建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑工程的形式也變得更加多樣化。為了適應(yīng)建筑工程的快速發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)也得到了廣泛的應(yīng)用。它不但可以使建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，還可以使建筑工程的質(zhì)量得以提高。所以人們更加關(guān)注剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并加以分析和研究。本文就是對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以及優(yōu)化設(shè)計(jì)加以分析研究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；優(yōu)化

自改革開放以來，建筑行業(yè)發(fā)展速度較快，隨著人們對(duì)建筑功能和質(zhì)量的要求越來越高，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作迫在眉睫，剪力墻結(jié)構(gòu)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展而出現(xiàn)，并以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到重要作用，因此，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行分析有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念及分類

1.1基本概念

剪力墻的幾何特征類似于板和受力形態(tài)類似于柱子。剪力墻具有大尺寸的高和寬，其厚度尺寸卻很小，在數(shù)據(jù)上又與傳統(tǒng)的板子、柱子有差別。剪力墻是一個(gè)平面結(jié)構(gòu)，承載著其平面作用下和垂直向下的雙重壓力。要能對(duì)抗地震對(duì)建筑的作用和風(fēng)的橫向作用剪力墻不僅要滿足剛度和強(qiáng)度，還必須滿足一定的延展性以應(yīng)對(duì)反復(fù)循環(huán)下彈力變形保證即使結(jié)構(gòu)斷裂卻整體不倒的目的。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的分類及依據(jù)

①截面剪力墻。是指墻體不開洞或者開洞的面積不超過墻體的15%。從整體上來說這種剪力墻像懸壁墻，彎矩圖上既不發(fā)生突變，也不會(huì)存在反彎點(diǎn)，其在受力后的變形主要呈現(xiàn)為彎曲型；②有壁式框架的剪力墻。這是一種洞口尺寸很大的剪力墻，它的整個(gè)受力特點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)相似。在很多高樓層建筑中會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，樓層的彎矩圖也會(huì)發(fā)生突變；③雙肢或多肢剪力墻。此類型的特點(diǎn)是尺寸大、洞口成列分布的開口型剪力墻。④小開口剪力墻。這種類型開口普遍較小的剪力墻，開洞面積卻比較大，大部分在15%以上。其在彎矩圖的中心位置可能會(huì)發(fā)生突變。在受力后剪力墻以彎曲型為主要的變形方式，并且在整個(gè)墻肢上幾乎沒有反彎點(diǎn)。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算原則

2.1對(duì)樓層間的最小剪力系數(shù)進(jìn)行調(diào)整

建筑施工中，要盡量減少剪力墻的數(shù)量，以此來提高建筑物的抗震能力，因此就必須要保證短肢剪力墻對(duì)建筑物底端地震傾覆力矩的承受能夠達(dá)到40%以上。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，只有選擇大開間剪力墻，才能夠保證建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，使建筑物各個(gè)樓層的最小剪力系數(shù)都能夠達(dá)到規(guī)定范圍之內(nèi)，使建筑物的牢固程度更高，同時(shí)也把工程成本控制住。

2.2把樓層間最大位移和層高比例加以調(diào)整

從建筑物的設(shè)計(jì)來看，其最主要的內(nèi)容為樓層與樓層之間的設(shè)計(jì)，這其中主要包括：扭轉(zhuǎn)變形與剪切變形。通過合理掌控豎向構(gòu)件的數(shù)量使剪切變形能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)，因?yàn)?，如果豎向構(gòu)件太多，就很容易造成剪重比過大，直接影響到設(shè)計(jì)的質(zhì)量，很有可能使扭轉(zhuǎn)變形也超出合理范圍，這樣樓層間的位移也就不合理了。所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中控制扭轉(zhuǎn)變形是非常必要的。

2.3把整剪力墻連梁超限進(jìn)行調(diào)

為了使連梁的剪力、彎矩都符合規(guī)定范圍，就要盡量使剪力墻連梁的跨高比大于2.5。當(dāng)跨高比超過5時(shí)，就要根據(jù)框架梁的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)連梁；當(dāng)跨高比接近于6時(shí)，如果連梁剛度保持不變，則很有可能造成剪力、彎矩都超過規(guī)定范圍。所以，要科學(xué)的調(diào)整連梁超限，使設(shè)計(jì)水平得以提升，以此來降低工程建設(shè)的投資成本。

3、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

3.1連梁超筋的處理

①對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。連梁一般具有跨度小、截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點(diǎn)。一般在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下，連梁的內(nèi)力往往很大。因此在內(nèi)力計(jì)算中一般對(duì)連梁進(jìn)行剛度折減（折減系數(shù)不宜小于0.5），但是進(jìn)行位移計(jì)算時(shí)一般不做折減；②增加連梁跨度并減少梁高。連梁剛度折減后，仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況。這時(shí)可以增加洞口的寬度，以降低連梁剛度。降低了連梁剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限；③增加連梁的截面寬度，其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加，另一

方面連梁的受剪承載力隨著寬度的增加而增加。由于該片墻厚增加以后，地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是要小于這個(gè)比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限；④跨高比較小的高連梁，可設(shè)水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強(qiáng)受剪承載力的構(gòu)造。上述各種措施中，在能滿足整體剛度的情況下，可先采用剛度折減，如仍超限可采用其他各種措施。

3.2約束邊緣構(gòu)件的處理

無約束邊緣構(gòu)件和有約束邊緣構(gòu)件的剪力墻承載能力有很大差別。通常情況下，有約束邊緣構(gòu)件的剪力墻承載力更高。所以，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)剪力墻的軸壓比選擇最為適用的邊緣構(gòu)件。建筑剪力墻的邊緣構(gòu)件包括構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件兩種。這兩種構(gòu)件各有其適用范圍，當(dāng)?shù)讓訅χ捉孛娴妮S壓比大于規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)在底部加強(qiáng)部位及相鄰的上一層采用約束邊緣構(gòu)件，在以上的其他部位可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。

3.3確保建筑寬度方向的抗側(cè)剛度達(dá)標(biāo)

大量建筑工程的施工實(shí)踐證明，聯(lián)肢墻的寬度越寬，其剛度就越大。所以，在布置建筑寬度方向的剪力墻時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重考慮提高寬度較大的聯(lián)肢墻的剛度，然后再對(duì)寬度較窄部位的剛度進(jìn)行適當(dāng)提升。對(duì)于獨(dú)立的墻肢來說，應(yīng)當(dāng)盡量減小其長(zhǎng)度。此外，所有墻肢的布置都應(yīng)當(dāng)遵循對(duì)稱、均勻分布的原則。

結(jié)語：

隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活離不開建筑行業(yè)，人們對(duì)建筑物的安全、強(qiáng)度、剛度和抗震能力的要求越來越高，要解決這些問題還要依賴于剪力墻的應(yīng)用。剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)在不同的建筑中是不完全相同的。對(duì)此我們要在考察和研究地質(zhì)情況后，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)的分析，選擇合適的方案對(duì)建筑物進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)施工，才同時(shí)兼顧建筑的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。剪力墻在社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用不斷增加，必然的在設(shè)計(jì)中會(huì)存在缺陷和問題，并制約其發(fā)展。

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