建筑結構設計中剪力墻結構設計淺析

龐超

摘 要：隨著我國建筑產業的不斷發展，目前，對于12～30層的高層建筑，廣泛采用既可以保證結構的剛度、位移，又可以使室內空間方正合理的剪力墻結構，其中剪力墻設計是建筑結構設計中一個重要內容，本文通過分析剪力墻的內涵、表現形式，商討剪力墻體配筋設計。

關鍵詞：建筑結構；剪力墻結構；配筋構造

引 言

隨著科技水平的不斷提高，我國建筑設計水平也更上一層樓。剪力墻整體性很好，本身的剛度較大，還具有良好的抗震性能，最重要的一點是價格低廉，達到了節省成本的目的，因而被廣泛地應用于建筑結構設計中。如今，人們對建筑設計要求不斷提高，設計人員只有不斷優化剪力墻的設計，加大對剪力墻結構的研究，才能提高建設單位對建筑的滿意度。

1 剪力墻結構的介紹

用鋼筋混凝土的墻板代替原來建筑物中的框架結構，把建筑物產生的各種荷載作用于墻板上，稱為剪力墻結構，這種剪力墻結構能夠有效地制約建筑結構產生的水平力。為了節省資本的投入，采用剪力墻結構，因為剪力墻結構價格低廉，具有很好的經濟性，在我國高層建筑中，剪力墻結構被普遍的應用。

2 剪力墻結構的表現形式

2.1 無洞單肢剪力墻

無洞單肢剪力墻實際上是一豎向懸臂構件，立面上沒有任何洞口，在受到水平壓力時，其彎曲變形的能偏離程度對平截面的假定，墻肢截面的正應力為直線分布，可以利用材料力學方法計算其內力和變形。

2.2 整體墻和小開口整體墻

這種類型的剪力墻與第一種剪力墻的實質一樣，仍然是一個懸臂構件，其墻面上只有很小的洞口，幾乎沒有影響。這種墻的正應力呈直線分布，其橫截面的變形在平面的假定的范圍內，這就是整體強。當開洞稍大一些，墻體可能引起局部彎曲，其墻肢應力不超過整體彎曲應力的15%時，墻肢截面的變形就不會超出平面的假定，其應力可以應用材料力學方法來進行計算，然后加以修正，這種墻叫小開口整體墻。

2.3 聯肢墻

聯肢墻是由許多受彎構件連接在一起的。建筑墻體上有許多洞口，豎向排列，這些洞口在外墻上表現為窗口，而在建筑的內部，門或走道是其表現形式。在實際設計中，窗戶、走道、門等將一片整墻分開，由連梁或樓板連接的墻肢，就稱為聯肢墻。

2.4 短肢剪力墻

短肢剪力墻是一種抗側力構件，近年來在我國興起，它的優點是保留了異形柱不凸出墻面，克服了異形柱抗震性能不理想的缺點，嚴格限制了軸壓比，由于是新型的剪力墻形式，專業人士正在研究其力學性能、破壞形態、抗震性能以及設計方法等，以期能夠更好地利用此種新型剪力墻。

2.5 框支剪力墻

框支剪力墻，又名柱支剪力墻，是指當底層需要大空間時，采用框架結構來承受上部剪力墻的壓力。形式分為常截面和變截面兩種，也可以采用斜柱和V形柱來表示。根據建筑設計的要求，來決定使用單層的和多層的部框架。

2.6 開有不規則洞口的剪力墻

應建筑使用上的要求，墻體上會開設不規則的較大洞口，這無疑會給建筑質量帶來不利的影響，盡量不要采用。當必須采用這種剪力墻時，為了減輕不規則開洞帶來的較大應力，可以用剛度小的材料填塞這些洞口，也可以設置一些連續性較強的暗柱暗梁，分散壓力。

3 剪力墻結構設計及計算的優化措施

剪力墻具有很強的抗震能力，在對剪力墻結構設計過程中，第一振型的底部是地震傾覆力矩的位置，剪力墻墻體所承受的地震傾覆力矩要大于結構承受的地震傾覆力矩1/2，剪力墻在建筑設計的數量一定要適量，剪力墻結構中，墻是一平面構件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復合狀態下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地震作用或風載下剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復循環下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設計成延性彎曲型。

3.1 嚴格控制連梁超限

與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內力往往很大。設計時，即使采取了降低連梁內力的各種措施，如：加大剪力墻的洞口寬度；在連梁中部開水平縫，在計算內力和位移時對連梁剛度進行折減，對局部內力過大層的連梁內力進行調整等。而設計、構造不當將會造成結構在抵抗水平力時的強度、剛度不符合要求，進而影響承受豎向荷載的能力。在剪力墻結構設計中，連梁的跨高有著嚴格的規定，跨高比應該大于或等于2.5，如果采用低于2.5的連梁，就會嚴重超出限值，容易造成剪力墻的彎矩過大。還有一種情況，采用跨高比大于或等于5的連梁，宜按照框架梁設計，其連梁的剛度不能隨意折減。

3.2 剪力墻和平面外梁不宜相連

平面內剛度和承載力大是剪力墻結構的突出特點，而平面外剛度和承載力相對較小，因此，應避免剪力墻和平面外的梁相互連接，如果相互連接，墻肢平面外就會發生彎矩，在實際結構設計時，為了避免彎矩現象的發生，要盡量避免剪力墻與平面外的梁進行搭接。

3.3 以主軸為中心，向四周延伸

為了提高結構整體剛度，要以主軸方向作為中心，盡量不要設計單方向的剪力墻，宜雙向甚至多向的向四周延伸，應保證數量相當和布置均勻。

3.4 墻體配筋設計探討

墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現后發生脆性剪切破壞，同時起到抵抗溫度應力防止混凝土出現裂縫，設計中當建筑物較高較長或框剪結構時配筋宜適當增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當增加。但對于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當減小值得探討。

墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用，目前在一些多層低高層剪力墻中電算結果多為構造配筋；但配筋時所取的配筋率有人往往扣除了約束邊緣構件或構造邊緣構件中的鋼筋，筆者認為豎向最小配筋率應該包括邊緣構件中的鋼筋，墻肢的豎向配筋原則也應該盡量將鋼筋布置在墻端部邊緣區并保證鋼筋間距？芨300mm，也應該注意防止豎筋過多使墻的抗彎強度大于抗剪強度，對抗震不利。

4 結 語

綜上所述，對于一個結構設計者來說，首先應從概念和結構形式整體特性上把握全局，其次遵循現行規范要求的計算方法計算，最后根據工程實際情況對結構構件進行構造設計補充。

參考文獻

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