呈現出直線分布的形式，因此可以通過材料力學來對該剪力墻結構的內力和受到水平壓力之后的變形情況進行有效的計算。②整體墻或者小開口整體墻：該類型剪力墻結構與第一種基本保持一致，其正應力也是呈現為直線分布的情況。但是當墻體的開口稍大的情況下還會導致墻體的局部出現一定程度的彎曲情況，但是只需要將墻肢的應力控制在整體彎曲應力的15%以內，也就能夠保障該剪力墻的具體應用性能。在應力的計算過程中依舊是通過材料力學方式來進行，并根據該建筑物的實際建設情況進行合理的修正。③聯肢墻：聯肢墻主要是由許多的受彎構件連接在一起后所構成的，在該建筑墻體上面包含有比較多的洞口，并呈現出豎向排列的模式。這些洞口可以通過窗戶、門以及走道的形式來表現。而在實際設計過程之中，還需要通過這些洞口來進行一整片墻的區分工作，而這些借助于連梁跟樓板所進行連接的墻肢也被稱作是聯肢墻。

三、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的具體應用

（一）進行大墻肢的有效處理

在建筑結構設計過程中，其剪力墻結構必須具備有一定的有延性，當該墻墻面高度與寬度的比值大于3時，就會成為延性很高以及易彎曲的墻體，但是在該墻墻面高度與寬度的比值小于3的情況下，對于脆性剪切破壞的預防能力也會得到大幅度的降低。在這種情況下，也就可以在長墻上面進行開洞分割處理，并將長墻均勻分割成一些合理獨立的墻段，從而使得受彎裂縫出現的可能性得到大幅度的降低，并使得整個墻體的整體性能得到有效增強。此外在房屋建筑的建設過程之中，多是將主要的承載力放置在大墻肢上面，這樣在出現了地震等水平振動之后，大墻肢首先會因為負荷過大而遭受到破壞，小墻肢則會因為自身配筋不足而出現了一定程度的損害情況，從而使得整個墻面都受到一定程度的破壞。為了有效解決這一問題，就需要在進行剪力墻結構的設計過程中，對于超過了8m的墻肢結構采取以下兩點措施來進行處理。①開施工洞：也就是具體施工過程中首先在墻體上面開一些洞口，然后在施工完成之后填好洞，從而使得大墻肢分為多個小墻肢，來有效降低負荷對于墻體造成的破壞。②開計算洞：即在結構計算中進行計算洞的合理設置，在具體施工過程中進行混凝土墻的合理設置，從而使得該建筑物中小墻肢的配筋性能得到進一步的提升。

（二）進行剪力墻的開洞處理

為了充分滿足建筑功能的實際需求，在必要情況下還需要對剪力墻進行開洞處理，比如在電梯井道的位置就需要進行電梯口通道的預留，但是在開洞之后還會導致結構的側向剛度出現變化，并導致目標剪力墻的剛度得到了一定程度的降低。因此在具體的開洞過程之中，也就要求相關建筑設計人員能夠有意識的對結構剛度的中心位置進行調整，并保障其盡量與行心進行從何，這樣才能夠使得結構的扭轉得到有效的降低。此外因為單片墻具備有非常大的剛度，因此在地震發生之后因其承載力不足，從而直接影響到整體建筑物的安全性能。這也就需要相關設計人員對超長的墻肢進行開洞處理，并需要在墻肢處進行適當剛度的連梁的合理設置。

結束語：

在建筑結構設計過程中通過剪力墻的合理布置，一方面能夠充分滿足現階段建筑行業的發展需求，另一方面還能夠使得使用質量得到有效的提升，從而獲得良好的施工效應。因此我國相關的建筑設計人員就需要加強對剪力墻結構設計工作的重視力度，并積極提升自身的專業水平，來使得剪力墻結構設計的應用效果得到更進一步的提升。

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