結(jié)構設計中剪力墻的設計與分析

1、結(jié)構設計中剪力墻的設計與分析    【摘要】: 剪力墻在建筑中具有結(jié)構剛度大、整體好、抗震性強等特點而被廣泛應用到建筑結(jié)構設計中。剪力墻在應用中具有很多優(yōu)點，得到了開發(fā)商和業(yè)主的普遍歡迎。文章介紹了剪力墻結(jié)構設計中的基本概念及其分類，分析了剪力墻結(jié)構的變形及受力特點，探討了高層建筑剪力墻結(jié)構設計的要點。 【關鍵詞】：結(jié)構設計；剪力墻；設計；分析 中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： 引言 隨著當前建筑結(jié)構的不斷發(fā)展，剪力墻在建筑設計中應用不斷的增加，成為當前建筑結(jié)構設計的重要形式。隨著當前人們對建筑要求的不斷提高，原來普通框架結(jié)構的露梁露柱、

2、普通剪力墻結(jié)構在當前建筑結(jié)構設計中由于其空間的限制已經(jīng)無法滿足當前人們對建筑設計的要求。于是在原有剪力墻的基礎上，吸收了框架結(jié)構的優(yōu)點，逐步的形成了當前剪力墻結(jié)構體系，成為當前人們對建筑結(jié)構設計要求的新形式。 一、剪力墻結(jié)構設計中的基本概念及其分類 1、剪力墻結(jié)構的基本概念 剪力墻高和寬尺寸都比較大，但是其厚度卻非常小，這就決定了剪力墻的幾何特征和受力形態(tài)。其幾何特征類似于板，但是受力形態(tài)卻和柱子驚人的相似，但是在比值上與柱子有著一定的區(qū)別。在剪力墻的結(jié)構中，墻是一個平面結(jié)構，它承受著豎向壓力和其平面作用下的水平剪力的雙重力量。地震作用和風載下剪力墻僅僅滿足剛度強度是遠遠不夠的，其還必須滿足非

3、彈性變形反復循環(huán)下的延性和能量消耗和控制結(jié)構斷裂卻不倒的要求。所以，在剪力墻的設計中要求將其設計成延性彎曲型； 2、剪力墻結(jié)構的分類 剪力墻結(jié)構主要可以分為四類，而分類的依據(jù)則是剪力墻是否開洞及其開洞的大小。 （1）實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，其就像一個整體的懸壁墻，在整個墻肢的高度上，彎矩圖既沒有彎點，也不會發(fā)生突變； （2）整體小開口剪力墻。雖然這種剪力墻的開口比較小，但是其開洞面積已經(jīng)大于15%。整個剪力墻的變形主要為彎曲型，但是整個墻肢的高度基本上沒有存在反彎點，彎矩圖的主要位置發(fā)生了突變； （3）雙肢或多肢剪力墻。這種剪力墻一般開口

4、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卻十分類似； （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，其整個受力墻的變形則為剪切型，受力特點與框架結(jié)構相似。其在大多數(shù)高層建筑的樓層中會出現(xiàn)反彎點，彎矩圖在樓層的地方也會產(chǎn)生突變。 二、剪力墻結(jié)構的變形及受力特點 1、變形特點 在水平荷載作用下，框架結(jié)構的側(cè)向變形曲線以剪切型為主，而剪力墻的變形則以彎曲型為主。由于兩者是受力性能不同的兩種結(jié)構，因而兩者之間需要通過樓板的協(xié)同工作。由于樓板平面內(nèi)剛度很大(計算中假定為無限剛性)，因此在同一樓板處必有相同的位移，這就形成了框架剪力墻結(jié)構

5、特有的變形曲線，呈反S形的彎剪型變形曲線。 框架下部位移增長迅速，上部增長較慢，剪力墻則與之相反。在框架剪力墻結(jié)構下部，側(cè)移較小的剪力墻對框架提供幫助，墻把框架向左邊拉，框架剪力墻的側(cè)移比框架單獨側(cè)移小，比剪力墻單獨側(cè)移大；而上部，框架又可以對剪力墻提供支持，即框架把墻向左邊推，其側(cè)移比框架單獨側(cè)移大，比剪力墻單獨側(cè)移小。最終框架剪力墻結(jié)構的側(cè)移大大減小，且使框架和剪力墻中內(nèi)力分布更趨合理。 2、受力特點 剪力墻的側(cè)移剛度遠大于框架，因此剪力墻分配到的剪力也將遠大于框架。由于上述變形的協(xié)調(diào)作用，框架和剪力墻的荷載和剪力分布沿高度在不斷調(diào)整?？蚣芙Y(jié)構在水平力作用下，框架與剪力墻之間樓層剪力的分配

6、比例和框架各樓層剪力分布情況隨著樓層所處高度而變化，與結(jié)構剛度特征值直接相關?？蚣艚Y(jié)構中的框架底部剪力為零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而純框架最大剪力在底部。因此，當實際布置有剪力墻(如：樓梯間墻、電梯井道墻、設備管道井墻等)的框架結(jié)構，必須按框架結(jié)構協(xié)同工作計算內(nèi)力，不應簡單按純框架分析，否則不能保證框架部分上部樓層構件的安全。 三、高層建筑剪力墻結(jié)構設計的要點 框架柱、樓板、剪力墻、梁這四種是高層建筑中最重要的也是最主要的受力構件。其中由于剪力墻是屬于豎向構件，高層建筑整個豎向結(jié)構的荷載，以及大部分的水平荷載都是由剪力墻承受的，因此，在高層建筑的抗側(cè)力剛度中剪力墻是最主要的構

7、建，這樣的受力結(jié)構也就形成了高層建筑的剪力墻的體系。 1、剪力墻的連梁要點 高層建筑剪力墻結(jié)構設計的要點有剪力墻的連梁超筋處理，剪力墻結(jié)構中的連梁超筋的剪切變形是最為敏感的，連梁超筋是屬于剪力墻結(jié)構設計中最重要的要點。 （1）剪力墻的特點之一就是具有抗震的能力，因此，在剪力墻中的連梁剪力和剪力墻中連梁的彎矩都必須要做到可以隨時進行塑性調(diào)幅的要點。 （2）剪力墻連梁的要點有要盡可能的、有效的、合理的減少剪力墻連梁的截面高度。 （3）剪力墻連梁的要點有當剪力墻的連梁的破壞達到對承受的豎向荷載沒有什么明顯的影響的時候，那么，此時則可以當大震作用時，這個剪力墻連梁可以不需要一起進行工作，將這個剪力墻連

8、梁按照獨立的墻肢對其進行第二次的多遇地震作用的結(jié)構分層分析，其中墻肢應該按照兩次計算所得的較大內(nèi)力進行配筋的合理的、有效的計算。 2、剪力墻的定位 高層建筑剪力墻結(jié)構設計要點有剪力墻的定位是否合理、科學。要想進行有效的施工，那么剪力墻的定位必須按照其它方向或者是按照沿著主軸方向進行剪力墻的雙向布置。剪力墻的特點之一是抗震，所以，在設計剪力墻的結(jié)構時，必須要嚴格的實施工作，盡可能的不要設計單向的剪力墻結(jié)構。下面，我們就來探討下剪力墻定位的要點： （1）高層建筑剪力墻結(jié)構設計中剪力墻的定位的要點，針對弧形的平面和圓形的平面，以及正多邊形的平面，用沿徑向的方向為定位方向，進行環(huán)向性的設計。 （2）高

9、層建筑剪力墻結(jié)構設計中剪力墻的定位的要點，針對Y形的平面和三角形的平面這兩種平面的設計則應該按照沿其它三個軸線的方向進行合理的設計。 （3）高層建筑剪力墻結(jié)構設計中剪力墻的定位的要點，針對一般的平面，例如：T形的平面和L形的平面，以及矩形的平面等一般的平面的設計要沿著兩條軸線的方向進行合理的設計。 3、墻肢的處理 高層建筑剪力墻結(jié)構設計的要點有剪力墻中的墻肢的處理，下面我們就來探討下剪力墻墻肢的處理的要點： （1）高層建筑剪力墻結(jié)構設計剪力墻墻肢處理中開計算洞的要點。所謂的開計算洞是指在進行高層建筑剪力墻結(jié)構設計的計算時沒有洞，當開始進行施工的時候，仍然還是混凝土墻。當剪力墻墻肢進行開計算洞的計算時，可以有效的加強其它的剪力墻的小墻肢的配筋能力。這種開計算洞的方法一般是用在地下室的外墻中。 （2）開施工洞。開施工洞是指在對高層建筑剪力墻結(jié)構進行施工的時候，在墻上留下的洞，然后在完成工時的時候再把其填充完整，最后把長的墻肢分成短的墻肢。 結(jié)束語 在當前社會發(fā)展中，剪力墻應用不斷的增加，使的其在設計過程中的缺陷和問題成為其發(fā)展的主要制約因素。在剪力墻布置中洞口宜上下對齊使之受力明確，應當采用使用的科學技術手段進行分析，盡量避免出現(xiàn)錯洞與疊合錯洞的出現(xiàn)。在其設計和構造的過程中，從多個方向入手，提高其設計質(zhì)量，加強其施工安全措施，保證建筑物的安全。 參考文