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

朱強(qiáng)　高樂(lè)

摘要：隨著建筑設(shè)計(jì)架構(gòu)程度的提高，建筑設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，考慮到墻體結(jié)構(gòu)建筑是一種新的建筑形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)必然是不足的，因此本文通過(guò)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并闡述了剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用，希望對(duì)促進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做出積極貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);剪力墻結(jié)構(gòu);應(yīng)用

剪力墻已成為建筑工程結(jié)構(gòu)中的一種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，具有提高建筑結(jié)構(gòu)性能和優(yōu)化質(zhì)量的功能的作用。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，剪力墻結(jié)構(gòu)以及目前大多數(shù)剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在一些缺點(diǎn)，因此我們需要給剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析，為建筑加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)概述

所謂的剪力墻結(jié)構(gòu)工程，實(shí)際上是指利用剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造和使用，與其他建筑結(jié)構(gòu)相比，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)越，不僅有效地提高了抗震建筑水平，而且還滿足了較大程度的空間設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，降低了工程造價(jià)。剪力墻結(jié)構(gòu)目前廣泛用于高層建筑，為高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用于低矮建筑物時(shí)，建筑物必須承受大多數(shù)壓力彎曲的結(jié)構(gòu)，上限公差是限制剪切力是造成結(jié)構(gòu)受損的主要原因。當(dāng)用于高層建筑時(shí)，同時(shí)承受彎曲的結(jié)構(gòu)可以承受較大的力，這種力分布模式可以充分減小剪力結(jié)構(gòu)、張力量和剪力墻，大大提高了墻的使用安全性，使整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)得到改善。此外，當(dāng)建筑物發(fā)生地震，結(jié)構(gòu)承受垂直載荷時(shí)，剪力墻可以承受大量水平剪切力，同時(shí)還可以改變建筑結(jié)構(gòu)的橫截面積，有效地抵抗地震，大大減少力量和作用，以節(jié)省空間。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，剪力墻的高度和寬度略大，并且與圓柱結(jié)構(gòu)相似。首先在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)采取建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)的高度、寬度、跨度等進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析和計(jì)算，考慮到所有要素后最終確定設(shè)計(jì)方案。其次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)際設(shè)計(jì)中，從平面看，剪力墻結(jié)構(gòu)極其堅(jiān)硬，承載能力強(qiáng)，同時(shí)降低了平面外剛度和承載力。鑒于這一情況，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，往往會(huì)對(duì)平面剪切剛度和承載力進(jìn)行估算，但是針對(duì)墻體結(jié)構(gòu)制定了相應(yīng)的防護(hù)措施，剪力墻結(jié)構(gòu)保護(hù)整體性能避免了變形。剪力墻結(jié)構(gòu)由于受到外部影響，反過(guò)來(lái)又危及建筑工程的質(zhì)量和安全，

三、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)是指用含有鋼筋的混凝土板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的框架梁和柱，并對(duì)建筑物的水平力進(jìn)行有效控制，以確保建筑物的穩(wěn)定性。剪力墻結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，包括以下幾個(gè)方面：第一，穩(wěn)定性高。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，通常使用包含鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的框架柱相比，其具有更好的整體性能，具有良好的支撐效果并且大大提高了建筑物的穩(wěn)定性。第二，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。由于結(jié)構(gòu)剪力墻使鋼筋混凝土更多地使用，因此不需要更多的鋼材料，減少了鋼材料的數(shù)量，進(jìn)行一些成本節(jié)約，為公司創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。第三，外觀更好。剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的橫向剛度，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，因此可以提供廣泛的應(yīng)用，滿足不同人群對(duì)建筑美學(xué)的需求。第四，連續(xù)性好。墻體結(jié)構(gòu)確保了建筑物的額外穩(wěn)定性，同時(shí)也起到了隔斷的作用，分為建筑物的不同區(qū)域，因此，建筑物同時(shí)區(qū)分建筑物的不同剪切區(qū)域也起到了一定的作用，達(dá)到連續(xù)性的目的。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用的原則

（一）設(shè)定土壤最小剪切系數(shù)的原則

在規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)遵循原則，以盡量減少土壤之間的剪切系數(shù)。為確保建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)良抗震性能，出于安全考慮，確保地震剪切力的最小土層水平大于建筑結(jié)構(gòu)的地面。在設(shè)計(jì)中，要考慮到最小化剪切力，盡可能增加房間的空間，設(shè)計(jì)合適的結(jié)構(gòu)且具有橫向剛度，給出剪力系數(shù)，要考慮到最小設(shè)計(jì)樓層。此外，設(shè)計(jì)人員必須盡量減少設(shè)計(jì)中建筑物的重量，降低項(xiàng)目成本并提高建筑物的抗震能力。

（二）不同樓層之間的結(jié)構(gòu)調(diào)整原則

控制土壤之間的扭轉(zhuǎn)和剪切變形是設(shè)計(jì)過(guò)程的核心。在構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，不同樓層高度比之間的最大位移應(yīng)根據(jù)垂直元件的設(shè)計(jì)進(jìn)行布置，一旦鏈節(jié)布置不合理，應(yīng)用于樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形就會(huì)增大，導(dǎo)致偏移。高層建筑的設(shè)計(jì)原則是盡量減少扭轉(zhuǎn)變形，而不是盲目地?cái)U(kuò)大垂直設(shè)計(jì)。如果不滿足僅一個(gè)層間位移方向，則可以在結(jié)構(gòu)方向上適當(dāng)?shù)販p小元件的剛度，從而實(shí)現(xiàn)減小剪切的重量比，進(jìn)行更好的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（三）剪力墻計(jì)算原則

針對(duì)高強(qiáng)建筑物剪力墻的設(shè)計(jì)，大多將振型分解反應(yīng)譜法作為主要計(jì)算方法，將SATWE軟件作為處理和分析數(shù)據(jù)的主要軟件，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要對(duì)抗震設(shè)防烈度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，還需要充分考慮到不同水平地震作用方向?qū)袅Y(jié)構(gòu)鋼度造成的影響，制定針對(duì)剪力墻水平扭轉(zhuǎn)的預(yù)防方案。同時(shí)參照相關(guān)規(guī)范的要求對(duì)各個(gè)部分的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。如下結(jié)果：連梁剛度折減系數(shù)為0.8-0.6，其中地震作用下取0.6，風(fēng)荷載作用下取0.8。

五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

（一）改進(jìn)剪力墻的設(shè)計(jì)

在建筑工程中，剪力墻結(jié)構(gòu)具有平衡效果。在設(shè)計(jì)剪力墻設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須采取有效措施，展示剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用，有效降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本，同時(shí)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的質(zhì)量。為此，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況和建筑要求，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，完善建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃，體現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的價(jià)值。此外，設(shè)計(jì)師應(yīng)注意工程造價(jià)，選擇合適的建筑材料，并確保原材料符合剪力墻要求。在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，調(diào)整剪力墻的長(zhǎng)度比，并設(shè)置適當(dāng)?shù)亩矗O(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)募袅﹂L(zhǎng)度，以確保整體的協(xié)調(diào)。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)的精確定位

在建筑工程中，為了充分利用剪力墻結(jié)構(gòu)，改善剪力墻布置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員要在結(jié)構(gòu)布局和結(jié)構(gòu)布置的垂直平面上工作。在基于剪切平面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者必須確定剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)心，并使剪力墻變直?？偟膩?lái)說(shuō)，在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，不應(yīng)過(guò)于繁瑣復(fù)雜，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和原則必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，確保足夠的剪切剛度，堅(jiān)持結(jié)構(gòu)要求，充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的作用。

（三）剪力墻擴(kuò)展部分的科學(xué)處理

剪力墻結(jié)構(gòu)本身具有許多優(yōu)點(diǎn)：在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)者必須充分考慮剪力墻結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展。剪力墻結(jié)構(gòu)的可伸長(zhǎng)性與整體結(jié)構(gòu)性能密切相關(guān)。通常，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)師將設(shè)計(jì)出與墻的整體性能和質(zhì)量相關(guān)的高輪廓結(jié)構(gòu)。為此，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和實(shí)際條件調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以避免由于缺乏詳細(xì)的加工而導(dǎo)致整體質(zhì)量的損害。如果墻體的長(zhǎng)度過(guò)小，如果經(jīng)過(guò)時(shí)間段彎曲，容易出現(xiàn)裂縫，而整體墻體支撐力的質(zhì)量與剪切加固有關(guān)。鑒于這種情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束后進(jìn)行有效的檢查，以改變長(zhǎng)壁的形狀。

六、結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但由于此區(qū)域內(nèi)沒(méi)有剪力墻設(shè)計(jì)的指示，導(dǎo)致許多細(xì)節(jié)只能根據(jù)設(shè)計(jì)師的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。但要根據(jù)不同的分類，根據(jù)設(shè)計(jì)師自己的需要和特點(diǎn)來(lái)選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，不要盲目使用剪力墻結(jié)構(gòu)。只有這樣才能保證建筑的質(zhì)量，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，構(gòu)建和諧社會(huì)。

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作者簡(jiǎn)介：朱強(qiáng)，男（1985.08），本科（學(xué)士），工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

高樂(lè)，男（1986.03），研究生（碩士），工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。