论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

2018-02-10罗德俊

中国房地产业 2018年11期

文／罗德俊

随着我国经济水平的不断提升，使得人们的生活质量也得到了一定程度的提高，对于建筑物的性能也提出了更高的要求。在这一形式下，建筑的功能以及复杂程度均得到了进一步的提升，并导致了传统的结构设计模式难以充分满足人们的使用需求。而剪力墙结构的应用，则能够在保障建筑物良好使用性能的基础上，使得其抗侧刚度得到进一步的提升，因此在现阶段的建筑结构中具备有非常实用的应用价值。

一、剪力墙架构介绍

（一）剪力墙结构简析

一般情况下剪力墙主要指的是建筑中用来承担风荷载以及地震造成的水平负荷的建筑墙体，其作用在于有效预防建筑构架受到水平作用时造成剪切性质的损失，并使得房屋建筑的稳定性跟可靠性得到进一步的提升。现阶段在进行剪力墙的设计施工过程中，多采取钢筋混凝土作为施工材料，来保障其具备有良好的负荷能力。因为剪力墙结构具备有显著的经济效果，在实际的建筑施工过程中能够有效降低建筑成本，因此在现阶段的建筑施工中得到了广泛的应用。

（二）具体分类

在目前的建筑结构设计中有以下几种类型的剪力墙。①联肢剪力墙：该剪力墙结构主要是针对一些大开口、多墙体的剪力墙来说的，当剪力墙出现了多个截面之后，并存在有结构应力分布无规律的问题时，也就需要对其进行适当的墙肢连接处理，来保障该剪力墙的负荷性能。②实体墙：在墙体的洞口小于14%范围或者墙体完整的情况下，其荷载承受能力相对比较差，但是并不会影响到整体建筑的稳定性，在这一情况下就需要应用实体剪力墙来进行设计，这样才能够保障具体施工过程中不会出现异常，并使得墙体的安全系数得到进一步的提升。③小开口整体剪力墙：在墙体的洞口面积大于全部面积14%的情况下，其正应力会直接移动在洞口的两侧位置，并会导致反弯现象的发生。④壁式框架：当墙体的洞口过大时，会导致墙体的完整性出现较大的破坏，这也就要求剪力墙逐渐朝着框架结构进行转变，在转变过程中其梁柱衔接位置保持一定，也就是壁式框架。

二、剪力墙结构的具体表现形式

①无洞单肢剪力墙：该类型的剪力墙结构实际上是一种竖向悬臂构建，其在立面上不存在有任何的洞口，在受到了水平压力之后，其墙肢截面的正应力呈现出直线分布的形式，因此可以通过材料力学来对该剪力墙结构的内力和受到水平压力之后的变形情况进行有效的计算。②整体墙或者小开口整体墙：该类型剪力墙结构与第一种基本保持一致，其正应力也是呈现为直线分布的情况。但是当墙体的开口稍大的情况下还会导致墙体的局部出现一定程度的弯曲情况，但是只需要将墙肢的应力控制在整体弯曲应力的15%以内，也就能够保障该剪力墙的具体应用性能。在应力的计算过程中依旧是通过材料力学方式来进行，并根据该建筑物的实际建设情况进行合理的修正。③联肢墙：联肢墙主要是由许多的受弯构件连接在一起后所构成的，在该建筑墙体上面包含有比较多的洞口，并呈现出竖向排列的模式。这些洞口可以通过窗户、门以及走道的形式来表现。而在实际设计过程之中，还需要通过这些洞口来进行一整片墙的区分工作，而这些借助于连梁跟楼板所进行连接的墙肢也被称作是联肢墙。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用

（一）进行大墙肢的有效处理

在建筑结构设计过程中，其剪力墙结构必须具备有一定的有延性，当该墙墙面高度与宽度的比值大于3时，就会成为延性很高以及易弯曲的墙体，但是在该墙墙面高度与宽度的比值小于3的情况下，对于脆性剪切破坏的预防能力也会得到大幅度的降低。在这种情况下，也就可以在长墙上面进行开洞分割处理，并将长墙均匀分割成一些合理独立的墙段，从而使得受弯裂缝出现的可能性得到大幅度的降低，并使得整个墙体的整体性能得到有效增强。此外在房屋建筑的建设过程之中，多是将主要的承载力放置在大墙肢上面，这样在出现了地震等水平振动之后，大墙肢首先会因为负荷过大而遭受到破坏，小墙肢则会因为自身配筋不足而出现了一定程度的损害情况，从而使得整个墙面都受到一定程度的破坏。为了有效解决这一问题，就需要在进行剪力墙结构的设计过程中，对于超过了8m的墙肢结构采取以下两点措施来进行处理。①开施工洞：也就是具体施工过程中首先在墙体上面开一些洞口，然后在施工完成之后填好洞，从而使得大墙肢分为多个小墙肢，来有效降低负荷对于墙体造成的破坏。②开计算洞：即在结构计算中进行计算洞的合理设置，在具体施工过程中进行混凝土墙的合理设置，从而使得该建筑物中小墙肢的配筋性能得到进一步的提升。

（二）进行剪力墙的开洞处理

为了充分满足建筑功能的实际需求，在必要情况下还需要对剪力墙进行开洞处理，比如在电梯井道的位置就需要进行电梯口通道的预留，但是在开洞之后还会导致结构的侧向刚度出现变化，并导致目标剪力墙的刚度得到了一定程度的降低。因此在具体的开洞过程之中，也就要求相关建筑设计人员能够有意识的对结构刚度的中心位置进行调整，并保障其尽量与行心进行从何，这样才能够使得结构的扭转得到有效的降低。此外因为单片墙具备有非常大的刚度，因此在地震发生之后因其承载力不足，从而直接影响到整体建筑物的安全性能。这也就需要相关设计人员对超长的墙肢进行开洞处理，并需要在墙肢处进行适当刚度的连梁的合理设置。