建筑結構設計內剪力墻結構的運用分析

■蔣耀勤 ■宜興市建筑設計研究院有限公司，江蘇 宜興 214200

多層和高層建筑的不斷涌現，作為現代建筑中重要的組成部分剪力墻結構也隨之被廣泛的應用。建筑中墻是一種應力傳導的重要紐帶，其強度、剛度、延性等都會對建筑的穩定性以及剪力墻的性能產生巨大的影響。剪力墻結構中梁柱的承載形式將被改變，如果可以對結構的內力進行控制其可以承擔主要載力的承擔機構。剪力墻結構主要性能優勢使其在小高層建筑中起到了更好的抗震性能以及適應性。

1 剪力墻的特征分析

剪力墻最初的使用功能就是在建筑結構中承載一定的風載荷，同時也可作為抵抗地震作用中的水平載荷的墻體。雖然剪力墻在墻體結構中剪切變形大且平面布置不能靈活控制限制了剪力墻的應用，但是其承載力以及平面內的剛度強，同時承受水平載荷以及豎向載荷的性能較強，與框架結構配合可以為建筑提供較好的承載性能。

2 剪力墻運用的基本原則

當建筑物中的豎向承重構件需要由墻體承擔時，剪力墻既承擔水平構件傳來的豎向荷載，還能承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用，能夠可以更好的滿足建筑載荷;結構形成的墻面平整，可以很好的包裹梁柱結構，對于室內的空間利用較為有利;經過合理的設計，剪力墻結構可以在建筑中起到抗震的延性作用，因此剪力墻在小高層的建筑中應用較為廣泛，也取得了較好的效果。在實際的設計中，一些設計不能按照剪力墻的結構進行分析與結合，僅僅依靠規范的要求進行設計和選擇，對于剛度選擇不能因地制宜。因為實際情況是結構剛度不是越大越好，剪力墻不是依靠數量取勝，結構剛度一味的增加其在地震中所起到的延性作用將降低，不能保證安全也給工程帶來了更大的成本支出。所以在設計中必須考慮剪力墻設計的基本原則，這樣才能保證其功能發揮。

2．1 數量控制

剪力墻在結構中整體性較好，具有較大的剛度且水平位移小，可以最大限度的滿足結構的性能需求。近些年高層建筑以及住宅都選擇了剪力墻結構作為其主要的承載系統。但是在工程中設計人員會按照經驗以及實際情況分析選擇剪力墻的應用形式和數量等。其中數量選擇就成為一個重要的基本原則。設計工程師如果安排過多的剪力墻則會導致其不能充分發揮其真正的作用，反而為成本支出背上不必要的負擔。所以對剪力墻的數量選擇是工程實踐的重要原則之一，選擇數量的時候應注意對建立起的自重以及短肢剪力墻的剛度進行分析，控制最小剪力系數，以此控制剪力墻的合理數量。

2．2 樓層間剪力控制

剪力墻在設計中應考慮樓層之間的最小剪力系數。在施工中要求降低房屋的自重，且保證建筑的抗震性能。由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產生大的變形，同時也形成兩道抗震設防。在基礎上對剪力墻進行大開間的處理，讓剪力墻的側向剛度增加。這樣才能合理的控制工程的成本支出。

2．3 剪力墻連梁超限調整

剪力墻在建筑應用中，其設計的要求是剪力墻跨高比例在一定范圍內進行總體規劃。如果跨高比例小于2．5則容易出現一種剪力墻和彎矩超過規定的情況，即超限。所以剪力墻在設計中基本應遵照剪力墻結構的連梁跨高比小于2．5的基本原則、但是應注意的是剪力墻獲的連梁跨高比例不是越大越好。例如:某工程中保證了剪力墻剛度固定的原則，設計時選擇剪力墻的連梁跨高比為5-6之間，但是在實際設計計算時發現其剪力或者彎矩都會出現超限的情況。而這樣的選擇直接導致剪力墻設計出現了不滿足實際需求的情況。所采用的克服措施是剪力墻的連梁跨高比超過5的時候，剪力墻就應選擇框架梁進行調整，以此滿足建筑設計的基本需求。總體看，剪力墻結構的設計應當對剪力墻連梁的超限情況進行充分考慮與調整，一方面保證剪力墻建筑的施工可行性與質量保證;一方面對建筑所支出的投資成本加以控制，達到雙贏的效果。

3 剪力墻結構設計的運用

3．1 合理處理大墻肢

建筑結構中剪力墻必須突出其延性作用，剪力墻的寬高比也應，按照一定的要求進行設計，經驗表明比例小于2的時候，剪力墻的延性較好，容易受到彎曲破壞，從而剪力墻不易受到剪切而破壞。但是如果剪力墻的長度增加，為了保證剪力墻都可具備一定的延性，確保每個獨立墻段的剪力墻滿足建筑結構的需求，一些剪力墻的寬高比會大于2，此時如果要保證剪力墻的延性就必須進行開洞，減小剪力墻因為彎矩而出現裂縫，保證鋼筋的支撐效果、如果墻肢的長度較長，則整個建筑樓層的載荷都會有長墻肢進行承擔，地震時最先破壞的也就是這些較長的墻肢，偏小的墻肢配筋不足也不能起到承載作用，所以墻肢會出現大范圍的破壞，要克服這個問題就必須在墻上進行合理的開洞以滿足設計和應用需求。

3．2 平面布置合理

在建筑設計中，剪力墻的結構應進行合理的平面設計，設計過程中應考慮利用主軸作為中心進行輻射式的布置，布置剪力墻的平面位置時，應按照對稱和均勻的原則進行。使得建筑的墻體和與質量中心、剛度中心重合。對每一面墻都應進行設計處理，減小剪力墻扭曲的程度。剪力墻結構的抗側力的剛度應進行合理計算，不能過大，應平衡剪力墻承載和抗側力的能力，增加空間利用效率，控制剪力墻的密度。

3．3 其他設計要點

建筑設計中結構設計較為重要和基礎，要保證建筑的穩定性，就應考慮綜合性的因素。剪力墻的設計也應被優化。應先保證剪力墻的施工便利性，即剪力墻可以順利施工，同時也應充分考慮剪力墻的安全性問題，剪力墻的主要功能就是幫助建筑提高抗震能力，保證建筑的整體安全性。因此設計中必須考慮剪力墻的安全性和可靠性，使得剪力墻在地震中起到削弱地震能力的效果。最后還應考慮剪力墻的造價問題，在工程中造價和利潤有直接的關系，因此在剪力墻設計中，應考慮材料和工藝等問題，如剪力墻設計中原材料的用量鋼應盡量控制，在保證安全性的前提下，最大限度的節約材料，以此實現對剪力墻的優化設計。

4 結束語

建筑設計中選擇利用剪力墻為主體結構基礎，就是因為其具有較好的抗震性和抗側向力的剛度。目前在我國的建筑設計中尤其小高層的建筑中應用較為廣泛。其使得建筑結構得到優化，促進建筑質量提高。但是綜合上述分析，其在應用中應遵照基本原理以及相關原則，把握剪力墻的實際性能和需求，充分考慮實踐對剪力墻結構形式的需求，這樣才能保證設計合理性。最后還應充分利用計算機等措施對剪力墻設計進行創新和新技術結合，以此促進剪力墻以及其他建筑結構設計的優化，提高建筑設計的應用價值。

［1］李敏，羅聯訓．分析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］．江西建材，2014(5):34．

［2］楊春．建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析［J］黑龍江科技信息，2014(5):7-9．