分析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

■李 敏，羅聯訓

■1．中國美術學院風景建筑設計研究院，浙江 杭州 310000;2．大象建筑設計有限公司，浙江 杭州 310000

引言

隨著城市人口數量不斷增多，住宅建筑與商業建筑數量呈現出快速的擴張趨勢。高層建筑的數量已經非常多，甚至出現了近34層的高層住宅建筑。高層建筑可以有效利用土地面積，但其對建筑的結構要求了相對高一些。如何在高層建筑中進行結構設計成為工程項目的工作重點。通過結構設計要不斷提高建筑結構的實用性與耐久性。另外現代人們還對建筑提出了美觀、和諧等要求，剪力墻結構是建筑工程中覺的一種結構，目前已經在大型建筑結構中得以應用，充分體現了整體性、耐久性方面的優勢。

1 剪力墻結構基本概念

剪力墻結構主要昌指利用鋼筋混凝土板來對傳統的框架中的梁柱進行代替的辦法，通過墻來對荷載進行承擔，可以有效控制水平力作用。鋼筋混凝土板梁可以有效承受豎向壓力與橫向結構剪力，統稱為剪力墻結構。隨著現代社會高層建筑、超高層商業建筑數量的不斷增多，剪力墻結構技術已經得到廣泛應用。剪力墻結構可以有效適應現代社會發展趨勢，在設計中滿足建筑需求的創新、安全與人性化需求，不斷突出結構的個性與新穎。剪力墻結構設計成為現代建筑結構設計中一項重要的組成部分。［1］

剪力墻在建筑結構中的主要作用是抵抗各種荷載，支撐整個建筑的上層結構，俗稱為擋風墻、抗震墻或結構墻。對于豎向荷載，主要是指重力，而水平荷載則主要是針對結構應力。剪力墻一旦設計、施工成型，不可隨意進行破壞或拆除，以免對上層結構造成嚴重影響，受力不均有可能會導致坍塌危險。剪力墻的設計要與施工的難易程度、造價等進行充分結合，通過設計案例不斷進行總結。

2 剪力墻優劣勢分析

剪力墻結構設計合理，僅僅利用較少的鋼量就可以達到很高的剛度，從而確保整體性良好。基于這種優勢，目前剪力墻結構已經廣泛應用于高層建筑工程中。住宅建筑的風格多樣化進展過程中，室內的不均勻布置與分隔墻在住宅建筑中應用越來發揮多，建設單位多采用把承重墻與分隔墻利用現澆混凝土的結構來進行設計，充分體現了經濟性的要求，同時也滿足業主需求。［2］凡事都有兩面性，剪力墻結構也存在著一定的缺點。在剪力墻結構中混凝土使用量較大，會不斷增加建筑結構的重量，在發生地震等災害時，由于抗接側剛度大，上層將會產生結構不穩定的現象，從而對高層人們的正常生活造成威脅。在剪力墻的結構設計計算中，要有效發揮結構優勢，避免劣勢問題，或采取相應的補充措施，對缺陷進行有效化解。

3 剪力墻結構設計在建筑結構中的應用

3．1 剪力墻的布置

剪力墻是高層建筑結構的核心主體框架，其在平面布置時應該盡可能地保持均勻與對稱，同時墻面結構的剛度中心與質量重心保持吻合，減少因為兩側受力不均導致的扭矩問題。剪力墻布置不均，造成的建筑主體出現沉降不均的問題也時有發生。內外剪力墻要拉通、對直。在剪力墻的結構設計時要充分計算應力，同時也要考慮施工的難以程度，在同樣滿足業主需求的同時，降低整個項目的成本也是結構設計要考慮的一項因素之一。最后剪力墻的肢截面要盡可能地簡單、規則，適應性更強，也更容易得到業主的認可。

3．2 剪力墻大墻肢處理應用

剪力墻本身的剛度非常大，同時也存在著一定的延伸性，這主要是因為施工材料無可避免的形成的。正因為如此，在進行剪力墻結構設計時同樣需要考慮到延展特性，從實際出發，結構設計對整體性的作用將會更加科學。在剪力墻的結構設計中，極易出現彎曲破壞形式，容易在投入使用后經過一段時間的應力積累，造成脆性破壞。所以在設計過程中，要對剪力墻在滿足承載要求的基礎上，進行分層間隔設計，均勻獨立的剪力墻對于提高墻體的結構承載力非常有效。長度較小的剪力墻在受彎時造成的裂縫寬度較小，可以發揮配筋的作用。一般而言，對于超過八米的墻肢長度，要采用開施工釬與開計算洞的方式進行處理。前者是在施工墻上留洞，在完成后進行砌填，對墻肢進行分解，而第二種是在計算時就設有孔洞，不過在施工階段卻為混凝土墻，從而加強其他的墻腳的配筋能力。

3．3 結構設計中的墻體配筋

對于整體建筑結構的安全與工程經濟性來說，控制好剪力墻的配筋作用十分明顯，剪力墻的面積非常大，整個建筑規模都需要使用到剪力墻。剪力墻的配筋多把豎向鋼筋置于內側，而把橫向的鋼筋置于外介。剪力墻的配筋需要滿足最小配筋率要求，如果采用雙向鋼筋網片可以有效節省墻體配筋。墻體配盤減少，將對規模龐大的高層建筑工程造價有著積極的作用，得到了建設單位的認可。

4 剪力墻結構設計中需要注意的問題

剪力墻結構的應用主要是需要其提供對上層建筑的可靠支撐，從而加強建筑的堅固性。剪力墻結構在發生地震時，能夠有效增強建筑結構的抗震性，盡量減少破壞。業主對于剪力墻的破壞非常困難，從側面提高了整體建筑的使用壽命。在建筑結構設計中進行剪力墻結構設計時需要注意幾個問題。首先要控制好剪力墻的高度與寬度的比例，剪力墻的結構高度較高，也就是我們平時所稱的層高較大，在一些通透型建筑中剪力墻的寬度也非常大，為了減輕重點，只得在厚度方面不斷降低，也就在形式上向框架、柱子結構靠攏。與柱子結構不同的是，二者在厚度方面存在明顯不同，如果剪力墻的高寬比例過低時，可以按照柱子結構進行設計。剪力墻是一個平面結構，不但需要承載水平應力與彎矩力，還要承擔豎向壓力，所以需要滿足彈性要求。其次，在進行剪力墻設計計算時，要把重力與橫向延展力結構進行分析計算。在一些剪力墻中有門洞等情況時，更需要對其進行精確計算，避免在某處產生應力弱點，影響使用，產生施工后的裂縫問題。

5 結束語

隨著人們的高層需求不斷增多，商業與住宅都出現了大量的高層建筑，這對城市的土地面積是一種有效的利用，符合目前社會發展的趨勢要求。高層建筑中剪力墻的應用更是體現出了絕對的優勢。不但滿足最基本的實用性要求，更是對人們日益增長的個性化需求、工程經濟性需求以及耐久性要求都可以實現。剪力墻結構設計技術的應用，極大地提高了建筑工程的質量，也有效降低了生產成本。在未來，剪力墻的結構設計將會有效避免劣勢問題，通過技術的運用、完善的計算，不斷提高剪力墻結構設計技術水平，促進我國建筑工程質量的不斷提升。

［1］秦瑩．剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］．科技致富向導，2013，29∶309．

［2］王燕．剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］．科技與企業，2014，02∶173．