淺析建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文從剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念說起，結(jié)合筆者的具體工作實(shí)踐，就剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號： </p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的

2、提高，城市的高樓化趨勢不可動(dòng)搖，高層建筑將會(huì)快速發(fā)展，所以剪力墻結(jié)構(gòu)會(huì)得到更多的運(yùn)用。剪力墻的抗震性好，造價(jià)相對低廉這就給剪力墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了更好的準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)人員在對剪力墻的設(shè)計(jì)的時(shí)候要從各方面對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其方案水平，在滿足各方面的要求的時(shí)候使建筑物更加安全可靠。 </p><p><b>　　1 剪力墻的概念 </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)是用

3、鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，是用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)。高層結(jié)構(gòu)的建筑大量使用這種結(jié)構(gòu)。剪力墻截面有以下特點(diǎn)：墻肢長度和其厚度比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于；承載力和平面外剛度都比較??；自身平面的承載力和剛度都比較大。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，墻即要承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩，還要承受豎向壓力。墻體在彎矩、剪力和軸力的共同作用下，它受到的水平作用的時(shí)候就像懸臂深梁嵌固在基礎(chǔ)的底

4、部。剪力墻在風(fēng)荷載或者地震的作用下，一方面要滿足其剛度要求，另一方面還要滿足非彈性變形重復(fù)作用而出現(xiàn)的能量消耗、延性等要求，同時(shí)還要控制結(jié)構(gòu)即使開裂也不會(huì)倒塌。 </p><p><b>　　2 剪力墻的分類 </b></p><p>　　剪力墻因?yàn)榭锥吹膯栴}受力狀況和特點(diǎn)都會(huì)不同，其變形狀態(tài)和內(nèi)力分布都會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)其開洞的情況可以分為實(shí)體墻、整體小開口剪力墻、雙

5、肢或多肢剪力墻、壁式框架等。 剪力墻結(jié)構(gòu)主要可以分為四類 ，而分類的依據(jù)則是剪力墻是否開洞及其開洞的大小。 </p><p>　　1.2.1 實(shí)體墻或者截面剪力墻不開洞或者開洞的面積小于15%，這種剪力墻的變形主要為曲型，其就像一個(gè)整體的懸壁墻，在整個(gè)墻肢的高度上，彎矩圖既沒有彎點(diǎn)，也不會(huì)發(fā)生突變； </p><p>　　1.2.2 整體小開口剪力墻。雖然這種剪力墻的開口比較小，但是其開洞

6、面積已經(jīng)大于 15%。整個(gè)剪力墻的變形主要為彎曲型，但是整個(gè)墻肢的高度基本上沒有存在反彎點(diǎn)，彎矩圖的主要位置發(fā)生了突變 ； </p><p>　　1.2.3 雙肢或多肢剪力墻。這種剪力墻一般開口較大，或者其洞口成列分布。雖然在開口上與整體小開口剪力墻不同，但是它們的受力特點(diǎn)卻十分類似 ； </p><p>　　1.2.4 壁式框架。這種剪力墻洞口尺寸很大，連梁線剛度和墻肢線的剛度比較接近，

7、其整個(gè)受力墻的變形則為剪切型，受力特點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)相似。其在大多數(shù)高層建筑的樓層中會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，彎矩圖在樓層的地方也會(huì)產(chǎn)生突變。 </p><p>　　3 剪力墻設(shè)計(jì)的原則 </p><p>　　對剪力墻的設(shè)計(jì)要做到安全、經(jīng)濟(jì)合理，所以在設(shè)計(jì)的過程中除了對位移限制值的要求外，還要充分發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)中各抗側(cè)力構(gòu)件的作用。在剪力墻數(shù)量的設(shè)計(jì)的時(shí)候，位移限制值要滿足規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)盡量減少剪力墻數(shù)量，

8、但應(yīng)滿足在基本振犁地震作用下，剪力墻部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的一半。 </p><p>　　3.1 樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在設(shè)計(jì)時(shí)候要盡量減少剪力墻的布置，最好設(shè)計(jì)為大開間剪力墻布置方案，來達(dá)到比較理想的側(cè)向剛度結(jié)構(gòu)，樓層的最小剪力系數(shù)接近規(guī)范的極限值，但是這要滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過40％。這樣在減輕結(jié)構(gòu)自重的時(shí)候降低地震作用帶來的危害

9、而且造價(jià)方面可以減少。 </p><p>　　3.2 樓層層間最大位移與層高之比的調(diào)整原則。規(guī)范規(guī)定最大的彈性層間位移在多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層計(jì)算的時(shí)候，可以不除去結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。由此可以看出，樓層間的扭轉(zhuǎn)和剪切變形對于一般的高層建筑是重點(diǎn)考慮的方面。豎向構(gòu)件的多少?zèng)Q定著剪切變形的控制，但是即使構(gòu)件的數(shù)量足夠多但是布置不合理，扭轉(zhuǎn)變形就會(huì)過大，仍然達(dá)不到層間位移

10、的要求。所以，高層建筑能僅僅根據(jù)層問位移不夠不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度，而應(yīng)盡可能使扭轉(zhuǎn)變形最小。 </p><p>　　3.3 剪力墻連梁超限的調(diào)整原則。剪力墻的連續(xù)梁的跨高比小于2.5可能會(huì)出現(xiàn)彎矩和剪力超過規(guī)范的極限規(guī)定，所以其跨高比一般不小于2.5。規(guī)范規(guī)定連續(xù)梁不應(yīng)拆減在跨高比不超過5的時(shí)候。在跨高比在5到6的時(shí)候，連續(xù)梁剛度也必須拆減，否則可能導(dǎo)致彎矩和剪力超過極限值。這點(diǎn)如果能在具體工程設(shè)計(jì)的時(shí)候

11、能有效利用，工程造價(jià)會(huì)降低很多。 </p><p>　　4 剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體配筋 </p><p>　　剪力墻面積比較大，所以其配筋影響這結(jié)構(gòu)的安全哦工程造價(jià)。對于剪力墻的配筋一般是豎向鋼筋放在內(nèi)，外部鋼筋放在外，只要能滿足計(jì)算哦規(guī)范的要求就行。對于地下部分的剪力墻的配筋基本上要承受土壓、水壓等產(chǎn)生的側(cè)向壓力的作用，對于其配筋要通過計(jì)算來確定。在這種情況下，將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，

12、豎向鋼筋放在外側(cè)來增大計(jì)算墻體有效高度。對于地下部分剪力墻鋼筋的保護(hù)就依據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》中對這方面的規(guī)定即可。 </p><p><b>　　5 剪力墻設(shè)計(jì) </b></p><p>　　剪力墻受豎向荷載的作用比較大，其豎向荷載一般是結(jié)構(gòu)的自重和樓面的荷載作用產(chǎn)生的。豎向荷載在墻肢內(nèi)產(chǎn)生軸力，在連續(xù)梁內(nèi)產(chǎn)生彎矩，這時(shí)候可以按其受力面積進(jìn)行計(jì)算即可。如果在水平

13、荷載的作用下，剪力墻的受力情況可以按二維平面來分析，在對其精確的計(jì)算的時(shí)候就按平面問題計(jì)算。其計(jì)算的工作量很大。但是在工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，對于不同類型的剪力墻受力特點(diǎn)可以對其進(jìn)行簡化計(jì)算。在水平力作用下，整體墻的截面彎矩和剪力可以按照懸臂構(gòu)件來計(jì)算。小開口整體墻雖然因?yàn)槎纯谟绊懚霈F(xiàn)墻肢間應(yīng)力不再按直線分布，但是產(chǎn)生的影響也不是很大，所以仍然可以按整體墻計(jì)算基礎(chǔ)上對其進(jìn)行修改即可。壁式框架可以簡化為帶剛域的框架，用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算。聯(lián)

14、肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成，可采用連續(xù)化方法近似計(jì)算。 </p><p>　　對于框支剪力墻和開有不規(guī)則洞口的剪力墻相對有點(diǎn)復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。剪力墻結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下的變形規(guī)律是不同的，剪力墻的側(cè)移曲線是彎曲型的而框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線是剪切型的，剪力墻的側(cè)移曲線凸向原始位置而框架結(jié)構(gòu)則是凹向原始位置。在框剪結(jié)構(gòu)中，在相同的高度時(shí)候其側(cè)移也基本上相同。這就使框剪結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線不是

15、彎曲和剪切型，而是彎剪混合型?？蚣艚Y(jié)構(gòu)的頂部側(cè)移比純剪力墻結(jié)構(gòu)小些，比純框架結(jié)構(gòu)大些。而在其底部側(cè)移則是比純剪力墻結(jié)構(gòu)的大些，比純框架要小些?？蚣芎图袅Σ坏黄鸪袚?dān)外部荷載，而且保持變形協(xié)調(diào)還存在著相互作用?？蚣芎图袅χg協(xié)同工作，共同達(dá)到承受各方面荷載的作用。 </p><p><b>　　6 結(jié)束語 </b></p><p>　　現(xiàn)在城市在快速發(fā)展，高層建筑已

16、是城市建設(shè)和生活的主流。剪力墻結(jié)構(gòu)是不可缺少的構(gòu)件。剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著豎向和水平荷載，具有良好的抗震和抗風(fēng)性，其很適合高層建筑的使用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 蘇紹堅(jiān).住宅樓剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].核工程研究與設(shè)計(jì),2008,（01）. </p><p>　　[2] 吳繼成.高層框

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