从力学角度准确理解剪力墙的概念

我在西安某高校线下讲授BIM 5D课程时，发现部分学生在讲到进度关联模块时，对剪力墙相关构件的设置存在错误，如将隐柱、端柱关联到柱中，将连接梁、隐梁、框架梁关联到梁中等。如下图所示：

究其原因，就是对剪力墙的概念理解模糊或者错误，借此机会，我想从受力的角度对剪力墙各种相关结构的概念进行一下分析，希望对大家有所帮助。

首先强调一下结论：

1）隐藏柱和端柱不是柱子，而是墙！

2）暗梁、连接梁、框架梁不是梁，是墙！

我们看一下剪力墙结构受力图。

首先我们分析剪力墙结构所受的主要外部约束是水平地震力。如果将所分析结构顺时针旋转90°（见上图右上角），可以把结构比喻为一根“悬臂梁”。然后分析这根“梁”的受力图（见上图右下角），可以得出结论：

1)“梁”整个长度上的所有截面都将遭受剪切破坏；

2）弯矩损伤在梁根部最大，向上方减小；

比较上面的损坏：

1）梁中抵抗剪切破坏的钢筋是箍筋；

2）梁中抵抗弯矩破坏的钢筋是纵向钢筋；

类似于梁中的箍筋，用于抵抗建筑物的剪切破坏，这种钢筋称为剪力墙水平钢筋

类似于梁中的纵向钢筋，用于抵抗建筑物的弯矩损坏，这种钢筋称为剪力墙竖向钢筋

然而，我们住的是建筑，而不是梁。我们需要照明、交通、办公空间，于是窗户、门廊等构件诞生了。正是这些构件将原本坚固的墙体肢解成一个个独立的墙体构件！这样，墙体构件就成为建筑受力分析的最小单位，所有墙体构件共同抵抗建筑和弯矩带来的破坏。

以其中的一个墙体构件为例进行分析，当受到外力作用时，墙体构件最薄弱的部位是墙体构件的两端，因此需要钢筋对这两处进行加固。这种构件称为隐柱/端柱。如果浇筑混凝土后可见，则为隐柱，如果不可见，则为端柱。

现在我们来分析一下连接梁的正确概念。很多人以为连接梁是因为连接了左右两边的混凝土墙，所以才叫连接梁。请注意，这种理解是错误的。连接梁其实是连接上下两个洞口的。见下图：

可以简单理解为：好的剪力墙，因为需要采光，所以墙体上必须留有洞口，而洞口之间剩余的混凝土墙体，就成了受力的薄弱环节。为了抵抗这个薄弱环节，必须增加配筋，这个构件就叫连接梁。但连接梁是混凝土墙，不是梁！

先说一下隐梁和框架梁，见下图：

隐梁的位置是混凝土墙与楼板的交接处，沿墙体全长设置封闭式隐梁，可以和前面说的隐柱、端柱、连接梁一样理解，因为这部分在受力上属于薄弱部位，所以需要用钢筋加固。如果混凝土浇筑后看不到，就叫隐梁；如果宽度大于墙体，浇筑后能看得见，就叫框架梁。

简单总结一下，剪力墙由三大部分组成：一面墙体，两根墙柱，三根墙梁；但它们都是墙体薄弱部位的钢筋，都属于墙体的一部分！