剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

胡朝峰

摘要：對于從事高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師來說，只有了解剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和技術(shù)，才能充分了解其要點。 并通過吸收在設(shè)計現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)方面的成功經(jīng)驗，考慮經(jīng)濟性、結(jié)構(gòu)合理性和結(jié)構(gòu)抗震安全性等諸多因素，與建筑師和設(shè)計師合作，設(shè)計更經(jīng)濟、更合理的高層結(jié)構(gòu)體系。

關(guān)鍵詞：剪力墻;結(jié)構(gòu);建筑;設(shè)計

近年來，建筑技術(shù)突飛猛進，新型建筑結(jié)構(gòu)也不斷創(chuàng)新。 在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用效果更加明顯，剪力墻的應(yīng)用更加突出。 在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際應(yīng)用中，應(yīng)考慮剪力墻應(yīng)用的利弊。

一、建筑剪力墻布置

1.建筑剪力墻布置原則

建筑物剪力墻的高度和寬度通常比較大和薄，墻體的受力水平剪力、彎矩和豎向壓力的影響。建筑物的剪力墻必須能夠承受地震和風(fēng)的切割，因此結(jié)構(gòu)必須滿足非彈性變形和防止脆性剪切破壞，剪力墻的設(shè)計類型盡可能采用延性彎曲型。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)類別

墻的受力特性和受力分布的加固和施工。整體墻包括山墻、魚骨結(jié)構(gòu)雕塑墻和小鏤空墻;連接墻是由梁連接的剪力墻。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算是校核剪力墻豎向截面的承載力和剪力墻傾斜截面的剪力。在校核計算時，需要對剪力墻的整個結(jié)構(gòu)進行分析。根據(jù)剪力墻的水平力和垂直力得到剪力墻的浮力。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的基本定義

剪力墻也稱為抗震墻結(jié)構(gòu)或墻體。 高層建筑對墻體的主要承重或地震作用不宜采用剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)與管壁（或剪力墻）可形成剪力墻結(jié)構(gòu)。 模態(tài)受地震影響，傾覆力矩小于總地震傾覆力矩的50%。 當(dāng)墻體較低時，第一地震矩模態(tài)小于地震總地震矩的15%～40%，可用作一般剪力墻結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

1.平面結(jié)構(gòu)的布置

經(jīng)過研究結(jié)果分析，由于各種建筑結(jié)構(gòu)布置的不對稱，剪力墻的結(jié)構(gòu)布置也必須經(jīng)多次實驗試算。除剪力核心筒外，其余最大剪力墻體的布置分散、均勻;且盡量沿墻體周邊方向布置，以利于增強建筑抗震耐扭控制效果，查閱質(zhì)量計算分析結(jié)果，扭轉(zhuǎn)速度為主的第一白振滾動周期與平以滾動扭轉(zhuǎn)為主的第二白振滾動周期比值之比為0.75，各層最大剪力水平滾動位移與剪力層間水平位移量的比值不應(yīng)得大于1.4，均不能滿足建筑平面布置及抗震控制層抗扭的基本要求，在一些建筑平面不規(guī)則的大型高層建筑中，重心和墻體結(jié)構(gòu)的剛度與重心的剛度重疊，重心橫向位移過大，墻體大發(fā)生大地震時橫向，如果施加扭轉(zhuǎn)或外力，會受到很大的影響，但破壞是嚴重的，所以在設(shè)計和施工時，使這兩個剛度中心不匹配。

2.豎向結(jié)構(gòu)的布置

由于承受豎向力的構(gòu)件的過渡容易引起高層建筑豎向剛度的急劇變化，因此在發(fā)生地震時會成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)。在垂直結(jié)構(gòu)布置中，樓層的人體空間必須有足夠的剛度。延展性和強度一般在以下幾個方面加強和改進：力傳遞過程中，變形層的變形構(gòu)件應(yīng)簡單直接，盡量避免變形輔助梁和水平多級變形施加于墻體變形梁和中間柱的豎向荷載與其他柱子相比，最好不要設(shè)計門洞;在過渡樓板的下部，加強剪力墻和框架柱的剛度。

四、建筑大面超長剪力墻結(jié)構(gòu)處理

目前，很多大型建筑中用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土上的超剪力墻主體結(jié)構(gòu)的建筑伸縮口裂縫都已經(jīng)超過了設(shè)計規(guī)范化的設(shè)置，在超長力墻結(jié)構(gòu)的使用情況下，設(shè)計師自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)伸縮口裂縫越來越大，這是一個設(shè)計問題，如果遇到超長結(jié)構(gòu)，最好安裝溫度膨脹節(jié)，并盡可能在規(guī)范的設(shè)定范圍內(nèi)進行設(shè)計。這是因為1.剪力墻結(jié)構(gòu)太長，在溫度變化大時，混凝土剪力墻收縮，剪力墻容易變形。2.建筑物的剪力墻體量巨大，受結(jié)構(gòu)變形和裂縫影響的因素很多，如果過長，需要安裝溫度膨脹縫，防止大面積變形。3.隨著施工所用混凝土的收縮，剪力墻結(jié)構(gòu)過長引起裂縫的因素也隨之減少。4.隨著建筑泵送混凝土，水泥用量增加，剪力墻結(jié)構(gòu)收縮增大，開裂的必然性加劇。

五、建筑的剪力墻的抗震設(shè)計

1.控制結(jié)構(gòu)上的水平位移

首先我們應(yīng)該使建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部水平平均位移能夠滿足《建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》文件中的一條有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平的平均位移的最小限值的有關(guān)規(guī)定。

2.控制地震力

在一些地震時的物理計算系數(shù)值比較小的實際情況下，有時候 建筑也還是會可能出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的主體頂點底部位移剪力滿足要求的一些物理假象，所以，只有底部的位移剪力在合理的系數(shù)要求的測量范圍內(nèi)，對頂點位移和底部內(nèi)力以及底部配筋的使用情況及時做一些檢查才會具有重要意義，規(guī)范的方法規(guī)定底部剪力墻的位置結(jié)構(gòu)的底部的位移剪力要在系數(shù)的要求范圍內(nèi)就可以有效防止底部剪力過小。

六、設(shè)計剪力墻過程中需要注意的問題

1.軟件運用問題

設(shè)計剪力墻的工作人員也需要了解軟件各個參數(shù)的實際含義。 只有這樣才能合理設(shè)置參數(shù)。 此外，實際項目的建設(shè)不能完全依賴于計算機計算的結(jié)果。 不能因為部分計算結(jié)果有問題就認為所有結(jié)果都是錯誤的，需要在實際軟件應(yīng)用中找出錯誤原因，逐步積累經(jīng)驗教訓(xùn)，使結(jié)構(gòu)受力墻設(shè)計更安全、更合理。

2.結(jié)構(gòu)細部的構(gòu)造措施

雖然這類建筑的墻體剪力墻需要具有很好的運動抗震和側(cè)力控制性能，但是由于地震的總體運動過程存在很大的不確定性因素，我們就需要通過重新設(shè)計建筑剪力墻，以不斷提高其建筑總體的運動抗震控制性能，特別是對地震控制的薄弱層要采取有效的抗震措施，使其墻體不會因為發(fā)生地震而造成重大損害。在這種強大的底部地震剪應(yīng)力的相互作用下，建筑的底部剪力墻很是有可能就會發(fā)生一個整體的彎曲或者變形，尤其這就是底部外圍的小剪力墻肢很是有可能因其橫截面積過小和強大的底部扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力相互作用而使其發(fā)生嚴重的變形損壞，對建筑原有的底部翹曲墻體變形也會造成更大的地震能量影響，建筑的水平面的底部外緣可能會逐漸出現(xiàn)一字型的弧形裂縫，然后這就是在對角點中心處的剪力墻肢，其中的破壞也是最為嚴重的。所以，我們一定必須要不斷采取有效的技術(shù)手段措施來不斷提高建筑剪力墻的墻體抗震沖擊能力。

結(jié)束語

框架支撐剪力墻已廣泛應(yīng)用于商業(yè)建筑，取得了前所未有的科學(xué)高度和技術(shù)成就，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜的抗震力學(xué)性能給建筑抗震力學(xué)性能研究留下了很大的技術(shù)提升發(fā)展空間。在進行轉(zhuǎn)換層設(shè)計和施工時，嚴格按照本文提到的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，特別是抗震結(jié)構(gòu)的要求，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)換層附近的結(jié)構(gòu)水平要求，提高整體抗震能力，使剪力墻結(jié)構(gòu)可以更好地用于高層建筑。

參考文獻

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