浅谈剪力墙结构设计中的应力强化思路

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引言

现代建筑结构取代了传统的砖砌混凝土结构，框架剪力结构在结构设计中具有较好的抗震效果，建筑物的完整性和耐久性也更好。剪力墙的出现能够使得建筑搭建更加贴近现代人的环保舒适的需求理念，在进行建筑施工图纸绘制时需要合理使用剪力墙结构，使其增加建筑结构的稳定性。本文将分析剪力墙在建筑施工之中的应用效果，希望能为剪力墙的现实应用带来新的思路。

1 何为剪力墙结构结构

首先，建筑剪力墙的建筑强度非常强，不允许像地下内壁一样进行个人钻孔，否则会破坏建筑物的整体结构设计并进一步威胁其稳定性。剪力墙是建筑结构中的重要阻力因素。用梁、薄板、柱子和其他组件构成建筑物的填充墙不是承重组件，而仅用于保持和分隔空间。其次，剪力墙的施工处理与一般墙的处理方法大不相同，剪力墙的内侧由混凝土增强筋组合而成，整体结构坚固，补强量和墙体强度有所不同，那是个大问题。通常，低层建筑不需要添加剪力墙，因为它们在施加力时会更稳定，而高层建筑（尤其是顶部）更容易受到风和地震的影响，剪力墙是必不可少的结构[1]。

2 剪力墙结构类型及应用

（1）所使用的剪力墙的类型还取决于其承受的力。剪力墙结构有四种主要类型。①整体式剪力墙：在这种剪力墙中，孔的数量很少或有时没有孔。要创建开口，需要在墙壁的整个区域内控制开口面积 1/6，还应规定开口的长边之间的距离，并应注意减小剪力墙的反向弯曲效果。②框架架剪力墙的开口尺寸较大，导致结点面积大，并形成较大的刚性面积。③开口连续设置的汇合壁的剪力墙具有更高的稳定性。④整个带有小孔的剪力墙在垂直方向上都有孔，分布方面，孔在整个区域中所占的比例仍然很小[2]。

（2）剪力墙开口的形状和大小不同，应力特性也不同，墙肢截面上的正向应力分布以及根据墙壁高的弯矩定律也不同。设计时，必须首先确定属于哪种类型，然后使用相应的计算方法来查找内应力和结构重心。

（3）剪力墙的完整性是区分剪力墙类型的重要标志之一。各种类型的剪力墙的完整性可以通过剪力墙的完整性因子a来反映。a值实际上反映了连接梁和墙墩之间的刚度比，并反映了整个剪力墙的完整性。参数a可用作确定剪力墙类型的标准之一。但是，参数的大小反映了剪力墙的完整性，而不反映剪力墙各层之间是否存在反射点。

（4）墙肢是否显示为反向弯曲点与墙肢的惯性矩之比，积分因子a、层数n和其他因素有关。剪力墙的不同类型分为：如果剪力墙连接梁的刚度和墙肢的宽度基本均匀，则积分因子a=10，该系数通过小的开放式积分墙计算得出。如果开口的面积与剪力墙高度的总面积之比为0.15或更小，且开口之间的净距离和从开口到墙的净距离大于开口的长边，则通常可以将其视为整体剪力墙。

3 剪力墙结构设计的基本原理

首先，结构工程师必须根据建筑结构设计的相关规范，阐明设计者的设计理念和设计标准。为确保结构设计和剪力墙结构设计方案更加合理科学，需要严格遵守国家有关部门的技术标准和技术规范。在剪力墙结构设计中，有必要在结构设计中充分考虑墙体受力情况，合理化剪力墙、梁、柱等结构，使房屋的整体结构更加稳定安全。剪力墙的存在能够使得整个结构借由弯矩以及剪力的作用，获得优秀的延展性和承载力。整体结构的纵向力和水平力比例适中对于保持整个剪力墙结构的稳定性具有很大的作用。为了保证剪力墙能够融入整体的建筑结构需要合理安排结构设计，做好建筑结构模型搭建和相关设计数据的比对分析。为了使得安装剪力墙的建筑结构维持合理的建筑抗震效果，并且能够维持整个结构的设计效果最佳，需要衡量计算剪切模量的数值。剪力墙的设计不能滥用，以免出现剪力墙结构内部受力不一致，无法维持房屋建筑的稳定[3]。

4 剪力墙结构设计的应力分析

按照整体计算剪力墙、开口剪力墙、双肢剪力墙和组合剪力墙等四类剪力墙，都可以使用薄板模型进行模拟，该模型沿厚度方向均匀分布载荷，并在薄板平面中进行分析。这些区域可以细分为有限数量的几何形状。在有限元分析中，将划分为三角形和四边形（2D）的简单形状称为元素，并且这些元素通过节点和公共边连接。在研究问题的区域中，这些元素之间的连接称为有限元网格。在其他文献中，网格可以分为两类：结构化网格和非结构化网格。结构网格由几何上相似的三角形和矩形元素组成，并且特别适用于简单的形状和边界问题。结构化网格可以大大减少程序的执行时间，结构化网格可以用于边界复杂的区域。这种网格通常易于适应复杂的结构形状。为了解决这个问题，可以使用非结构化网格离散化具有内部边界的复杂区域。尽管非常耗时，但非结构化网格仍然适用于局部网格细化。这项工作的目的是通过在几何不连续处使用较小的元素，在其他区域使用较大的元素来获得剪力墙框架几何形状的高质量粗糙网格。

5 结束语

剪力墙技术近几年逐渐稳定成熟，被广泛应用于城市的高层建筑结构设计之中。剪力墙自身的优势效果明显且同现实的建筑施工能够完成完美的衔接。在剪力墙结构设计过程中，设计师必须将专业理论与各种剪力墙相结合进行应力强化。通过确保建筑质量的稳定性和安全性，在强灵活性的前提下进行合理的设计，根据实际情况对设计进行重复验证以及降低建造成本，可以最大限度地发挥剪力墙结构的作用。在继续开发建筑结构设计中的剪力墙结构的同时，提高了建筑的使用寿命和使用效率。