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

王哲 劉杰

鄭州市建筑設(shè)計院 河南 鄭州 450000

引言

隨著經(jīng)濟及科技的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在追求安全、經(jīng)濟、美觀的同時，極大地滿足了人們對居住品質(zhì)的要求。而剪力墻結(jié)構(gòu)由于其具有一定的抗震性能以及剛度，使其能夠很好地滿足建筑的抗震需求。但是鋼筋混凝土剪力墻，其建材成本高昂，如何在追求安全的同時滿足經(jīng)濟性的要求，是值得我們探討的課題。因此我們需要對這種結(jié)構(gòu)進行科學(xué)分析，了解它在建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用。

1 概述

剪力墻結(jié)構(gòu)是采用混凝土墻板來代替結(jié)構(gòu)體系中的梁柱，使其能夠承擔(dān)地震作用以及各類荷載引起的內(nèi)力。 這種豎向和水平力由鋼筋混凝土墻板來承受的結(jié)構(gòu)體系被稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。

1.1 優(yōu)勢特點

目前，剪力墻結(jié)構(gòu)是一種在設(shè)計中使用非常廣泛的設(shè)計方式，因為它有著自身的優(yōu)勢，能夠提供良好的穩(wěn)定性和安全性，同時滿足了現(xiàn)代化工程施工的基本要求。

（1）穩(wěn)定性。在進行剪力墻施工建設(shè)時，由于剪力墻使用了含有鋼筋的混凝土，因此與傳統(tǒng)的框架式梁柱相比較，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計方式的整體穩(wěn)定性要優(yōu)于框架式結(jié)構(gòu)，具備更好的承載應(yīng)力。

（2）經(jīng)濟性。剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于剪力墻分散布置，地震作用被眾多剪力墻分擔(dān)。并且可以通過設(shè)置耗能構(gòu)件（連梁）。相較框架結(jié)構(gòu)由梁、柱承擔(dān)地震作用，而肥大的構(gòu)件尺寸。可以大幅降低混凝土和鋼筋用量。使得有效地降低了企業(yè)生產(chǎn)的成本投入。

（3）美觀性。這種設(shè)計類型具有很好的穩(wěn)定能力和剛性，同時可以隨著設(shè)計內(nèi)容而進行變化。因此可應(yīng)用的范疇非常廣，能夠有效地滿足人們對建筑美觀方面的追求。

（4）規(guī)則性。任何一個設(shè)計的內(nèi)容必須遵循建筑自身的功能需求。因此一個建筑物會被分成多個不同的區(qū)，同時每個區(qū)域所能發(fā)揮的作用也各有不同。因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計師會選擇這種結(jié)構(gòu)設(shè)計方式來進行空間劃分[1]。將剪力墻隱藏于建筑墻體中，使其擁有劃分建筑功能的作用。并且因為其厚度可控，不會影響建筑有效使用面積，從而改善居住體驗。

（5）連續(xù)性。剪力墻結(jié)構(gòu)主要是用于對建筑進行區(qū)域性劃分，它能夠幫助設(shè)計師來對橫向和縱向的空間進行有效的分割。同時，由于該設(shè)計方式還有一定的連續(xù)性能，因此可以保證整個建筑物的穩(wěn)定。

1.2 結(jié)構(gòu)特征和種類

（1）結(jié)構(gòu)特征

鋼筋混凝土剪力墻在擁有較好的剛度的同時擁有一定延性。合理的布置剪力墻和連梁，可以使其在地震作用下不會發(fā)生脆性破壞。且其因為多片墻體共同受力，即使局部失穩(wěn)也可以保障建筑不會發(fā)生連續(xù)性倒塌。

（2）種類

①一般剪力墻。一般剪力墻主要是指墻肢截面高寬比大于8，且有效翼緣長度大于3倍墻厚剪力墻，這種墻平面內(nèi)剛度極大，具有較高的承載力，因此不會出現(xiàn)突變的情況，具有較高的穩(wěn)定性[2]。

②小開口墻體。在有些設(shè)計中，需要在墻面設(shè)計一些小開口的洞，相對于整個墻體來說開口面積較小，同時不會超出整個墻面整體面積的15%，一旦墻體出現(xiàn)形狀變化常表現(xiàn)為彎曲型，甚至在彎矩處有可能存在突變的情況。

③多肢剪力墻。它主要是用于開洞面積較大的墻體，同時洞口對隊列狀分布，這種墻體并不會出現(xiàn)彎矩突變的情況，而且受力情況與小開口墻體相近。

2 應(yīng)用優(yōu)化措施

2.1 連梁設(shè)計

在進行設(shè)計過程中，應(yīng)將連梁作為抗震耗能構(gòu)件，保證其能在地震時成為第一道防線，即使發(fā)生破壞也不會危及整個結(jié)構(gòu)的安全。所以應(yīng)將連梁設(shè)計的內(nèi)容著重的應(yīng)用于剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容中，比如我們可以進行內(nèi)力分析，對連梁設(shè)計所具有的剛度來進行相應(yīng)的折減計算，以避免連梁設(shè)計所帶來的剪切性的破壞，進而提升整個建筑物的安全性。

2.2 彎矩優(yōu)化

由于設(shè)計的多樣性需求，因此在進行設(shè)計時經(jīng)常會遇到一些非對稱結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。這種需求與剪力墻設(shè)計所講究的對稱性的結(jié)構(gòu)相悖。如果出現(xiàn)這種情況，我們可以通過設(shè)置一切暗柱或者是將墻體與連梁之間進行采用鉸鏈或者是半剛接的方式來進行墻體的支撐，進而增加整個剪力墻平面外所具有的承載能力，以減少墻面出現(xiàn)彎矩的幅度。

2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

近些年來，內(nèi)陸地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造運動頻繁，經(jīng)常會引發(fā)地殼震動，給人們的正常生活和工作帶來影響。因此人們對于建筑的整體結(jié)構(gòu)對于地震的抵抗能力的要求也隨之增加。所以在進行設(shè)計時，必須要依據(jù)實際情況做出對應(yīng)的調(diào)整[3]。在水平面上所設(shè)計的剪力墻不能出現(xiàn)中斷的情況，同時還需注重建筑物內(nèi)部空間與側(cè)面墻面產(chǎn)生的力量之間的影響。

2.4 軟件優(yōu)化

隨著科技的發(fā)展、變化帶動著我國社會發(fā)展不斷與數(shù)字化以及信息化的領(lǐng)域相互融合。而作為建筑行業(yè)應(yīng)當(dāng)站在社會發(fā)展的前端，將先進的科學(xué)技術(shù)引入進來。剪力墻設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)充分的利用現(xiàn)代化的計算機設(shè)計以及相應(yīng)的軟件進行計算，從而通過數(shù)據(jù)收集和分析來更好地對建筑結(jié)構(gòu)進行處理，進而使設(shè)計能夠更加有效和準(zhǔn)確。

3 結(jié)束語

合理使用剪力墻結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)形式能夠使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

性和安全性得到保障，同時可以減少工程項目的成本投入，有效地增加建設(shè)單位的施工效益。同時鑒于這種設(shè)計方式的設(shè)計特性，可以充分地發(fā)揮出建筑功能性需求對空間的要求，因此我們應(yīng)當(dāng)合理的利用這種設(shè)計優(yōu)勢帶動整個行業(yè)的發(fā)展。

[1] 何正權(quán).建筑項目剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用研究論述[J].甘肅科技縱橫,2017,46(09):51-52,74.

[2] 趙文覺.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻設(shè)計的解析[J].建材與裝飾,2016,(26):131-132.

[3] 錢志華.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐應(yīng)用探究[J].智能城市,2016,2(10):24.