論剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

劉 軍

（長江工程職業技術學院，湖北 武漢 42300）

論剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

劉 軍

（長江工程職業技術學院，湖北 武漢 42300）

近年來，隨著我國國民經濟的迅速增長與建筑技術的不斷發展，建筑事業取得了越來越多的成就，與此同時，人們開始越來越重視建筑結構的安全性與美觀性。由于剪力墻結構具有質量好、剛度大、抗震性能好等優點，因此其在建筑結構設計中得到了廣泛的應用，并在一定程度上推動了我國建筑事業的可持續發展。不過從整體上來看，我國對剪力墻結構的應用尚處于初級階段，不但技術方面有所欠缺，且相關法律制度也不夠完善，還需進一步進行探索和研究。本文主要討論了剪力墻結構在建筑結構設計中的應用。

剪力墻結構 建筑結構 結構設計 應用

現如今，在我國很多建筑工程的結構設計當中都是應用的剪力墻結構，這種結構具有良好的穩定性，既能夠保證建筑工程的質量，又具有良好的抗震性能，所以才得到了人們的廣泛青睞。不過，就當前的實際情況來看，我國在應用剪力墻結構進行建筑結構設計之時仍舊存在著一些問題，若想改善應用效果、提高設計質量，就必須要進一步加強對剪力墻結構在建筑結構設計中的應用研究。以下筆者就結合實際來簡單談一談剪力墻結構在建筑結構設計中的應用。

一、剪力墻結構簡介

1、剪力墻結構的概念

剪力墻結構的特點是厚度尺寸比較小、而高度和寬度尺寸比較大，它以鋼筋混凝土墻板取代了傳統的框架結構梁柱，能夠對建筑物起到更好的支撐。剪力墻結構具有獨特的受力形態與幾何特征，具體來說，其的外形類似于板，面積較大而厚度較小，而受力形態則與柱子比較相似，但在比值上卻與柱子之間具有較大的差別。在剪力墻結構中，墻是一個平面的結構，且通常被設計成延性彎曲型，它可以同時承受住來自不同方向的力的作用，如豎向壓力與水平剪力，同時還具備良好的抗震性能，因為剪力墻結構不僅達到了一定的剛度和強度要求，還具有一定的延性，能夠在非彈性變形反復循環的情況下控制結構斷裂。

2、剪力墻結構的分類

通常情況下，剪力墻結構主要具有四種類型：第一類的主要變形為曲型，這種剪力墻結構類似于一個整體的懸臂墻，其彎矩圖在整個墻肢的高度上無彎點、無突變，且實體墻或截面墻也無開洞，就算有開洞，面積一般也不會超過15%；第二類的主要變形也是曲型，但這種剪力墻結構的彎矩圖在整個墻肢的高度上基本無反彎點、有突變，屬于整體小開口的剪力墻結構，不過開洞面積卻一般大于15%；第三類是雙肢或多肢剪力墻結構，這種剪力墻結構往往開口較大，有的洞口會成列分布，其開口雖然與上一種有所不同，但受力特點卻非常相似；第四類是壁式框架式的主要變形為剪切型的剪力墻結構，其在高層建筑的樓層中彎矩圖 一般有反彎點、個別有突變，且洞口尺寸較大，連梁線的剛度與墻肢線非常接近，而受力特點則與框架結構非常類似。

3、剪力墻結構的優點

剪力墻結構的優點之一在于其承載力較大，不容易被隨便拆除；其次在于剪力墻結構的用鋼量較少而剛度較大，整體性能非常優秀；第三在于剪力墻結構承受建筑重力荷載的能力較強，同時還能夠抵抗風荷載及地震作用等；第四在于剪力墻結構能夠同時承受住豎向壓力與水平剪力；最后一項優點則是剪力墻結構能夠同時滿足安全性、穩定性及美觀性等要求。

二、剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

1、整體布局

在建筑結構設計當中，剪力墻結構的整體布局是非常關鍵性的一項問題。由于剪力墻結構需要承載建筑自身的重力荷載、風荷載及地震作用等多重力荷載，所以必須要對其進行良好的整體布局。一般在整體布局之時，首先需要考慮到的是軸線受力最小及對稱布局更穩定等特點，要慎重運用一些抗震性能較低的短肢剪力墻結構，并盡量將一些洞口進行合并處理，避免出現獨立墻肢，同時還要有效控制整體剛度，盡可能地使其達到規定的位移限值要求，這樣才能夠提高剪力墻結構的抗震性能。

2、數值選取

剪力墻結構設計中最需要重視的兩項數值分別是長度數值和厚度數值。剪力墻結構的墻肢長度與其截面高度一般是相同的，且≤8m；為了確保其結構的延性，避免發生脆性的剪切破壞，可以將原本的細高剪力墻結構設計成為彎曲型，但有些剪力墻結構的墻體長度很長，若想使其高寬比保持＞2的水準，還需要進行開洞處理以使較長的墻分布成為若干長度較小的均勻連肢墻；洞口的設計則最好采用約束彎矩較小的弱連梁。

3、計算原則

剪力墻結構的設計需要涉及到鋼筋配比計算。在對墻體本身的鋼筋配比進行計算之時，通常需要計算水平的鋼筋抗彎承載力、豎向的鋼筋抗彎承載力及斜截面的抗剪承載力等。一般剪力墻結構的抗震性能共有三級，每級的豎向鋼筋配比率與水平鋼筋配比率都不能＜0.25%，且兩者之間的距離最好保持在300mm左右。在對連梁的鋼筋進行配比計算之時，應當要適量減少連梁剛度，但折減值不得＜0.5，若折減之后正截面受彎承載力與斜截面受剪承載力不足的話，可以適當地降低連梁高度或減少整體剛度。

三、剪力墻結構優化設計措施

1、轉角窗剪力墻設計優化措施

在進行轉角窗剪力墻結構設計時需要特別注意角窗兩側墻肢的設計，盡可能的提高其抗震等級；加強兩端暗柱配筋，特別是箍筋；同時還應特別注意應當在板內設置暗梁，以此來確保結構的整體性得到提高；轉角窗房建的樓板應當根據具體實際情況進行加厚處理，采用雙面設置的板配筋。在對轉角窗剪力墻結構進行抗震計算的時候，應多考慮到扭轉耦聯將會產生的影響。對角窗窗臺連梁的配筋及構造進行加強處理。

2、連梁設計優化措施

連梁在剪力墻結構中有著極其重要的作用，連梁的剪切破壞會直接影響到剪力墻結構的抗震能力，并能在很大程度上降低結構體系的延性，因此在對剪力墻結構進行設計時，務必提高對連梁設計的重視，加強對連梁進行強剪弱彎的驗算，從而確保連梁的剪切破壞晚于彎曲破壞。此外還應特別注意的是，對連梁的人為操作一定要小心謹慎，盡可能的滿足其強剪弱彎的需求。

3、剪力墻結構布置的優化設計措施

剪力墻結構布置應當簡潔規則，盡量使結構的質心與剛心保持一致，特別是方案布置、墻肢長短等一定要合理處置，且墻片平面形勢盡可能的采用“一”字的形式。此外還應盡可能的按照規范標準的要求，控制好剪力墻的最大間距。

結語：

綜上所述，隨著現代科技與建筑工藝的不斷發展，剪力墻結構在建筑結構設計當中的應用正越來越廣泛，而為了提高其的質量與性能，設計人員必須要不斷加強對其的研究，并在實踐當中不斷發現其中的問題，然后加以改善。

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TU7

B

1007-6344（2015）11-0128-01

劉軍，男，(1972.3--)，湖北武漢人，大學本科學歷，長江工程職，業技術學院土木工程系工程師。研究方向：建筑結構。