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剪力牆結構

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剪力牆結構是用鋼筋混凝土牆板來代替框架結構中的樑柱,能承擔各類荷載引起的內力,並能有效控制結構的水平力,這種用鋼筋混凝土牆板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力牆結構。這種結構在高層房屋中被大量運用。
剪力牆結構是指縱橫向的主要承重結構全部為結構牆的結構。當牆體處於建築物中合適的位置時,它們能形成一種有效抵抗水平作用的結構體系,同時,又能起到對空間的分割作用。結構牆的高度一般與整個房屋的高度相等,自基礎直至屋頂,高達幾十米或100多米;其寬度則視建築平面的佈置而定,一般為幾米到十幾米。相對而言,它的厚度則很薄,一般僅為200~300mm,最小可達160mm。因此,結構牆在其牆身平面內的抗側移剛度很大,而其牆身平面外剛度卻很小,一般可以忽略不計。所以,建築物上大部分的水平作用或水平剪力通常被分配到結構牆上,這也是剪力牆名稱的由來。事實上,“剪力牆”更確切的名稱應該是“結構牆”。
中文名
剪力牆結構
外文名
shearwall structure
術語分類
建築術語
學科分類
建築學
應用領域
建築工程

剪力牆結構定義

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剪力牆結構。鋼筋混凝土牆體構成的承重體系。剪力牆結構指的是豎向的鋼筋混凝土牆板,水平方向仍然是鋼筋混凝土的大樓板搭載牆上,這樣構成的一個體系,叫剪力牆結構。樓層越高,風荷載對它的推動越大,那麼風的推動叫水平方向的推動,如房子,下面的是有約束的,上面的風一吹應該產生一定的搖擺的浮動,搖擺的浮動限制的非常小,靠豎向牆板去抵抗,風吹過來,板對它有一個對頂的力,使得樓不產生搖擺或者是產生搖擺的幅度特別小,在結構允許的範圍之內,比如:風從一面來,那麼板有一個相當的力與它頂着,沿着整個豎向牆板的高度上相當於一對的力,正好像一種剪切,相當於用剪子剪樓而且剪樓的力越往下剪力越大,因此,把這樣的牆板叫剪力牆板,也説明豎向的牆板不僅僅承重豎向的力還應該承擔水平方向的風荷載,包括水平方向的地震力和風對它的一個推動。
事實上,剪力牆這個叫法是不太合適的。剪力牆結構抗側剛度較大,發生的變形基本為彎曲型變形。此種變形由正應力引起,變形時一側受拉一側受壓(框架結構抗側剛度較小,層間變形隨層高上升而減小,發生的變形基本為剪切型變形,由剪應力引起)。因此在一些高層設計的相關書籍中,更願意稱其為結構牆(Structural Wall)。

剪力牆結構效能

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1.建築物中的豎向承重構件主要由牆體承擔時,這種牆體既承擔水平構件傳來的豎向荷載,同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力牆即由此而得名(抗震規範定名為抗震牆)。
2.剪力牆是建築物的分隔牆和圍護牆,因此牆體的佈置必須同時滿足建築平面佈置和結構佈置的要求。
3.剪力牆結構體系,有很好的承載能力,而且有很好的整體性和空間作用,比框架結構有更好的抗側力能力,因此,可建造較高的建築物。
4.剪力牆的間距有一定限制,故不可能開間太大。對需要大空間時就不太適用。靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。
5.剪力牆結構的樓蓋結構一般採用平板,可以不設梁,所以空間利用比較好,可節約層高。

剪力牆結構特點介紹

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1、剪力牆的主要作用是承擔豎向荷載(重力)、抵抗水平荷載(風、地震等)。
2、剪力牆結構中牆與樓板組成受力體系,缺點是剪力牆不能拆除或破壞,不利於形成大空間,住户無法對室內佈局自行改造。
3、短肢剪力牆結構應用越來越廣泛,它採用寬度(肢厚比)較小的剪力牆,住户可以一定範圍內改造室內佈局,增加了靈活性,但這是以整個結構受力性能的降低為代價的(雖然有試驗和研究表明這種降低幅度較小)。
4、就當下中國現狀,純剪力牆結構造價高,施工困難 [1]  ,耗鋼量極大,所以往往因為建設單位的制約,結構抗震設計囿於成本而不得不降低標準,建議慎用此類結構形式。
5、剪力在樓體下部最大。

剪力牆結構結構佈置

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剪力牆結構平面

(1)剪力牆結構中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土牆承受,所以剪力牆應沿平面主要軸線方向佈置。
1)矩形、L形、T形平面時,剪力牆沿兩個正交的主軸方向佈置;
2)三角形及Y形平面可沿三個方向佈置;
3)正多邊形、圓形和弧形平面,則可沿徑向及環向佈置。
(2)單片剪力牆的長度不宜過大:
1)長度很大的剪力牆,剛度很大將使結構的週期過短,地震力太大不經濟;
2)剪力牆以處於受彎工作狀態時,才能有足夠的延性,故剪力牆應當是高細的,如果剪力牆太長時,將形成低寬剪力牆,就會由受剪破壞,剪力牆呈脆性,不利於抗震。故同一軸線上的連續剪力牆過長時,應用樓板或小連梁分成若干個牆段,每個牆段的高寬比應不小於2。每個牆段可以是單片牆,小開口牆或聯肢牆。每個牆肢的寬度不宜大於8.0m,以保證牆肢是由受彎承載力控制,和充分發揮豎向分佈筋的作用。內力計算時,牆段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用,每個牆段作為一片獨立剪力牆計算。
(3)剪力牆的數量要在方案階段合理的確定,以對稱,均勻,數量適當為好。
1)剪力牆的開間以6.0~7.0m的大開間,比3.0-3.9m的小開間,較經濟合理,降低了材料用量,而且增大建築使用面積。
2)剪力牆結構的基本週期控制在 C——建築物的總重力荷載。 若週期過短,地震力過大時,宜減少牆的數量。
(4)調整剪力牆結構剛度的方法有:
1)適當減小剪力牆的厚度;
2)降低連梁的高度;
3)增大門窗洞口寬度;
4)對較長的牆肢設置施工洞,分為兩個牆肢。超過8.0m長時都應用施工洞劃分為小牆肢。

剪力牆結構豎向

(1)剪力牆應在整個建築的豎向延續,上到頂,下到底,中間樓層也不要中斷。剪力牆不連續會造成剛度突變,對抗震非常不利。
(2)頂層取消部分剪力牆時,其餘剪力牆應在構造上予以加強。
(3)底層取消部分剪力牆時,應設置轉換層。
(4)為避免剛度突變,剪力牆的厚度應按階段變化,每次厚度減小宜為50-l00mm, 不宜過大,使牆體剛度均勻連續改變。厚度改變和混凝土強度等級的改變宜錯開樓層。
(5)厚度變化時宜兩側同時內收。外牆及電梯間牆可只單面內收。

剪力牆結構適用範圍

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1.框架-剪力牆結構。是由框架與剪力牆組合而成的 [2]  結構體系,適用於需要有局部大空間的建築,這時在局部大空間部分採用框架結構,同時又可用剪力牆來提高建築物的抗側能力,從而滿足高層建築的要求。
2.普通剪力牆結構。全部由剪力牆組成的結構體系。
3.框支剪力牆結構。當剪力牆結構的底部需要有大空間,剪力牆無法全部落地時,就需要採用底部框支剪力牆的框支剪力牆結構。
參考資料