建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

張紅

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，建筑行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是對(duì)于城市的發(fā)展而言，可建設(shè)用地面積越來(lái)越少，高層建筑也越來(lái)越多，使得建筑結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)。在高層建筑施工中，由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有整體性能好、抗側(cè)剛度大、水平荷載作用下的側(cè)移小、墻面平整等優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。

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

1 剪力墻結(jié)構(gòu)分類(lèi)

剪力墻結(jié)構(gòu)可以分以下四類(lèi)：

（1）整截面剪力墻，不開(kāi)洞，或開(kāi)洞面積不大于15%的墻，該類(lèi)型的剪力墻如同一個(gè)整體的懸臂墻，彎矩沿整個(gè)墻肢高度沒(méi)有突變，也沒(méi)有反彎點(diǎn)，變形主要為彎曲型變形。

（2）整體小開(kāi)口剪力墻，開(kāi)口較小，但開(kāi)洞面積大于15%的墻，該類(lèi)型的剪力墻彎矩在連梁處發(fā)生突變，但在整個(gè)墻肢高度上沒(méi)有反彎點(diǎn)或僅僅個(gè)別樓層出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形以彎曲型變型為主。

（3）雙肢、多肢剪力墻，有較大洞口或開(kāi)口，并且從整體形式上來(lái)看，分布呈分列方式，其開(kāi)口雖然與整體性小開(kāi)口存在一定差異，但是兩者在受力上較為相似。

（4）壁式框架剪力墻，開(kāi)洞較大，連梁的線剛度大于或接近墻肢的線剛度，彎矩在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層都出現(xiàn)反彎點(diǎn)，整個(gè)剪力墻的變形以剪切變形為主，受力與框架結(jié)構(gòu)相似。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1 控制剪力墻的高度和寬度

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)有著重要的作用，它對(duì)建筑物起著一種支撐作用，同時(shí)它也能夠?qū)Ω鞣N荷載都能夠起到一定的抵擋作用，不僅支撐作用好，還具有不錯(cuò)的抗震能力。剪力墻主要包括墻肢和連梁，而在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中一定要控制好剪力墻的高度和寬度，剪力墻的結(jié)構(gòu)形狀類(lèi)似于板狀物，高度比較高而厚度比較小，由于它要承受豎向和水平各種荷載，因此，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，就要嚴(yán)格把握好其高度和厚度的比例，對(duì)于比值在3之內(nèi)，進(jìn)而再參考柱體結(jié)構(gòu)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于比值在3-5之間的，要根據(jù)雙向受壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)行，從而來(lái)滿(mǎn)足其性能要求。

2.2 避免剪力墻與平面外梁相連

剪力墻的結(jié)構(gòu)主要是承載平面內(nèi)的荷載，而對(duì)于平面外的承載力一般都是比較小的，因此，在剪力墻的結(jié)構(gòu)中，如果和平面外梁相連則很容易就會(huì)造成墻肢向外彎曲的情況，為了避免外墻向外彎曲，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候就要特別注意不要與平面外梁相連，而如果剪力墻不能避免與平面外梁相連的時(shí)候，在對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就還要涉及相應(yīng)的保護(hù)措施，這樣當(dāng)兩者相連發(fā)生問(wèn)題的時(shí)候，也能夠很好的進(jìn)行處理和解決。

2.3 全面分析剪力墻所承載的作用力

剪力墻的作用主要是對(duì)建筑物中的各種荷載進(jìn)行承受，因此，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要對(duì)其所承受的各種作用力進(jìn)行全面的分析，從而來(lái)保證剪力墻結(jié)構(gòu)的性能符合使用的標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，首先要對(duì)墻體所承受的水平和垂直方向上的作用力要進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，并進(jìn)行相應(yīng)的安全性判斷和驗(yàn)證，然后，對(duì)于墻體的斜截面的承載力也要進(jìn)行分析和判斷，并驗(yàn)證它的穩(wěn)定性，同時(shí)，對(duì)于墻體所集中承受壓力的極限也應(yīng)該進(jìn)行分析，保證剪力墻的結(jié)構(gòu)合理性和穩(wěn)定性。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 剪力墻連梁鋼筋的配置

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須重視連梁的重要作用，充分發(fā)揮連梁相應(yīng)的作用，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員要全面掌握連梁在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的分布情況，對(duì)鋼筋進(jìn)行合理配置。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)制度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在配置連梁的過(guò)程中一定要按照水平方向的鋼筋進(jìn)行合理配置，一旦鋼筋配比過(guò)大，就直接導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)抗震性能減弱，威脅到人員的生命安全。在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，結(jié)合剪力墻墻體鋼筋的配置情況，提升剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.2 剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)

剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)在整個(gè)過(guò)程中起到了非常重要的作用，邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)可以有效提高構(gòu)件的穩(wěn)定性和延伸性，邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)包括：端柱和暗柱，因此要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)合理的配置邊緣構(gòu)件，只有這樣才能提升剪力墻的穩(wěn)定性。在邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要提高對(duì)設(shè)計(jì)流程的高度關(guān)注，認(rèn)真聽(tīng)取總工的指導(dǎo)意見(jiàn)，充分體現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與實(shí)用性。

3.3 剪力墻平面設(shè)計(jì)

在剪力墻平面設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要充分考慮剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，保持剪力墻的美觀性。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，認(rèn)真布置好平面，確保剪力墻平面對(duì)稱(chēng)，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度，避免出現(xiàn)彎曲變形的現(xiàn)象。針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剪力墻，必須要保證內(nèi)部與外部剪力墻之間的連貫性，確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行，管理人員根據(jù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及設(shè)計(jì)進(jìn)展，及時(shí)制定有效、可行的建筑結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)計(jì)操作規(guī)范，用規(guī)章制度約束員工的行為，禁止隨意更改設(shè)計(jì)，使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作有序進(jìn)行。要求相關(guān)操作人員在布置剪力墻結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)，必須自覺(jué)遵循對(duì)稱(chēng)原則，保證剪力墻結(jié)構(gòu)與其剛度的中心能夠重合，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)剪力墻在同一平面內(nèi)，及時(shí)將剪力墻拉直，在剪力墻穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，保證剪力墻結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)的總體走向一致，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)。

為了提高剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要采用單向墻體設(shè)計(jì)的方法，提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，降低成本，科學(xué)控制剪力墻結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，在剪力墻結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大的情況下，不但要增加剪力墻重力，還不能影響剪力墻的承載能力。自覺(jué)遵循剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，科學(xué)的計(jì)算出剪力墻的剛度，只有這樣才能保證剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到充分利用。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

4.1 連梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化

剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁設(shè)計(jì)是為了保證建筑結(jié)構(gòu)的剛度，以及減小建筑物的側(cè)移。但是，由于多種因素的影響，連梁設(shè)計(jì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)經(jīng)常會(huì)被制約。因此，在應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以進(jìn)一步加強(qiáng)連梁設(shè)計(jì)的使用。例如，可以在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中提前進(jìn)行內(nèi)力分析，并對(duì)連梁的剛力進(jìn)行相應(yīng)的折減計(jì)算，以此來(lái)盡可能避免連梁發(fā)生剪切性的破壞，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的剛度。

4.2 墻肢平面外彎矩的優(yōu)化

在建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到非對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與剪力墻的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)相悖。因此，總會(huì)使得一部分剪力墻形成平面外彎矩。在這種情況下，可以考慮設(shè)置暗柱或者將墻肢與連梁進(jìn)行鉸接或半剛接的設(shè)計(jì)，以此來(lái)增大剪力墻的平面外彎承載力，減少墻肢的平面外彎矩現(xiàn)象。

4.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

針對(duì)我國(guó)近幾年發(fā)生的地震，民眾對(duì)于建筑防震的要求是越來(lái)越高。這就使得剪力墻的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)也要發(fā)生相應(yīng)的改變，即在水平高度上，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能夠中斷，應(yīng)當(dāng)注意空間與側(cè)向荷載的相互影響，選取恰當(dāng)?shù)慕ㄖ牧?，更好的?yīng)對(duì)地震的發(fā)生。

4.4 剪力墻軟件的優(yōu)化

隨著科技的發(fā)展，社會(huì)正處于數(shù)字化的信息時(shí)代，作為建筑行業(yè)的主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也應(yīng)該利用專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)軟件來(lái)完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析。通過(guò)軟件的幫助，可以更好的儲(chǔ)存信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理，從而得出需要的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確又可靠，同時(shí)設(shè)計(jì)人員要注意計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的正確性，加以判斷后采用。

5 結(jié)束語(yǔ)

在城市高層建筑數(shù)量不斷攀升的今天，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的形式、使用安全性和使用效能都有了新的要求。而為了滿(mǎn)足人們的這種的需求，就要對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)及優(yōu)化原則、注意事項(xiàng)都能有一個(gè)全面而又清晰的認(rèn)知，不斷革新剪力墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)，從而有效提高建筑物的質(zhì)量，為高層建筑的使用功能的充分發(fā)揮提供有力保障。

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