結合高層結構設計探討剪力墻設計的要點

余虹

摘 要：隨著我國社會主義市場經濟的進步和發展，建筑事業在我國社會建設中發揮著越來越重要的作用。尤其是城市經濟的進步，帶動了城市建筑業的全面發展，高層建筑迅速的成長起來。在高層建筑設計中，剪力墻設計是一項極其重要的工作，其設計質量的好壞直接關系著高層建筑的安全以及使用壽命。如何才能通過剪力墻設計提升高層建筑的安全，這是當前我國建筑企業必須要高度重視且需迫切解決的問題。

關鍵詞：高層建筑；剪力墻設計；結構設計；合理布置

自改革開放以來，我國建筑事業便步入了高速發展時期。高層建筑是當前我國建筑事業發展的主要方向，高層建筑設計的安全性也倍受重視。在高層建筑設計中，剪力墻是最主要的設計項目之一。將剪力墻設計應用于高層建筑中有一定的必然性，剪力墻構成的眾多建筑結構體系都有較大的抗剪強度且剛度極強，對保證建筑工程的施工質量有著極其重要的作用。而且，剪力墻設計所具備的科學性、經濟性、高效性等優點使其性能更為突出，所以現今很多建筑工程都在應用剪力墻設計。剪力墻又被稱為結構墻、抗風墻或是抗震墻，其主要作用是承受外界的風荷載以及因地震作用而出現的水平荷載，防止建筑結構出現剪切破壞。由此可見，剪力墻設計質量的好壞直接影響著建筑物的安全性。尤其是對于高層建筑來說，剪力墻的設計一旦達不到標準，必定會造成嚴重的后果。目前我國建筑企業在剪力墻設計中還有很多細節問題需要解決，本文就針對這些細節問題進行較為全面的分析。首先闡述了如何合理布置剪力墻，然后再分析了剪力墻的結構設計。

1 如何合理布置剪力墻

1.1 剪力墻的雙向布置

空間結構的處理是否合理，對于高層建筑而言影響巨大，建筑物的剛度以及承受能力都與空間結構的合理性有著極大的關系。剪力墻設計的是否合理，對于建筑物的抗震能力有著極大的影響。鑒于此，為了提高高層建筑物的抗震能力，必須要對剪力墻進行雙向布置，以此增加房屋在兩個方向上的抗側剛度，切忌出現單向布置的情況。與此同時，建筑物的空間結構還必須要布置合理，要充分利用剪力墻本身的抗側剛度強、承受力大等優點，提高建筑結構的穩定性。

1.2 剪力墻豎向上的均勻布置

剪力墻的抗側剛度在房屋修建過程中可能會發生突變，其原因是在建設過程中出現的自上而下的不連續性。對于此種情況，可以通過均勻提升混凝土級別以及墻體的厚度，提高剪力墻在豎向（高度）上的抗側性能，進而保證建筑物的穩定性。

1.3 墻肢的高寬比設計

一般來說，要提高剪力墻的抗震性能，優化剪力墻的高寬比設計是一種極為有效的方法。就對目前地質活動的強度分析來說，剪力墻的高寬比必須要大于2才能保證剪力墻能夠抵受住較大的地震水平荷載。若是剪力墻的長度過大，要確保剪力墻的抗震性能不受影響，只有通過開設洞口才能實現。開設洞口的主要目的是為了縮短剪力墻的長度。另外要注意的是墻體之間是否形成了均勻的獨立墻段。

1.4 剪力墻的洞口布置和設計

洞口的設計和布置是否合理，這會對剪力墻的力學效果有著極大的影響。要實現洞口的合理布置，主要需注意三個方面：其一，洞口的開設必須要以力學原理為基礎，以剪力墻的實際情況為依據，開洞要規則，切忌散亂開洞或是隨處開洞。洞口的開設必須要重視安全可靠性，以“列”的形式設計洞口位置是最佳的方式。同時，還要處理好墻肢與梁的關系，使其相互牽連。其二，若是開洞不規則，就會導致剪力墻的力學效果下降，使建筑物的抗震能力降低。一般來說，錯誤的開洞主要有兩種形式：（1）錯洞，這種洞的不足之處主要體現于洞口較小，洞口不規則。這就使得剪力墻的應力不平衡，無法在常規計算過程中實現對內力的計算；（2）疊合錯洞，這種洞是指在原有洞口的基礎上進行疊加式的開洞，其不足之處主要體現在洞口的不規則上。上述兩種錯洞，必須要盡量避免，否則就會給剪力墻性能的發揮造成嚴重的影響。其三，在洞口計算的過程中，應該采用平面有限元的方式。通過計算，找出剪力墻設計存在的不足之處。比如通過對位移、內力的計算，獲取剪力墻的受力信息；對于不規則開洞，通過計算找出其原因，并進行有針對性的改進。

2 剪力墻的結構設計

對于剪力墻的結構設計，主要需考慮以下幾個方面的要點：

2.1 剪力墻界面的厚度設計

在設計剪力墻界面厚度的過程中，要盡量將其厚度設計得較小，這對保證剪力墻的穩定性以及平面剛度有著重要的作用。當剪力墻與墻體外平面相交時，此時的相交處可以用做剪力墻的支撐，這能夠有效的保證平面外的穩定性以及剛度。剪力墻的最小厚度確定，其主要依據是建筑物的層高以及無肢長度的最小值。在抗震設計中，底部加強區必須要根據當地的地震大小而定，一般來說，其厚度不得低于160mm。

2.2 混凝土的強度等級設計

對于剪力墻結構設計來說，混凝土的強度等級必須要達到相應的要求才能使剪力墻充分發揮其效用。一般來說，混凝土的等級最低為C20。但如果剪力墻結構中帶有較多短肢，那么就必須要將混凝土的強度等級提升到C25，這樣才能保證剪力墻整體性能的發揮。另外，在剪力墻的設計中還必須要考慮洞口豎向分布時的鋼筋配筋率的最小值。之所以要考慮這方面的問題，其目的是保證混凝土墻體在受到極大彎力作用后而出現裂縫時，墻體不會達到抗彎承載力的極限，以此防止斜裂縫引起的脆性剪拉破壞，保證剪力墻的穩定性。

2.3 剪力墻結構的開洞設計

在剪力墻結構的開洞設計中，若是開洞很小，其影響也會極小，在計算時可以忽略不計。另外，要確保剪力墻結構截面的承載力，就必須要在鋼筋截面切斷集中處將洞口補足，而且鋼筋的直徑必須要大于12mm。總之，開洞設計對剪力墻效能的影響極大，如果開洞設計不合理，就必定會破壞剪力墻的穩定性。因此，必須要在剪力墻開洞設計中避免上文第一點中所述的問題。

3 結語

總而言之，在社會主義市場經濟高速發展的今天，高層建筑不斷的涌現，剪力墻在高層建筑結構中的應用越來越廣泛。剪力墻的優勢使得其被眾多的施工建設企業所認可，雖然還有很多細節問題需要解決，相信通過不斷的完善和改革，剪力墻設計工作必定會臻至完美。

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