浅析钢板剪力墙抗震行为与设计

何建权

广东中山建筑设计院股份有限公司528400

【摘要】钢板剪力墙作为一种新型建筑形式，是建筑领域现代化发展的产物，以其自身较强的适用性、抗震性等优势，受到了全社会的广泛关注。如何实现钢板剪力墙抗震设计成为施工领域研究的热点课题。本文将初步了解钢板剪力墙概念，对钢板剪力墙在实践中的抗震行为进行分析和研究，最后结合我国建筑工程特点深入探讨钢板剪力墙的设计相关建议及措施。

【关键词】钢板剪力墙；抗震行为；抗震设计

前言：

社会发展到新时期，人们对自身居住环境要求不断提高，特别是在地震等自然灾害频发趋势下，我们能够看到现有建筑结构中存在的安全隐患，对人身安全及财产都构成了极大的威胁。基于对建筑物结构安全的保障，我们需要对建筑物结构进行抗震设计。目前常见的形式有钢板剪力墙结构，在实践中，不仅能够增强建筑结构整体抗侧刚度，且能够为人们创建更多内部空间，符合建筑现代化发展要求。因此加强对钢板剪力墙抗震行为及设计的研究具有积极意义。

1.钢板剪力墙概述

所谓钢板剪力墙结构，主要是指一种在结构构架中含有薄钢板的抗侧力系统。由于薄钢板具有易挫屈特点，在实践应用中会产生一定的拉力场，以此来分散外力输入的能量。借助钢板剪力墙能够在很大程度上改善钢板剪力墙缺点，为实务工程的应用奠定坚实的基础[1]。现阶段，面对地震自然灾害，为了能够尽快恢复到最佳状态，我们应重视对钢板剪力墙抗震行为的研究，充分了解其在建筑工程中的积极作用，然后采取合理方式和方法进行优化设计，促使钢板剪力墙的防震能力能够达到最佳效果。

2.模型的构建

在工程实践中，钢板剪力墙受到侧力的影响，会在建筑内部形成一定的拉力场。因此笔者引进条带模型与等效层斜撑模型模拟和方针钢板剪力墙的行为。具体来说：

一方面，条带模型。在模型中，将钢板挫屈后产生的拉力场作为多根等间距的基本元素，且每个独立的元素都能够承受拉力，不需要考虑压力问题。每片钢板墙枝梢都应拥有10根元素；另一方面，等效层斜撑模型中，各个层级的钢板剪力墙，都将对一根受拉的对角线斜撑进行仿真处理[2]。虽然在此基础上得到的结果均为初始进度，但是整体构架强度仿真结果依然会较预期的高。因此我们应充分考虑等效斜撑角度、断面积等因素，具体公式如下：

图1等效层斜撑模型示意图

3.设计实践

钢板剪力墙抗震设计具有特殊性，在具体施工过程中，可以从耐震设计与束制处理两个方面入手，笔者凭借以往工作经验，提出了自己的一些看法：

3.1耐震设计

现阶段，高层建筑逐渐成为城市建筑的主要形式之一。因此针对多层楼的钢板剪力墙结构来说，可以忽视梁与柱之间抗弯接头位置，选择一种较为可靠的设计方法，具体来说如下：

首先，计算地震力并沿着建筑物高度进行纵向分配，同时计算出各个楼层之间最小钢板厚度是多少，为后续施工工作的顺利开展提供科学依据；其次，按照计算得出的钢板厚度对梁柱之间的荷载进行安排，完成梁柱断面尺寸的设计；最后，结合上述公式计算得出等效对角线斜撑断面的面积、降伏强度，构建EB模型，或者将钢板厚度等要素代入到模型当中，求出各个楼层钢板之间的拉力场角度，获得各层次间的拉力场角度，构建架构中的倾斜角度[3]。在此过程中，如果要想实现对钢板剪力墙的高效控制，以此来提升钢板在实践应用中的积极作用，可以将建立挫屈强度纳入到模型当中。如果要想提升钢板的强度，需要在合理范围内适当提高支撑高度。因此在设计过程中，我们应预计发展的剪力挫屈强度计算出最佳间距，从而促使钢板剪力墙能够在一定程度上增强建筑物抗震能力。

3.2束制构件设计要点

钢板剪力墙的墙体最大剪力强度能够通过下列公式计算得出：

如果墙体钢板平面的挫屈力量在总力量占比为5%，且均匀分布在钢板之上，那么我们接下来将会思考束制构件的贡献区域，简单来说，就是构件在钢板中能够承受更强的力量[4]。在正常使用过程中，束制构件不会承受剪力，当遇到地震时，束制构件却会发挥积极作用，适当分散钢板墙整体剪力强度，以此来避免拉力场过度损失，从而达到事半功倍的提升建筑物抗震能力。

3.3试验结果

经过受力形变试验后，能够发现试体初始进度、降伏强度等都发生了一定变化。其中钢板拉力场方向发生变化后，钢板也会随之发生变化，且位移数值变化较大，超过梁柱翼板宽度范围。试验过程中，束制构件上的石膏漆并未出现降伏或者脱落等问题，钢板外移范围并不大。综上可知，钢板剪力墙试体在经过束制处理后，抗震效果得到了显著提升[5]。不仅如此，钢板经过调整后，自身的挫屈力量明显增强，能够提高钢板剪力墙的使用性能。同时结合上文的公式进行计算后，能够为实践提供科学依据，提升钢板整体进度及韧性，在遇到地震等灾害后，会抵消外力输入的能量，以此来提升整个建筑物的整体性能。钢板剪力墙设计作为一项综合性、复杂性工程，对施工人员专业要求较高。因此在具体施工过程中，应坚持一定的原则，经过仔细、认真计算之后，制定科学、合理的施工方案，以此来提高整个建筑工程抗震能力，满足工程总体设计要求，真正意义上实现以人为本建筑施工理念和目标，提高人们生活质量。

结论：

根据上文所述，钢板剪力墙作为一种新型建筑形式，具有很多优点，在国内外得到了广泛应用和普及。尤其是当今社会下，各类自然灾害频发，为了能够最大限度上提高人们的人身、财产安全，加强对框架结构抗震性能的分析和研究非常必要。因此施工企业要明确认识到钢板剪力墙的重要作用，并加大对剪力墙的研究力度，结合建筑工程实际情况，制定针对性操作方案，不断提高建筑工程整体抗震能力，从而为我国建筑领域持续、健康发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]梁志萍，姜海菊.组合钢板剪力墙抗震优化设计探讨[J].建筑，2011，（06）：67-68.

[2]拾宝童，顾强.钢框架-钢板剪力墙用于抗震设计的层间剪力分布[J].苏州科技学院学报（工程技术版），2011，（01）：45-49.

[3]孙国华，顾强，何若全，方有珍.钢板剪力墙结构的性态指标及损伤评估[J].土木工程学报，2013，（04）：46-56.

[4]李帼昌，张雪，杨志坚.装配式钢板剪力墙与钢梁连接的试验研究[J].钢结构，2016，（02）：32-37.

[5]张有佳，王静.双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究综述[J].建筑科学，2014，（01）：16-20+46.