建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展以及科技水平的升高，建筑行業(yè)也如同雨后新筍一樣蓬勃的發(fā)展，在近年來(lái)建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)得到了普遍的使用。文章首先介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征和分類，進(jìn)而對(duì)建立結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和寬度設(shè)計(jì)原理、計(jì)算設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了分析，最后提出了剪力墻設(shè)計(jì)優(yōu)化原則，對(duì)建筑行業(yè)更好的在建筑結(jié)構(gòu)中采用剪力墻結(jié)構(gòu)，促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展有著積極的意義。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)分析；剪力墻；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中具有整體好、剛度大和抗震性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此在建筑行業(yè)中被廣泛的利用，并受到了開(kāi)發(fā)商和用戶的認(rèn)可。因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討，剖析剪力墻的優(yōu)缺點(diǎn)，具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意義。文章圍繞建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心展開(kāi)了細(xì)致的探討，以下是具體內(nèi)容。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征及分類

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的特征。剪力墻的寬和高尺寸很大，厚度較小，因此剪力墻的幾何特征與受力形態(tài)具備一定的特點(diǎn)。在幾何形態(tài)上剪力墻接近板狀；在受力情況上剪力墻卻接近柱狀，不過(guò)在具體的受力比例上和柱體受力比例有所不同。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻整體呈一個(gè)平面結(jié)構(gòu)，因此在受力上承受平面作用上的水平剪力和豎向壓力的雙重作用，剪力墻在其強(qiáng)度上必須具備能夠承受風(fēng)載力和地震作用力的剛性強(qiáng)度，同時(shí)還必須具備一定的韌性，能夠在反復(fù)的非彈性變形中保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此在剪力墻的設(shè)計(jì)中多要求其結(jié)構(gòu)為延性彎曲型結(jié)構(gòu)。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)的分類。根據(jù)剪力墻額開(kāi)洞與否，以及開(kāi)洞的大小可以將剪力墻分成四個(gè)類別：1.實(shí)體墻，即墻體不開(kāi)洞后者開(kāi)通面積不超過(guò)15%的剪力墻，曲形變形是此類墻型的主要變形方式，如同一個(gè)懸壁墻，在整體的墻高上，彎矩圖不會(huì)發(fā)生突變也不存在彎點(diǎn)；2.小開(kāi)口剪力墻，此類剪力墻額開(kāi)口大于15%，但總體而言開(kāi)口面積仍舊偏小，彎曲形變形是此類墻的主要變形模式，彎矩圖的位置發(fā)生可改變但是任然不存在反彎點(diǎn)；3.多肢剪力墻，此類墻的開(kāi)口面積整體偏大，其開(kāi)口呈列分布，雖然其開(kāi)口的面積有所增大，但性質(zhì)和小開(kāi)口剪力墻相似，彎曲形變形是此類墻的主要變形模式，彎矩圖的位置發(fā)生可改變但是任然不存在反彎點(diǎn)；4.壁式框架墻，此類剪力墻的開(kāi)口面積很大，墻肢線剛度與連梁線剛度較為接近，剪切型變形是此類墻的主要變形形式，在受力特點(diǎn)上和框架結(jié)構(gòu)接近，彎矩圖在部分樓層處會(huì)出現(xiàn)突變，高層建筑中也會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、厚度設(shè)計(jì)原則分析

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)原則。根據(jù)剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)家抗震規(guī)范中的6.4.1中嚴(yán)格要求，在建筑物的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其剪力墻的底部需要對(duì)墻的厚度進(jìn)行加強(qiáng)，在其一、二級(jí)地震等級(jí)時(shí)墻體底部厚度最好超過(guò)200mm，同時(shí)也必須滿足其不能低于樓層整體高度的1/16，在處理底部之外剪力墻墻體厚度也不得少于160mm。另一方面在實(shí)際的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)實(shí)際遇到的情況，對(duì)建筑物進(jìn)行概念設(shè)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)墻肢軸壓的比值控制，保障整個(gè)建筑的整體連接性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)剪力墻厚度的減少。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)原則。剪力墻機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度主要指墻肢的長(zhǎng)度。而剪力墻墻肢的長(zhǎng)度即剪力墻的墻肢截面高度，根據(jù)剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及國(guó)家的具體規(guī)定，剪力墻的墻肢長(zhǎng)度不得高于8mm。在實(shí)際的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了保障剪力墻的韌性和延展性，避免剪力墻發(fā)生脆性的剪切破壞，需要將高寬比超過(guò)2的細(xì)高剪力墻設(shè)計(jì)為彎曲式的延性剪力墻。在面對(duì)部分墻肢長(zhǎng)度很長(zhǎng)的剪力墻時(shí)，要確保堅(jiān)強(qiáng)的高寬比超過(guò)2，可以采用多開(kāi)口的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)度很長(zhǎng)的墻均勻的分成長(zhǎng)度較小的連肢墻，在其洞口方面的設(shè)計(jì)的可采用彎矩很小的弱連梁模式實(shí)現(xiàn)剪力墻的延展性保障。

三、剪力墻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算原則

（一）保障最小剪力系數(shù)。在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免地震發(fā)生時(shí)剪力墻自身結(jié)構(gòu)過(guò)重的問(wèn)題，可以在建筑中減少剪力墻的使用，不過(guò)這需要滿足建筑的最小剪力墻系數(shù)，即短肢剪力墻所承受的第一級(jí)振型的地震傾覆力矩在總結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力距的比例不能大于40%。通?？梢圆捎么箝_(kāi)間剪力墻的方式，使剪力墻的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度合格，保障建筑的最小剪力系數(shù)在規(guī)范值以內(nèi)，還可以減少建筑的造價(jià)。

（二）綜合調(diào)整建筑位移變形。在普遍的建筑物中，剪力墻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于樓層之間的剪切變形和扭變變形之間的綜合調(diào)整。通常采用增加豎向構(gòu)件的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)剪切變形的控制，然而當(dāng)建筑物中有過(guò)多的豎向構(gòu)件時(shí)，會(huì)導(dǎo)致剪重比例過(guò)大，進(jìn)而致使建筑物的扭轉(zhuǎn)變形加劇，也不能實(shí)現(xiàn)建筑物樓層之間的穩(wěn)定。因此在對(duì)建筑物的的位移變形控制進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮，必須尋找到剪切變形控制和扭轉(zhuǎn)變形控制最好的平衡點(diǎn)，保障建筑的安全性。

（三）合理的連梁比設(shè)計(jì)。在建筑物的剪力墻跨高設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分的考慮到其和連梁之間的關(guān)系。當(dāng)剪力墻的跨高連梁比低于2.5時(shí)，容易出現(xiàn)剪力墻的彎矩和剪力超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，，而當(dāng)跨高比在5-6時(shí)，如果連梁剛度不減少，也會(huì)出現(xiàn)剪力墻的彎矩和剪力超過(guò)規(guī)范的情況。因此在具體的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須充分的考慮到連梁比，合理的設(shè)計(jì)連梁比，實(shí)現(xiàn)建筑物的質(zhì)量保障，同時(shí)減少建筑的造價(jià)。

四、剪力墻設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則

在剪力墻的設(shè)計(jì)優(yōu)化中首先需要遵守的原則是保障建筑物的安全性，在此基礎(chǔ)上最大程度的降低建筑成本，結(jié)合安全與成本兩個(gè)主要因素進(jìn)行合理的剪力墻設(shè)計(jì)優(yōu)化。在安全方面嚴(yán)格的遵守國(guó)家對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)中的所有要求，保障剪力墻中的每一個(gè)結(jié)構(gòu)都能發(fā)揮相應(yīng)的作用，提高剪力墻的經(jīng)濟(jì)性；在造價(jià)方面?？蓮脑O(shè)計(jì)技術(shù)和原材料采購(gòu)兩方面入手，在確保材料合格前提下盡可能的降低買進(jìn)價(jià)格，同時(shí)采用最先進(jìn)的技術(shù)，用最少的資源實(shí)現(xiàn)最大的成果。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑的剪力墻設(shè)計(jì)中需要充分的認(rèn)知剪力墻的本質(zhì)，根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的剪力墻類型，遵守剪力墻設(shè)計(jì)的厚度和長(zhǎng)度的規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)滿足保障最小剪力系數(shù)、綜合調(diào)整建筑位移變形以及合理的連梁比設(shè)計(jì)的剪力墻計(jì)算設(shè)計(jì)的原則，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在保障建筑物安全的前提下降低建筑造價(jià)，促進(jìn)建行行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

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