探析剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

趙利兵

摘要：社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展為建筑行業(yè)的成長創(chuàng)造了良好的條件，隨著經(jīng)濟(jì)條件與生活水平的提升，人們對建筑的質(zhì)量和功能提出了更加嚴(yán)格的要求。為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、牢固性，尤其是對抗自然災(zāi)害的能力，必須不斷優(yōu)化和完善剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而保證建筑結(jié)構(gòu)較強(qiáng)的抗震性和較高的剛度。本文結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的概念、設(shè)計原則與實(shí)際應(yīng)用，分析剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，為相關(guān)的研究與工程實(shí)踐提供借鑒。

關(guān)鍵詞：剪力墻;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用

引言

建筑行業(yè)的發(fā)展受到居民需要的重要引導(dǎo)，隨著對建筑的質(zhì)量與功能要求的不斷提升，建筑行業(yè)，尤其是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化和完善。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，剪力墻結(jié)構(gòu)在減少用鋼量的同時，保證了更好的抗震效果。控制了施工成本，有具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中受到廣泛應(yīng)用。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)乎建筑的抗震性能與穩(wěn)定性，關(guān)系到居民的生命財產(chǎn)安全，因此，探究剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計十分必要。

1剪力墻概述

剪力墻又稱為抗風(fēng)強(qiáng)或抗震墻，顧名思義，在受到大風(fēng)或地震等侵襲時，剪力墻能夠減小墻體的負(fù)荷，阻止自然環(huán)境對建筑造成破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)是把傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中的梁和柱用鋼筋混土代替，剪力墻主要依靠鋼筋混凝土板和混凝土墻面實(shí)現(xiàn)作用力傳遞，從而負(fù)荷各種負(fù)載造成的內(nèi)力。剪力墻結(jié)構(gòu)作為一種建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)，能夠承受水平方向和豎直方向的作用力，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計起到了重要作用。

剪力墻在房屋結(jié)構(gòu)中的作用主要是作為建筑物的核心支撐結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)各種荷載。剪力墻所承受的荷載包括豎向的重力和水平方向的由于地震或大風(fēng)造成的作用力，剪力墻的結(jié)構(gòu)使得墻體和樓板形成完整而堅固的受力整體。與此同時，由于剪力墻所采用的材料是鋼筋混凝土，限制了空間的分配和使用，且設(shè)計和施工難度較高、材料耗費(fèi)多，因此，在商業(yè)建筑或辦公建筑中的應(yīng)用不夠廣泛。

在設(shè)計建筑墻體時，要熟練使用剪力墻結(jié)構(gòu)，尤其是在高層建筑的墻體中。建筑剪力開展墻體施工時，會使用滑膜技術(shù)和模板技術(shù)開展工作，從而提升施工效率，優(yōu)化施工質(zhì)量。在澆筑剪力墻時，人們更加喜愛大模板技術(shù)，它有著技術(shù)水平高、操作便捷、抗震性和整體性強(qiáng)等優(yōu)勢。剪力墻結(jié)構(gòu)施工情況體現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性和科學(xué)性，在使用建筑設(shè)計時，要優(yōu)化建筑質(zhì)量，提升施工的效率，因此在建筑設(shè)計中要重視使用剪力墻結(jié)構(gòu)。

2常用的剪力墻類型

普通的建筑結(jié)構(gòu)分為框架式、混合式和剪力墻三種結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)具有最優(yōu)越的應(yīng)用效果，因此在建筑中使用范圍最廣。剪力墻結(jié)構(gòu)通常分為三種，這三種類型的剪力墻除了實(shí)體墻，都可以進(jìn)行墻體開洞。

2.1實(shí)體墻

當(dāng)門窗洞口沒有或很小、數(shù)量很少時，或門窗與洞口的面積之和小于剪力墻面積的15%，且保證洞口與墻面的相對位置設(shè)計合理可以忽略，稱為整體剪力墻，即整體墻。

2.2小開口整體墻

整個小開口式剪力墻需要有一個開口，但對于開口的大小和位置也有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以確保開口面積不大于剪力墻總面積的15%。整體大開口的剪力墻不需要開口，但需要滿足抗側(cè)剛度和抗震性能的要求。但整個小孔剪力墻不同于實(shí)體墻，剪力墻的變形表現(xiàn)為彎曲變形。墻體在彎曲過程和墻肢局部彎矩過程中容易產(chǎn)生質(zhì)量突變。

2.3連肢剪力墻

連肢剪力墻是指剪力墻上開孔面積較大的墻體，即墻體上的一排孔。連肢剪力墻的受力特性與小開口墻相似。連續(xù)墻的受力性能與連續(xù)墻有很多相似之處，然而，與小開口整體墻不同的是連接剪力墻的彎矩不會發(fā)生異常。

3剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

剪力墻的設(shè)計必須重視基本概念的設(shè)計，需要合理設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的寬度與長度，確定軸壓比等重要參數(shù)。保證設(shè)計方案的最佳效果，保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.1科學(xué)設(shè)計墻體受力

剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須研究墻體結(jié)構(gòu)的混凝土受力，考慮到墻體不僅要承受彎矩和水平剪力的剪切力，還要承受垂直和向下的壓力。如果在設(shè)計時不能對具體的受力情況進(jìn)行深入探究，就會造成結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度不足，從而影響到剪力墻結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須在充分研究混凝土受力情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行，不僅要保證墻體強(qiáng)度，而且要實(shí)現(xiàn)墻體使用價值。

3.2關(guān)注平面內(nèi)搭接

剪力墻的搭接連接方法可分為兩種，即連接鋼筋混凝土構(gòu)件與剪力墻連接的框架結(jié)構(gòu)也稱為“連體結(jié)構(gòu)”。因此，剪力墻與梁壁、墻體在平面外連接時，墻體外連接的強(qiáng)度必須保證搭接的穩(wěn)固性和建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

3.3最小剪力系數(shù)調(diào)整原則

剪力墻的設(shè)計必須遵循最小剪力系數(shù)原則，在設(shè)計和施工過程中，由于存在剪力墻，必須提高建筑物的抗震能力，并遵循最小剪力系數(shù)原則。建筑物的抗震能力與建筑物自身重量，以及剪力墻的數(shù)量等有著密切的關(guān)系。為了降低建筑物本身的重量，控制剪力墻的數(shù)量或提高剪力墻的側(cè)向剛度則是必須的，以便有效地調(diào)整樓板之間的最小剪力系數(shù)，從而控制施工成本，保證剪力墻的剪力效果。

4剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

4.1墻面規(guī)劃設(shè)計

在建筑設(shè)計中，尤其是剪力墻設(shè)計，必須保證墻面的結(jié)構(gòu)重量與剛度強(qiáng)度相匹配。除了保證墻體均勻、對稱等基本要求之外，還需要考慮主軸的雙向性與多向性。具體而言，為保證抗震、抗風(fēng)的功能，如果剪力墻震動幅度較大，會導(dǎo)致韌性較低，為合理平衡這兩個因素，可以通過應(yīng)用剪力墻側(cè)向剛度計算公式進(jìn)行確定。在實(shí)際應(yīng)用中，剪力墻的設(shè)計還要考慮施工工期和施工成本的投入以及安全問題與質(zhì)量問題等，從而對剪力墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。

4.2邊緣構(gòu)件

剪力墻結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件有兩種，分別是有約束邊緣和無約束邊緣，無約束邊緣的剪力墻構(gòu)件會導(dǎo)致樓板之間的位移角度發(fā)生偏差，從而使結(jié)構(gòu)的抗震能力變化到剪力墻的80%。通過對某工程實(shí)例的分析，得出結(jié)論：在無約束邊緣的情況下，剪力墻的剛度、抗側(cè)剛度以及抗側(cè)承載力都降低到有約束邊緣剪力墻的40%。同時，矩形截面極限承載力降低到約束邊緣剪力墻承載力的60%。有約束構(gòu)件的剪力墻具有更好的可靠性和穩(wěn)定性，為保證剪力墻設(shè)計的合理性，需要綜合考慮剪力墻的軸壓比大小與等級，根據(jù)實(shí)際的功能需求和性能指標(biāo)確定邊緣構(gòu)件的應(yīng)用，從而選擇邊緣構(gòu)件的類型。

4.3合理布置平面和結(jié)構(gòu)

在設(shè)計剪力墻時需要開展平面布置工作，平面布置工作不達(dá)標(biāo)會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則，進(jìn)而無法合理地分布剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力和剛度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體短，效率差。局部的墻體有彎曲情況出現(xiàn)，設(shè)計人員要根據(jù)方案開展相關(guān)設(shè)計工作，實(shí)施剪力墻布置，保證平面設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)合理。把控平面布局時期在指定的范圍內(nèi)，有效連接外墻體和內(nèi)墻體，同時解體的墻面也要有著規(guī)律性。布置結(jié)構(gòu)在建筑的四角橫向與電梯周圍需要設(shè)置剪力墻，寬度大約在300毫米左右。在墻角會設(shè)置扶壁柱，縱向與橫向的外墻間要設(shè)置壁柱和剪力墻，從而和墻肢的剪力墻構(gòu)建成外框筒墻，其厚度大約是200毫米。

結(jié)語

總而言之，剪力墻功能的實(shí)現(xiàn)依賴于科學(xué)合理的設(shè)計原則，為保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性和有效性，必須對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際分析，從而對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不斷優(yōu)化。還需要增強(qiáng)設(shè)計方案的創(chuàng)新性，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，從而為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計賦予更強(qiáng)的生命力，更好地服務(wù)于建筑行業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1]關(guān)志榮.剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運(yùn)用[J].黑龍江科學(xué)，2020，11（2）：70-71.

[2]巴曉偉.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2020，（8）：131-132.

[3]劉軍.高層住宅建筑框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計探討重點(diǎn)探尋[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（3）：23-24.

[4]熊晨玲.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2020（01）：95-95.

[5]康穎.高層及多層民用建筑設(shè)計中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].建材與裝飾，2020，（6）：75-76.

[6]董春德.高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)及其優(yōu)化策略探討[J].磚瓦世界，2020，（12）：95.

[7]張新志，吳宇星，曹維科.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的運(yùn)用探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2020（16）.