淺談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

崔大宇

摘 要：快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了建筑業(yè)的成長(zhǎng)，在經(jīng)濟(jì)條件與生活條件都日漸提高的今天，人們除了對(duì)建筑的質(zhì)量有了更加嚴(yán)格要求外，同時(shí)對(duì)建筑所包含的功能方面提出了更多需求，建筑業(yè)為了滿足以上需求以保證自身穩(wěn)定發(fā)展，不斷的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改革與提升。最終研究出了剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的抗側(cè)剛度以及抗震性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)既增強(qiáng)了建筑的整體穩(wěn)定性，又提高了建筑的功能性所以近些年得到了部分建筑行業(yè)的使用，為了進(jìn)一步促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑施工中的使用，本文就對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑業(yè)；剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用；研究；分析

我國(guó)的建筑行業(yè)技術(shù)發(fā)展一直都是以居民需要作為風(fēng)向標(biāo)的，當(dāng)前人民生活條件得到大幅度提升，對(duì)建筑的質(zhì)量與功能方面也有了更高的需求。在這樣的需求環(huán)境下，建筑行業(yè)逐漸對(duì)傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并成功總結(jié)出了剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)榧袅Y(jié)構(gòu)具有超強(qiáng)的抗震效果并且很大程度上減少了施工的用鋼量，所以近些年來(lái)得到許多建筑施工團(tuán)隊(duì)的青睞。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)按照不同的建筑需求以及不同的施工方式對(duì)結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行細(xì)化區(qū)分，一般的建筑結(jié)構(gòu)可以分為框架結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)，在這三種結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻結(jié)構(gòu)的各方面效果最為突出，所以在建筑中使用的力度較大。

剪力墻又可以稱為抗風(fēng)墻或者抗震墻，在建筑中的主要功能是分擔(dān)大風(fēng)以及地震對(duì)建筑的沖擊，減小建筑墻體的負(fù)荷。尤其對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生的剪切破壞有很強(qiáng)的阻止作用。剪力墻在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)十分突出，為了發(fā)揮其最大作用一般剪力墻會(huì)采用強(qiáng)度較大的鋼筋混凝土作為施工材料。

簡(jiǎn)單分析來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)的受力原理主要是使用有一定量堅(jiān)固的鋼筋混凝土墻板對(duì)由上至下垂直方位和水平方向的壓力進(jìn)行承受和分散。目前許多施工單位為了進(jìn)一步加強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗壓性會(huì)將之前普通材質(zhì)的梁柱換為鋼筋混凝土墻板，這樣的材料更換不僅增強(qiáng)整體建筑的穩(wěn)定性還對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的水平力進(jìn)行了有效的控制。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

為了保證剪力墻在各類建筑中都能得到適用，剪力墻結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)不斷升級(jí)，最終得出了四種結(jié)構(gòu)類型分別為實(shí)體墻、壁式框架剪力墻、整體小開(kāi)口式剪力墻以及多肢剪力墻。在這四種類型中僅有實(shí)體墻一種可以不再墻體開(kāi)洞，其余三種都需要進(jìn)一步按照墻體開(kāi)洞的大小來(lái)細(xì)化區(qū)分。

1.實(shí)體墻

實(shí)體墻的特點(diǎn)是墻體的截面可以不進(jìn)行開(kāi)洞，即時(shí)對(duì)墻體進(jìn)行開(kāi)洞只要洞的大小沒(méi)有超過(guò)整體剪力墻的15%，同樣也不會(huì)發(fā)生功能與質(zhì)量上的變化。所以實(shí)體墻無(wú)論是在靈活性還是受力方面都比較突出。

2.整體上小開(kāi)口式剪力墻

從以上總結(jié)可以得知整體上小開(kāi)口式剪力墻屬于需要開(kāi)洞的一類，但其開(kāi)洞的大小和尺寸有一定的標(biāo)準(zhǔn)，與實(shí)體墻一樣洞的大小不能超過(guò)剪力墻整體面積的15%。整體小開(kāi)口的剪力墻以彎曲型為變形方式，雖然墻體在彎曲過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)方向彎曲的問(wèn)題，但卻容易發(fā)生一定的質(zhì)量突變。

3.多肢剪力墻

所謂多肢剪力墻，是指剪力墻的墻體開(kāi)洞，并且開(kāi)洞的面積過(guò)大或者墻體上的洞口成列狀分布的剪力墻。這種剪力墻墻體的彎矩圖處不會(huì)發(fā)生任何異常情況，其受力特點(diǎn)與整體上小開(kāi)口的剪力墻較為相似。

4.壁式框架剪力墻

所謂壁式框架剪力墻，是指剪力墻墻體上的開(kāi)洞尺寸很大，并且墻肢線上的剛度與剪力墻墻體的連梁線剛度比較接近的剪力墻。這種剪力墻的變形為剪切型，其受力特點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)比較相似。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.樓層之間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則

在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑物樓層之間應(yīng)該遵循調(diào)整最小剪力系數(shù)的原則。首先，在施工的過(guò)程當(dāng)中，為了降低房屋及構(gòu)筑物的自身重量，進(jìn)一步增強(qiáng)建筑物的抗震能力，應(yīng)該在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40%以內(nèi)的前提之下，盡量控制剪力墻的數(shù)量。其次，在遵循上一前提的基礎(chǔ)之上，對(duì)剪力墻進(jìn)行大開(kāi)間處理，使得剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度變得更好。這樣建筑樓層之間的最小剪力系數(shù)將得到有效的控制，工程造價(jià)因此減少有效地降低了建筑工程的成本。

2.對(duì)樓層之間最大位移和樓層高之間的比例進(jìn)行必要調(diào)整的原則

一般而言，對(duì)于普通建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要集中在對(duì)樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形的處理上。我們知道，建筑物的剪切變形處理是用豎向構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行控制的。因此，一旦豎向構(gòu)件的數(shù)量過(guò)多，剪力墻的剪重比例勢(shì)必變得偏大。這種不合理的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將直接導(dǎo)致建筑樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，剪力墻結(jié)構(gòu)同樣難以滿足建筑物樓層之間發(fā)生位移的需要。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構(gòu)件的剛度進(jìn)行調(diào)整，還應(yīng)該盡可能地減少樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形，這就需要我們注意調(diào)整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.有效控制剪力墻的數(shù)量

我們已經(jīng)知道，剪力墻的建設(shè)是為了承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載，但是剪力墻的建設(shè)也不是越多越好。事實(shí)上，在建筑施工過(guò)程中，為了降低建筑結(jié)構(gòu)的自身重量，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗震性能，反倒應(yīng)該盡量控制剪力墻的數(shù)量。一般而言，剪力墻的建設(shè)比較講究對(duì)稱和均勻，數(shù)量適當(dāng)就好。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其它要點(diǎn)

在建筑施工過(guò)程中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑質(zhì)量應(yīng)該綜合考慮多種因素，實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，必須保證剪力墻結(jié)構(gòu)的順利建設(shè)，這是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作。其次，要充分考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題。我們知道，剪力墻結(jié)構(gòu)本身的建設(shè)就是為了增強(qiáng)建筑的抗震勝能，保證房屋及構(gòu)筑物的安全施工。反過(guò)來(lái)在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的安全可靠度，也能夠使剪力墻結(jié)構(gòu)的功能得到最大化程度的發(fā)揮，同樣能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)目的。最后，還應(yīng)該考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)問(wèn)題。為了節(jié)省工程造價(jià)，我們可以從技術(shù)手段以及原材料的使用等方面著手。例如，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將原材料的含鋼量控制一定的范圍之內(nèi)，力求達(dá)到在不損害建筑的安全勝的前提之下充分發(fā)揮原材料的最大用途，就能實(shí)現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

五、結(jié)語(yǔ)

由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性和抗側(cè)剛度大等優(yōu)點(diǎn)，目前在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了較為廣泛的應(yīng)尾。為了優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，促進(jìn)建筑質(zhì)量的提高，我們應(yīng)該了解剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論，嚴(yán)格遵循剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，把握剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計(jì)中的作用。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不斷采用新方法和新技術(shù)，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，更好地發(fā)展我國(guó)的建筑事業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張文瑩，余少樂(lè). 改進(jìn)疊合板式剪力墻受力性能分析[J]. 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2016（03）

[2] 吳冰. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)中的問(wèn)題[J]. 綠色環(huán)保建材. 2016（09）

[3] 延瑞芳，管丹丹. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 資源信息與工程. 2016（03）