基于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化運(yùn)用的探析

摘要：近年來，我國(guó)的建筑行水平得到更大的突破，在人們生活環(huán)境也變得多姿多彩，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求也越來越高，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，很多設(shè)計(jì)人員會(huì)用到剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)剛度和抗震性，能極大的提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。筆者就本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分析，并提出了一些具有合理性的優(yōu)化建議。僅供參考！

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);剪力墻設(shè)計(jì);原則;優(yōu)化對(duì)策

一、剪力墻結(jié)構(gòu)的涵義及其分類

1.抗風(fēng)墻及抗震墻都統(tǒng)稱剪力墻。其主要的作用是防止房屋建筑物的水平荷載墻體在承受風(fēng)荷載力或者地震影響時(shí)受到破壞。簡(jiǎn)單的說就是現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻，用來抵抗水平力，如地震、風(fēng)荷載等。剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，用剛量較省;采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有漏梁及漏柱現(xiàn)象外形美觀。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

剪力墻結(jié)構(gòu)分為以下幾類，其是否開洞及開洞的大小為分類的依據(jù)。

2.1實(shí)體墻或者截面剪力墻不開洞或者開洞的面積小于15%，這種剪力墻的變形主要為曲型，其就像一個(gè)整體的懸壁墻，在整個(gè)墻肢的高度上，彎矩圖既沒有彎點(diǎn)也不會(huì)發(fā)生突變;

2.2整體小開口剪力墻。雖然這種剪力墻的開口比較小，但是其開洞面積已經(jīng)大于15%。整個(gè)剪力墻的變形主要為彎曲型，但是整個(gè)墻肢的高度基本上沒有存在反彎點(diǎn)，彎矩圖的主要位置發(fā)生了突變;

2.3雙肢或多肢剪力墻。這種剪力墻一般開口較大，或者其洞口成列分布。雖然在開口上與整體小開口剪力墻不同，但是它們的受力特點(diǎn)卻十分類似;

2.4壁式框架。這種剪力墻洞口尺寸很大，連梁線剛度和墻肢線的剛度比較接近，其整個(gè)受力墻的變形則為剪切型，受力特點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)相似。其在大多數(shù)高層建筑的樓層中會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，彎矩圖在樓層的地方也會(huì)產(chǎn)生突變。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和長(zhǎng)度的選取

剪力墻長(zhǎng)度和寬的尺寸比較大，但是其厚度卻比較小。根據(jù)其設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度和厚度的比值可以將其按照柱形和雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。

1.剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度

抗震規(guī)范6.4.1條有明確規(guī)定，剪力墻底部加強(qiáng)墻厚一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)最好大于200mm而且不得小于樓層高度的1/16，其它地方的則不得小于160mm。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，遇到特殊情況的建筑物應(yīng)該采取概念設(shè)計(jì)分析，有效控制墻肢軸壓的比值，確保整體的連結(jié)從而達(dá)到減少墻的厚度的效果。

2.墻肢的長(zhǎng)度

剪力墻墻肢截面的高度就是剪力墻墻肢的長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度一般不應(yīng)超過 8m。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)確保剪力墻結(jié)構(gòu)的延性，為了避免脆性的剪切破壞，可將高寬比大于2的細(xì)高剪力墻設(shè)計(jì)成彎曲破壞的延性剪力墻。但是有的墻體長(zhǎng)度很長(zhǎng)，為了確保墻體的高寬比值大于2，就要采取開設(shè)洞口的方法將長(zhǎng)墻分成均勻的、長(zhǎng)度較小的連肢墻，而其洞口則最好采用約束彎矩比較小的弱連梁。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的原則

剪力墻的設(shè)計(jì)過程中，不能采取盲目的手段，應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范具體考察結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否具有合理性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在技術(shù)層面上應(yīng)遵循一些原則，這樣才能促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范化。

1.樓層之間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則

為了減輕結(jié)構(gòu)的自重，減小地震的影響，在建筑過程中可以考慮少布置剪力墻，但是這個(gè)前提是必須要求短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不能超過40%?？梢圆扇〈箝_間剪力墻，使其結(jié)構(gòu)具有更好的側(cè)向剛度，確保樓層最小剪力系數(shù)不小于規(guī)范限值，這樣可以大大減少工程的造價(jià)。

2.樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則

對(duì)于普通的建筑，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形。剪切變形的控制多以豎向構(gòu)件的多少來衡量，但是如果豎向構(gòu)件數(shù)量很多，就會(huì)造成剪重比偏大，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不合理，造成扭轉(zhuǎn)變形過大，同樣不能有效滿足樓層間位移的需要。所以，在建筑物中應(yīng)盡量減少扭轉(zhuǎn)變形，而不能單靠增加豎向構(gòu)件的剛度來調(diào)整樓層之間的位移。

3.剪力墻連梁超限的調(diào)整原則

剪力墻跨高比小于2.5的連梁比較容易出現(xiàn)剪力和彎矩超過規(guī)定的限度的情況，所以一般規(guī)定剪力墻連梁的跨高比最好大于 2.5跨高比大于 5 的連梁則最好按照框架梁來進(jìn)行設(shè)計(jì)，而跨高比在 5～6 之時(shí)，在連梁剛度不折減的情況下就會(huì)出現(xiàn)剪力或者彎矩超出規(guī)范限值。所以在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用連梁超限的調(diào)整原則，這將大大節(jié)省工程造價(jià)，能夠有效促進(jìn)工程投資的節(jié)約。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及優(yōu)化

1.有效地控制剪力墻數(shù)目

在建筑工程中，設(shè)置剪力墻的主要作用是為了承載地震作用和風(fēng)荷載引起的水平荷載，但并不是剪力墻設(shè)置的越多其作用就越好，在實(shí)際工程中，為了有效地提高建筑物的抗震性能，減輕建筑物的自身重量，往往需要對(duì)剪力墻的數(shù)量進(jìn)行有效地控制。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)工程的實(shí)際情況，合理的確定剪力墻的數(shù)量，從而為建筑工程的施工質(zhì)量提供保障。

2.剪力墻平面布置要點(diǎn)

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，所有水平力和豎向荷載都是由鋼筋混凝土墻承受的，因此，在設(shè)置剪力墻時(shí)，要沿著平面主軸線的方向布置，同時(shí)剪力墻的平面要對(duì)稱布置，這樣不僅能讓剪力墻的剛度中心和質(zhì)量中心保持一致，還能有效地降低剪力墻的扭矩。當(dāng)剪力墻主要用于抗震時(shí)，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡量避免布置單向平面，這樣會(huì)極大的降低剪力墻的抗震能力。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他要點(diǎn)

在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，為保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保建筑物的施工質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定，要充分考慮剪力墻的安全性。剪力墻結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就是為了保證建筑物的安全性，如果不能保證剪力墻的安全性，那么也就難以保證整個(gè)建筑物的安全性，而如果在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能保證剪力墻的安全可靠，將剪力墻的功能充分發(fā)揮出來，那就能極大的提高建筑物的穩(wěn)定性。同時(shí)在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要考慮剪力墻結(jié)構(gòu)工程造價(jià)的問題，如在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，控制好原材料的質(zhì)量，并且控制好材料的含鋼量，在保證建筑物的安全前提下，最大限度的減少材料的含鋼量，從而減少成本。

4.剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，要注意對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對(duì)于剪力墻上的洞口或者門窗，要保證上下對(duì)齊，成列布置，從而保證剪力墻的承重力符合相關(guān)規(guī)定。在設(shè)計(jì)過程中，嚴(yán)禁使用疊合的錯(cuò)墻洞，避免出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，當(dāng)剪力墻比較長(zhǎng)時(shí)，要將剪力墻均勻的分成幾個(gè)墻面，并且要合理的開設(shè)洞口，墻面之間要采用連梁連接起來，并且要保證每個(gè)獨(dú)立墻的總高度和截面高度之比不能低于2，防止剪力墻受到剪切破壞。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要注意，不能在洞口之間形成小墻肢，如果出現(xiàn)小墻肢，則要根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行加密，從而保證剪力墻的質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。

5.剪力墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效措施

在優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，為了使受力達(dá)到均衡，應(yīng)當(dāng)采取有效恰當(dāng)?shù)拇胧＜袅Y(jié)構(gòu)的安全可靠度非常好，每一個(gè)結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)發(fā)揮最大作用，這樣能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。所以在剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)中首先應(yīng)該考慮到工程的造價(jià)和安全性，結(jié)合這兩項(xiàng)因素合理調(diào)整剪力墻的布置能夠促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。另外，為了節(jié)省工程造價(jià)，可以從技術(shù)手段和原材料的應(yīng)用兩方面著手。在工程的實(shí)施中，將含鋼量控制在一定范圍內(nèi)，既不損害建筑的安全性也能充分發(fā)揮原材料的最大用途是優(yōu)化設(shè)計(jì)的最佳方案。

五、結(jié)語

剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗震性、抗側(cè)剛度大、用鋼量少等特點(diǎn)，將其應(yīng)用在建筑工程中，能極大的提高建筑工程的施工質(zhì)量，為建筑物的穩(wěn)定性提供保障。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格的按照剪力墻設(shè)計(jì)原則，根據(jù)實(shí)際情況，不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，從而有效地提高建筑物的綜合性。

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