建筑剪力墻結構設計簡析

摘 要：在經(jīng)濟建設快速發(fā)展的形勢下，城市化進程的步伐逐漸加快，由此在建筑設計中，高層超高層成為了住宅建筑的發(fā)展趨勢。在建筑結構設計中，剪力墻是現(xiàn)代建筑設計師比較常用的一種方式，在建筑的結構設計中發(fā)揮了重要的作用。文章對于剪力墻的結構設計作出了相關的闡述，對我國的建筑業(yè)發(fā)展有重要的促進作用。

關鍵詞：剪力墻；結構設計；連梁設計

1 剪力墻結構概述

剪力墻結構是由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結構。剪力墻的結構類型有以下幾種：框架——剪力墻結構，剪力墻結構，部分框支剪力墻結構，框架——核心筒結構，筒中筒結構，板柱——剪力墻結構。剪力墻結構按照開洞大小，可以分為整體墻、小開口整體墻、聯(lián)肢剪力墻以及壁式框架。

2 剪力墻結構設計具體分類布置

2.1 墻肢的分類和結構布置

2.1.1 墻肢的分類

剪力墻根據(jù)墻肢的高厚比分為一般剪力墻和短肢剪力墻。一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻，短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻。剪力墻根據(jù)墻面開洞大小的情況，還可分為整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。當剪力墻的墻肢截面高度hw與厚度bw之比小于5時均稱為小墻肢。其中，當hw/bw不大于3時，宜按框架柱進行截面設計，軸壓比、剪壓比和箍筋體積配筋率按相應抗震等級框架柱進行控制。

2.1.2 剪力墻的結構布置

對于高層建筑來講，良好的空間性在結構設計中比較重要，所以說在對剪力墻進行設計的過程中，應該充分的保證其空間結構的雙向性，尤其是對于抗震性有很高要求的地區(qū)，盡量的避免使用單向布置，并且在設計中，要盡量將其剛度中心靠近建筑物的重心，以求在力度上能夠達到一種平衡的狀態(tài)，防止在外界作用力的情況下，發(fā)生扭轉的現(xiàn)象。如果設計的不夠合理，可以通過對墻肢以及梁高進行調(diào)整，以達到預期的效果。如果剪力墻在抗側的剛度上表現(xiàn)的比較大，那么結構的自振周期就比較短，對于結構本身會存在很大的不利現(xiàn)象。對于這種現(xiàn)象，可以對縱橫墻體的厚度進行減薄處理，從而可以加大墻體之間的距離，墻體在數(shù)量上有所減少，這樣結構在側移上剛度就有所降低，對于結構的負載也有所降低，施加在墻體水平方向上的剪力和彎矩都會減少。剪力墻在剛度和承載力方面所呈現(xiàn)出來的特點是，內(nèi)部要比外部都大。如果剪力墻與平面外的墻有連接的情況下，對于墻肢在平面外會有彎矩產(chǎn)生。如果在設置梁的時候，梁高超過了墻厚的兩倍時，則端梁所產(chǎn)生的彎矩對于墻平面外會有很大的不利，這時就應該采取必要的措施以保證墻平面外的安全。可以增加暗柱或者是壁柱的方式，對剪力墻平面外的穩(wěn)定性有所增強。

2.2 墻肢長度和厚度的選取

2.2.1 墻肢的長度

剪力墻墻肢長度（即墻肢截面高度）一般不宜大于8m。結構設計中的剪力墻結構應具有延性，細高的剪力墻（高寬比大于2）容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻，從而可避免脆性的剪切破壞。當墻的長度很長時，為了滿足每個墻段高寬比大于2的要求，可通過開設洞口將長墻分成長度較小、較均勻的聯(lián)肢墻，洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁（其跨高比宜大于6），使其可近似認為分成了獨立墻段。根據(jù)高規(guī)從經(jīng)濟性及用鋼量的角度考慮。

2.2.2 墻肢厚度的選取

高規(guī)第7.2.1條規(guī)定了剪力墻的最小厚度，其主要目的是保證剪力墻出平面的剛度和穩(wěn)定性能，也是高層建筑剪力墻截面厚度的最低要求。

對于住宅建筑，填充墻厚一般為200mm，相應剪力墻厚也取為200mm。住宅層高一般為2.8m～3.0m，故墻厚取200mm，除底層加強區(qū)的一字形短肢剪力墻外，均能滿足規(guī)范要求。對于無地下室的高層住宅，因其基礎埋深一般在2m以上，若按層高的1/16確定墻厚，可能引起墻厚偏厚。為避免出現(xiàn)此種情況，在布置剪力墻時，應結合建筑平面，盡量不用一字形剪力墻，而采用L、T、Z、十字形等截而形式，且使翼緣長度大于其厚度的3倍，這樣一方面墻體抗震性能更好，另一方面墻厚也可取為剪力墻無肢長度的1/16。由于住宅建筑中剪力墻肢長一般小于3.0m，故厚度采用200mm滿足構造要求。

3 連梁設計

3.1 連梁的作用

在剪力墻結構設計中，連接墻肢之間的結構稱為連梁，連梁在其中發(fā)揮了重要的作用。在受到水平荷載的作用力下，墻肢會產(chǎn)生變形，此時，墻肢會將力傳遞到連梁上，連梁在此時就發(fā)揮了作用，在梁端會產(chǎn)生一定的反力，減少墻肢的變形，改變受力狀態(tài)，對于墻肢的結構變形有重要的保護作用。所以在進行結構設計中，連梁不僅連接了墻肢，同時還對墻肢有一定的約束作用，在水平荷載的作用下，保護墻肢不變形。

3.2 連梁設計的處理方法

在剪力墻結構設計中，如果有連梁設計，那么一定要掌握好連梁的設計比例，在跨高以及截面的尺寸方面一定要計算好規(guī)格。因為如果連梁的設計不合理，在跨高和截面上不符合設計的要求，那么在受到水平荷載的作用力下，將會超出連梁的承受極限，引發(fā)安全事故。所以在對連梁進行設計時，為了保證其標準，可以從如下方面進行考慮。

3.2.1 對連梁的剛度進行折減

連梁由于跨高比較小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減小，內(nèi)力重分布。因此，在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。

3.2.2 適當增加剪力墻的厚度

增加剪力墻的厚度，即增加連梁的截面寬度，其結果一方面由于結構整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加，另一方面連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。

3.2.3 提高混凝土等級

提高剪力墻的混凝土等級，其彈性模量增加的比例遠小于混凝土抗剪承載力提高的比例，因此也有可能使連梁的抗剪承載力不超限。

4 結束語

在建筑業(yè)快速發(fā)展的背景下，對于建筑的質(zhì)量有了越來越高的要求，尤其是在抗震性方面要具備非常高的標準。在對建筑進行結構設計的過程中，對于剪力墻的設計十分關鍵，其是承載整個建筑結構荷載的主要結構，在豎向以及水平方面承載了不同的作用力，尤其是在高層建筑中，對于空間性要求的比較嚴格，要求其具有很好的抗震性。在建筑技術水平不斷提高的現(xiàn)代社會中，要求建筑設計師應該不斷的提高自身的設計水平，對于建筑的結構設計理念要有所轉變，汲取國內(nèi)外先進的設計理念，不斷的學習專業(yè)技術知識，提升自己的理論水平。在進行結構設計的過程中，應該根據(jù)建筑的實際狀況，利用科學的計算方法，結合建筑的受力狀況以及破壞機理上進行分析，將剪力墻的結構優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來，為建筑的穩(wěn)定性提供堅實的基礎，為建筑的質(zhì)量奠定堅實的基礎。

參考文獻

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