建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

張成旺

摘 要：隨著我國科技發展和經濟迅速發展，建筑已經越來越接近人們的生活，人們對建筑物的安全要求也越來越高，在建筑結構的設計中使用剪力墻結構，不僅能夠提高建筑物結構的承載能力，而且還能夠提高整個建筑物的穩固程度，

關鍵詞：剪力墻結構設計；建筑結構；原則；應用

1.剪力墻結構的概念

剪力墻結構是指在建筑中墻肢的截面高度和厚度之比在5～8范圍內的剪力墻體。如果在一個建筑結構內，剪力墻設置較多的話，就需要采用筒體的支撐形式，以便于和剪力墻產生的水平作用力相平衡，在高層建筑中多采用部分剪力墻的結構設計形式。在剪力墻結構中進行抗震結構的設計，墻體所承受的地震傾覆力矩不能夠低于建筑整體結構的傾覆力矩。如果整體結構中的墻體較少，傾覆力矩可以適當減少30%左右。

2.剪力墻結構的特點和種類

我國在建筑結構設計中使用的剪力墻類型可以分為以下幾種：

2.1實體墻

當剪力墻為實體墻時，有的墻體出現開洞，有的沒有開洞。即使有開洞的墻體，開洞的面積也不會超過整個墻體面積的15%。因此，實體墻在使用的過程中不會出現反彎點和結構的突變。

2.2壁式框架結構的剪力墻

壁式框架結構的剪力墻，在墻體中洞口的尺寸較大，在進行墻肢線剛度和連梁線剛度的設計時，其大小接近。壁式框架結構的剪力墻的主要受力特點在于墻體的彎矩圖會產生突變，在建筑中的多數樓層中會出現反彎點。

2.3 開口較小的剪力墻

開口較小的剪力墻其特點和實體墻相同。墻體中的開口面積較小是指墻體中的開洞面積在15%以內，在受力過程中墻體中的彎矩圖點不會產生反彎點，但容易在連梁出產生結構性的突變。

3.剪力墻結構的設計原則

3.1調整建筑物樓層之間的最小剪力系數的原則

在建筑施工過程中，為了達到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，應該在不超過規定系數范圍內盡量地減少剪力墻的使用數量，以便于把樓層的最小剪力系數控制在設計要求所規范的限制內。

3.2剪力墻連梁超限的調整原則

此原則主要是要求在進行剪力墻的設計過程中，根據剪力墻結構設計標準，其連梁的跨高比值一般情況下要大于2.5.若其比值在2.5以下的話，容易出現墻體的彎矩和剪力值超出有關技術所規定的限值的狀況。另外，絕大部分剪力墻的連梁跨度會超出比值到5，此時就需用框架梁的方式來完成其連梁的建設。而對于超出比值在5—6范圍內時，要想確保其墻體不發生剛度不發生變化，則剪力墻的剪力或彎矩就會出現異常，超出其結構設計規定的要求。因此，在進行剪力墻結構設計時，對剪力墻連梁的超限進行調整，實現有效的對建筑工程投入的資金成本進行控制。

3.3建筑物樓層層高與層間最大位移之間的比例調整原則

在對遭遇地震作用影響較多的建筑樓層進行最大彈性層間位移值規定和規范時，把以變形為主要形式的高層建筑排除在外，且計算其他建筑時可不扣除其整體的變形彎曲，而轉換為扭轉變形的計算。其中，豎向構件數量是控制剪切變形的決定性因素，但是，豎向構件不能過多使用，否則會引起結構的扭曲變形。因此，在對高層建筑驚喜結構設計是，應該盡可能的縮小扭轉變形。

4.剪力墻結構設計在建筑設計中的應用

在剪力墻結構設計的過程中，要充分考慮其在建筑整體中的應用，做到對剪力墻進行合理的定位、充分考慮剪力墻中的鋼筋構造、確定剪力墻設置的厚度，有效處理剪力墻中存在的連梁超筋現象。

4.1對剪力墻進行合理定位

在剪力墻設計的過程中，要順應建筑物的主軸方向進行雙向布置，在建筑結構的抗震設計中，要盡量減少出現單項墻的形式。在進行建筑結構設計的過程中要做好以下幾點：

4.1.1如果在建筑的設計中牽涉到弧形、圓形或多邊的平面結構，可以將剪力墻設計為環形或者沿著徑向的位置設置剪力墻。

4.1.2在設計中如果呈Y型的結構，就需要根據建筑自身的三個軸線的分布方向進行剪力墻的設置。

4.1.3在結構的設計中如果呈現出T型或矩形等平面結構，就需要沿著自身結構的兩個軸線的方向進行設計。

因此，在進行剪力墻結構的設計過程中要保證結構的對稱和均勻，將整體結構中的質量核心和剛度中心進行重合設置，以保證建立的墻體不會產生扭矩。在建筑結構的設計過程中，要保證剪力墻的墻肢的設置能夠滿足規則，并且遵循建筑結構設計簡單的原則。

4.2確定剪力墻設置的厚度

根據國家的建筑設計規范的要求，在進行剪力墻的設計時，它的截面尺寸要滿足建筑物抗震等級的要求。墻面的厚度要根據整體的抗震等級要求進行設計，墻體的底部要加強厚度，保證在200mm以上，其他部位的厚度要保持在160mm以上，在獨立剪力墻的設置中，墻體底部的厚度要設置在180mm以上。

4.3剪力墻中的鋼筋構造

在剪力墻的結構設計中有明確規定，在剪力墻的結構設計過程中，既要保證剪力墻結構水平方向和豎直方向中的配筋率，又要保證剪力墻的結構能夠滿足抗震設計的要求。在進行剪力墻結構的抗震設計時，配筋率要保持在0.2%以上。

4.4處理剪力墻中存在的連梁超筋現象

在剪力墻結構中，比較容易出現連梁超筋的現象，主要表現是墻體整體的剪力與設計過程中對剪壓比規定的數值要求不相符。在墻體中出現連梁超筋的現象，主要是由于剪力墻整體結構的高度，位于建筑整體結構高度的三分之一處。如果在平面結構中，墻體較長的話，就會比較容易出現連梁超筋的現象。在出現連梁超筋時，墻體會發生嚴重的剪切變形。如果是墻體中較容易出現連梁超筋現象的部位時，可以采用鉸鏈的形式進行處理。

4.5剪力墻結構設計的其他要點

在建筑施工過程中，為了保證建筑結構的穩定性，保證建筑質量，應該綜合考慮多種因素，實現剪力墻結構的優化設計。

4.5.1必須保證剪力墻結構的順利建設，這是剪力墻結構設計的基礎工作。

4.5.2要充分考慮剪力墻結構的安全性問題。我們知道，剪力墻結構本身的建設就是為了增強建筑的抗震性能，保證房屋及構筑物的安全施工。反過來，在剪力墻結構的設計中，保證剪力墻結構的安全可靠度，也能夠使剪力墻結構的功能得到最大化程度的發揮，同樣能夠達到經濟合理的設計目的。

4.5.3還應該考慮剪力墻結構的工程造價問題。為了節省工程造價，我們可以從技術手段以及原材料的使用等方面著手。例如，在剪力墻結構的設計過程中，將原材料的含鋼量控制在一定的范圍之內，力求達到在不損害建筑的安全性的前提之下充分發揮原材料的最大用途，就能實現剪力墻結構的優化設計。

結束語：在對剪力墻進行設計時，應該考慮到對剪力墻結構的設置，剪力墻的長度和厚度要達到配筋的要求等。同時應該嚴格的遵循設計的要求和原則，是剪力墻的優勢最大限度的發揮，從而是建筑物更加的堅固、舒適。并且使建筑物的質量達到最好。

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