剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用探討

1、<p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用探討</p><p>　　摘 要：剪力墻結(jié)構(gòu)因其具有靈活性、安全性等優(yōu)點在我國建筑行業(yè)應(yīng)用很廣泛，加快了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，本文對剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行探析，希望可以為后來建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及提高建筑的施工質(zhì)量作參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用 </p><p>　　

2、中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A </p><p>　　前言：隨著我國經(jīng)濟水平和現(xiàn)代技術(shù)的提高，我國城市化進程的加快，使得城市人口急劇增多，推動了我國房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，人們對于住房的要求也越來越多，剪力墻技術(shù)也就應(yīng)運而生了。目前，我國的建筑工程中，剪力墻結(jié)構(gòu)以其特有的整體性好、剛度大、側(cè)向變形小和抗震能力好等優(yōu)點在我國高層建筑中應(yīng)用的更為頻繁，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的地位越來越重要，并且影響力較

3、大。 </p><p>　　1、剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計 </p><p>　　1.1剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍 </p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)是指將原來建筑物中的框架結(jié)構(gòu)用鋼筋混凝土的墻板代替，以承擔(dān)結(jié)構(gòu)自身的豎向荷載和外部水平荷載（如風(fēng)荷載、水平地震作用等），具有較大的抗側(cè)剛度。但剪力墻必須依賴水平構(gòu)件為支撐，來保持平面外的穩(wěn)定。受建筑形式、用途和樓板經(jīng)濟跨度的限制，剪力

4、墻距一般為3至8米，所以剪力墻結(jié)構(gòu)主要適用于高層住宅、酒店等上部小開間建筑。由于剪力墻結(jié)構(gòu)具有較大抗側(cè)剛度和良好的抗震性能，故相對于同是鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)能應(yīng)用于更高層的建筑。 </p><p>　　1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的分類 </p><p>　　剪力墻一般可以分為整體墻、小開口整體墻、聯(lián)肢剪力墻、壁式框架四種。剪力墻類型可按洞口系數(shù)的大小來劃分: </p>&l

5、t;p><b>　　a=Ad/A </b></p><p>　　a為洞口系數(shù)；Ad為洞口總面積；A為不計洞口時剪力墻總面積。 </p><p>　　a<0.15,整體墻； </p><p>　　0.15≤a<0.3，小開口整體墻； </p><p>　　0.3≤a≤0.5，聯(lián)肢剪力墻； </p&g

6、t;<p>　　a＞0.5，壁式框架。 </p><p>　　1.3剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點 </p><p>　　水平荷載作用下，懸臂剪力墻的控制截面位于底部，受到剪力和彎矩的共同作用。剪力墻肢在剪力作用下產(chǎn)生剪切變形，而在彎矩作用下產(chǎn)生彎曲變形。隨著剪力墻高寬比 </p><p>　?。℉/bω）增大，彎曲變形在整體側(cè)移中所占的比例相應(yīng)增大。另外，隨著

7、剪力墻洞口系數(shù)的增大，其變形逐步由彎曲變形過渡到剪切變形。 </p><p><b>　　2、剪力墻的布置 </b></p><p><b>　　2.1平面布置 </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)中，平面方向剪力墻一般沿兩個主軸方向布置，特殊地，可根據(jù)實際建筑布局多個方向布置。避免單向布置剪力墻導(dǎo)致該方向剛度過大，二

8、另一方向（或其他方向）剛度不足的情況，特別是在抗震設(shè)計中，單向布置剪力墻將大大削弱剪力墻結(jié)構(gòu)整體的抗震能力。 </p><p>　　為了使結(jié)構(gòu)各項重要指標(biāo)（如最大層間位移、最大地震角等）符合規(guī)范要求，最好是將剪力墻的按照平面對稱的形式進行布置，以實現(xiàn)質(zhì)心與剛心接近或者是完全重合，以達到降低剪力墻扭矩的目的。 </p><p>　　在實際工程設(shè)計中，剪力墻布置不宜過多和過長。若剪力墻過多會使

9、結(jié)構(gòu)剛度和自重太大，不僅不符合經(jīng)濟要求，而且地震時產(chǎn)生地震作用力也隨之增大，給上部構(gòu)件和基礎(chǔ)設(shè)計帶來不便；而若剪力墻過長，便不能保證墻肢受彎矩控制，實際工程一般墻肢寬度在2~6米。 </p><p><b>　　2.2豎向布置 </b></p><p>　　剪力墻沿平面宜雙向?qū)ΨQ布置，同樣，沿高度方向剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免豎向剛度突變。因建筑要求或經(jīng)濟性考慮，

10、需要減小剪力墻厚度或?qū)挾葧r，應(yīng)盡量使剪力墻厚度（寬度）均勻變化，且墻體截面變化和混凝土等級變化錯開樓層。當(dāng)剪力墻開洞時，應(yīng)當(dāng)避免洞口疊合，因為錯洞墻上下不對稱，導(dǎo)致傳力不規(guī)則產(chǎn)生應(yīng)力集中。 </p><p>　　3、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個常見問題的分析 </p><p>　　在剪力墻設(shè)計時，還受到一些技術(shù)方面的限制，因此在設(shè)計過程中，一定要遵循這些限制的條件，能保證剪力墻設(shè)計和應(yīng)用向著科學(xué)化

11、、規(guī)范化的方向發(fā)展。 </p><p>　　3.1調(diào)整剪重比。 </p><p>　　為了保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《抗規(guī)》）5.2.5條和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）4.3.12條均給出了最小剪重比限值。 </p><p>　　實際工作中，往往在模型調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)剪重比不滿足的情況。《抗規(guī)》5.2.5條文說明中指

12、出“當(dāng)結(jié)構(gòu)底部的總地震剪力略小于本條規(guī)定而中、上部樓層均滿足最小值時，可采用下列方法調(diào)整：若結(jié)構(gòu)基本周期位于設(shè)計反應(yīng)譜的加速度控制段時，則各樓層均需乘以同樣大小的增大系數(shù)；若結(jié)構(gòu)基本周期位于反應(yīng)譜的位移控制段時，則各樓層i均需按底部的剪力系數(shù)的差值△λ0增加該層的地震剪力△FEki＝△λ0GEi；若結(jié)構(gòu)基本周期位于反應(yīng)譜的速度控制段時，則增加值應(yīng)大于△λ0GEi，頂部增加值可取動位移作用和加速度作用二者的平均值，中間各層的增加值可近似按

13、線性分布。” </p><p>　　根據(jù)條文，底部剪力略小于規(guī)范要求的時候，可以分三種情況調(diào)整： </p><p>　　第一平動周期小于等于特征周期Tg（位于反應(yīng)譜加速度控制段）； </p><p>　　VEki=α·λi·ΣGEi， </p><p>　　式中Veki為第i層剪力，α為放大系數(shù)α=λ/λ0，λ為最小剪重比

14、，λ0為底部剪力系數(shù)，λi為第i層剪力系數(shù)，ΣGEi為i層以上（含第i層）總重力荷載代表值。（公式各項意義下同） </p><p>　　第一平動周期大于特征周期5Tg（位于反應(yīng)譜位移控制段）； </p><p>　　Δλ0=λ-λ0，VEki=λi·ΣGEi +Δλ0·ΣGEi </p><p>　　第一平動周期大于特征周期Tg小于等于特征周期5

15、Tg（位于反應(yīng)譜速度控制段）。 </p><p>　　底部：VEk=α·λi·ΣGE，頂部： VEkn=GEn·[（α+1）·λn+Δλ0]·1/2 </p><p>　　而對于剪重比相差較大，結(jié)構(gòu)剛度偏小的情況可以適當(dāng)增大剪力墻的截面面積。 </p><p>　　3.2調(diào)整剪力墻連梁超限 </p>&

16、lt;p>　　在水平荷載作用下（如水平地震作用），剪力墻產(chǎn)生彎曲變形，連梁兩端產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時連梁端部內(nèi)力對剪力墻起到約束作用，改善了墻體的受力狀態(tài)。限制連梁承載力超限，是為了保證在地震時連梁不出現(xiàn)脆性破壞，先于剪力墻屈服。因為連梁跨高比較小，而兩端剪力墻剛度大，所以在水平地震作用下的內(nèi)力很大，連梁超限是指連梁截面剪力設(shè)計值超出規(guī)范要求，實質(zhì)是剪壓比超限。 </p><p>　　《高規(guī)》7

17、.2.2條第二款規(guī)定地震設(shè)計狀況： </p><p>　　跨高比大于2.5的連梁：V≤0.2βcfcbh0/γRE </p><p>　　跨高比不大于2.5的連梁：V≤0.15βcfcbh0/γRE </p><p>　　根據(jù)規(guī)范，連梁剪壓比需要滿足a=V/βcfcbh0≤t，僅從公式上看，要使連梁不超限，可以增大連梁截面和提高混凝土強度等級。但連梁截面增大會使其剛

18、度增大，其承受的內(nèi)力也隨之增大，即剪力V也增大，如此一來，剪壓比未必能滿足；而單方面提高連梁混凝土強度等級不太現(xiàn)實。以下列出實際工程常用的幾種連梁超限處理方法： </p><p><b>　　彎矩調(diào)幅。 </b></p><p>　　《高規(guī)》5.2.1條指出“高層建筑結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)計算時，可對剪力墻連梁剛度予以折減，只見系數(shù)不宜小于0.5?！眲偠日蹨p是在實際工程中最

19、常用的方法。因為連梁剪力V=ML+MR/l（式中ML、MR為連梁左右兩端彎矩，l為連梁跨度），人為削弱連梁的剛度，使其受彎能力減弱，亦就使連梁鋼筋屈服先于混凝土壓碎，避免脆性破壞，保證連梁的延性。 </p><p><b>　　增大洞口尺寸。 </b></p><p>　　同理，若剪力墻剛度足夠，工程允許的情況下可以適當(dāng)增大結(jié)構(gòu)洞口尺寸（即連梁跨度），也可以減小連梁剪

20、力，結(jié)構(gòu)洞口與建筑洞口相差部分用砌體砌筑。 </p><p><b>　　4、結(jié)束語 </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)受力情況十分復(fù)雜，鑒于理論體系不完善和缺乏相關(guān)試驗數(shù)據(jù)的支持，以上內(nèi)容僅基于淺薄的專業(yè)知識和有限的工程經(jīng)驗提出的，亟待同行指正。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)剪力墻的受力特性和規(guī)范要求的進行布置，使建筑結(jié)構(gòu)滿足剪力墻設(shè)計的各項標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)

21、計的科學(xué)性、經(jīng)濟性。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ3—2010. </p><p>　　[2]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB5001l— 2010. </p><p>　　[3]趙守勇.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].煤炭技術(shù)，2011 (09).