關于建筑剪力墻結構設計的問題的探討

摘要：由于高層建筑越來越多的在城市發展中建設，其建筑剪力墻結構就應運而生了，剪力墻結構的技術設計推動了我國建筑行業發展，由于其剛度大、用剛量小等優點在我國建筑中廣泛應用。文章對剪力墻結構的概念進行了介紹，并圍繞剪力墻結構設計的內容進行分析探討。

關鍵詞：建筑結構；設計；剪力墻；布置

引言

隨著城市建設的加快，城市高層的建筑不斷矗立，其建筑剪力墻結構設計的合理性和安全性被人們所重視，剪力墻本身的剛度較大，整體性也較好。剪力墻能夠具有良好的抗震性能，同時它的價格成本也比較低廉，因而被廣泛地應用于高層混凝土建筑中。在人們對建筑設計要求越來越高的背景下，加強剪力墻的應用，加強對剪力墻結構的研究具有重要意義。

1.剪力墻結構的概述

在實際工作過程中，我們認識到的剪力墻主要指的是那種在建筑物中豎向承載重構件主要由墻體承擔，同時還承擔著豎向荷載以及水平地震作用的一種墻體。通常情況下剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻。針對剪力墻的布置首先要能夠滿足建筑本身的平面布置和結構布置的要求。相較于框架結構，剪力墻結構本身具有更好的抗側力能力。因而這樣的結構適用于高層建筑物中。

剪力墻結構既有優點又有缺點，優點是它本身的側向剛度較大，缺點是間距要受到限制。這樣一種建筑結構是不適合布置在大空間的公共建筑中的。在剪力墻設計過程中有一個問題需要引起我們的注意，那就是對于單片剪力墻進行設計的時候要避免長度過大。剪力墻的長度如果過大的話就會造成一系列問題，剪力墻長度過大，周期就會變短，如果地震力太大的話就很不劃算。此外剪力墻長度過大且高細的時候，剪力墻本身就會呈現出脆性，這對于抗震是非常不利的。一般情況下，在設計過程中，如果剪力墻本身的長度過長時就需要用樓板或者是小連梁把它分成若干墻段。墻度高寬比不得小于2，只有這樣才能保證設計質量。

2.剪力墻結構的布置

正如上文所述剪力墻結構本身要承受豎向荷載。豎向荷載本身是由結構自重和樓面荷載通過樓面傳遞到剪力墻的。豎向荷載主要有兩種表現形式： 一種表現形式是墻肢內的軸力，另一種就是連梁產生的彎矩。針對豎向荷載的計算主要是通過受荷面積來進行簡單計算。針對水平荷載的計算主要是借助于計算機運用有限元的方式來進行科學計算。剪力墻結構設計的一個重要內容就是要科學估算受力情況，而后根據受力情況來進行合理布置。

在高層建筑中剪力墻結構本身應該是雙向布置形成空間結構。剪力墻布置的關鍵在于要保證力的均衡。要通過把剛度中心與建筑物中心接近來避免出現扭轉效應。在實際布置過程中我們會發現當剪力墻本身的抗側剛度過大的時候就會造成自振周期的過大，此時工作人員可以通過加大墻體間距的方法來有效降低結構的抗側移剛度。剪力墻的合理布置是關鍵。做好這項工作是提升高層建筑水平的重要措施。

3.剪力墻結構的設計

剪力墻結構的設計是一個系統的專業的過程，這一過程包含著多個步驟。因而在剪力墻結構設計之前必須要了解剪力墻結構設計的步驟。針對剪力墻結構的設計首先我們需要確定墻肢的長度和厚度； 其次是科學設計連梁；再就是合理設置邊緣構件； 最后就是地震荷載以及各種內力、位移的計算。接下來就來詳細分析這一過程。

1）墻肢長度和厚度的選擇。上文詳細分析了在剪力墻設計過程中剪力墻的長度是不宜過大的。因而我們需要高度重視墻肢長度的選擇。通常情況下針對墻肢長度的選擇不能超過8m。墻肢長度過長所造成的后果已如上文所述。

這一點是我們在設計過程需要引起格外重視的。一般情況下跨高比是要大于6 的。

針對墻體厚度的選取一個重要目標就是要能夠保證剪力墻剛度和穩定性。一般的住宅建筑的填充墻厚度一般保持在200 mm，此時剪力墻也應該設置為200 mm。對于那些沒有地下室高層住宅的設計一般基礎埋深選擇在2.5 m 以上，墻體高度是5.0m 以上，此時再按照1/16 的比例來確定墻厚就很有可能大于填充墻的厚度，這顯然是不利于高層建筑的設計的。因而我們必須要采用專業的方法結合建筑實際情況，嚴格按照高層建筑設計技術規程來進行科學合理的設計。

2） 科學設計連梁。所謂連梁主要指的是連接墻肢與墻肢之間的梁。連梁本身不僅能夠起到連接墻肢的作用，同時又由于在水平荷載作用下墻肢發生變形導致連梁產生內力，最終會使得連梁本身對墻肢產生約束作用。連梁對墻肢結構本身具有重要作用。我們必須要高度重視連梁的設計。

針對連梁的設計重點是要關注連梁的跨高比以及截面尺寸這兩個指標。連梁剛度如果過大時就需要折減。針對剪力墻的設計我們根據有關標準是很難實現折減配置的，因而此時就需要通過允許其適當開裂從而把內力轉移到墻體上從而來達到折減目的。在折減過程中有一個重要指標需要我們高度重視，這就是折減系數。一般情況下當防裂度較低時就需要少折減一些，防裂度高時就需要多折減一些。但是無論怎樣折減，折減系數一般是不能小于0.5 的。只有不小于0.5才能保證連梁承受豎向荷載能力。在今后設計過程中必須要高度重視這一問題。此外為了減小連梁剛度可以通過增加剪力墻洞口寬度的方式來實現。結構整體剛度的減小，地震的作用也將會減小，因而連梁承載力也就有可能不超限。混凝土等級的提升，在實際設計過程中提高混凝土等級就會有可能使得連梁的抗剪承載力不超限。總的來說設計人員需要根據建筑實際情況來進行針對性的調整。

3） 合理設置邊緣構件。在剪力墻結構設計過程中邊緣構件的設置是一個重要內容。從以往的經驗我們可以看出有約束邊緣構件的矩形截面剪力墻和無約束邊緣構件剪力墻相比有著明顯優勢，極限承載力有了顯著提升，比無約束的提升了40%。邊緣構架通常分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩種類型，這兩種類型的邊緣構件的應用需要根據實際情況來進行設置。一般情況下當墻體平均軸壓比不小于規定值的多層房屋一般設置的是約束邊緣構件。一、二級剪力墻底部加強部位以上的一般部位，三、四級和非抗震設計的高層建筑，底部加強部位，相鄰上一層軸壓比小于規定值的多層房屋剪力墻，均應設置構造邊緣構件。總的來說就是要根據實際情況科學合理的進行設置。

4） 地震荷載以及各種內力、位移計算。在建筑剪力墻結構設計過程中如果主體結構本身布置簡單，那么就可以運用空間協同平面框架來進行計算分析。當主體結構平面布置復雜的情況下就是采用空間分析程序來進行內力、位移分析。在實際設計過程中應堅持簡化計算原則。在計算底盤的長寬的時候需要結合主體結構本身的長度和寬度來進行分析。一般情況下這兩者是要成比例地來進行設計的。

4.結語

建筑結構設計是一項很重要的工作，做好這一項工作對于提升人們的生活水平具有重要意義。在建筑結構設計過程中，剪力墻結構的應用是一個重要環節，由于剪力墻結構本身具有多種優點，在建筑結構中能夠有效地提升建筑物的抗震性能。因而加強對剪力墻的研究有重要意義。本文詳細分析了剪力墻結構的概念，剪力墻的布置，最后分析了剪力墻的設計原則。在今后發展過程中應該不斷加強對這些方面的研究，不斷提升剪力墻設計水平。只有這樣才能適應時代發展的要求。

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