剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用研究

楊長介

摘 要：隨著經濟的發展，建筑行業發展迅速，人們對建筑質量和建筑功能要求更高，因此，提高建筑質量顯得非常重要。而采取剪力墻結構能有效地提高建筑質量。剪力墻結構具有抗震性能強、抗側剛度大的優勢，在建筑設計中應用廣泛。本文將對剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用進行分析。

關鍵詞：剪力墻結構;建筑結構;設計;應用

剪力墻技術是一項先進的結構施工技術，在建筑設計中應用非常廣泛，尤其是高層建筑設計。加強剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用，有助于提高建筑質量，保證建筑的安全性。因此，需要深入分析剪力墻結構和建筑結構的特征，遵循剪力墻結構設計原則，使剪力墻結構在建筑結構中得到更好應用。

一、剪力墻結構概述

（一）剪力墻結構

剪力墻主要是指房屋建筑及其附屬結構中，承受地震作用引起的水平負荷或者風荷載的墻體。剪力墻也稱為結構墻、抗風墻或者抗震墻。加強剪力墻建設，能有效地保護建筑結構，避免其遭到剪切破壞。一般情況下，選用鋼筋混凝土作為剪力墻建筑材料，這樣有助于提高建筑的穩固性。

建筑結構主要是指在房屋建筑中，有一定數量構件連接而成的能夠承受一定負荷的空間體系。按照不同標準，對建筑結構進行分類。站在施工方法的角度，可以將建筑結構分為剪力墻結構、混合結構、框筒結構以及框架結構。剪力墻結構的抗震性強、抗側剛度大、用鋼量小，所以在我國建筑結構設計中應用較為廣泛。

在設計剪力墻結構的過程中，施工單位通常會采用鋼筋混凝土墻板，承受水平方向和豎向的荷載，嚴格控制建筑結構產生的水平力。

（二）剪力墻結構設計原則

第一，樓層間最小剪力系數調整原則。在設計剪力墻結構時，按照調整最小剪力系數的原則，合理調整建筑樓層間的剪力系數。首先，在施工時，為了減輕建筑物及其附屬構件的種類，提高建筑的抗震能力，應該保證剪力墻第一振型底部地震傾覆力矩占建筑總底部地震傾覆力矩的40%左右，并對剪力墻的數量進行嚴格控制。其次，在遵循上一原則的基礎上，對剪力墻實施大開間處理，提高剪力墻結構的側向剛性。有效地控制樓層間的最小剪力系數，降低工程總價，合理控制施工成本。

第二，合理調整樓層間最大位移與樓層高度間的比例的原則。在設計普通建筑時，側重樓層間剪切變形和扭轉變形處理，一般情況下，通過控制豎向構件數量來處理建筑物的剪切變形。因此，如果豎向構件的數量過多，則會增加剪力墻的剪重比例，導致剪力墻結構設計不合理，造成樓層間扭轉變形。在這種情形下，剪力墻結構無法充分滿足樓層間位移的需求。因此，在設計剪力墻結構時，不僅要通過調整豎向構件剛度來控制建筑物樓層間的位移，同時，需要盡量減少或者避免出現樓層間的扭轉變形情況，因此，需要嚴格遵循合理調整樓層間最大位移和樓層高度間的比例原則。

第三，對剪力墻連梁超限進行調整原則。在設計剪力墻結構時，如果剪力墻跨高比低于2.5，則會導致彎矩和剪力超過規定限度，因此，在設計剪力墻結構時，必須遵循剪力墻結構連梁跨高比低于2.5的原則。需要注意的是，并不是剪力墻連梁跨高越大越好。比如，在剪力墻連梁剛度不變的前提下，當剪力墻連梁跨高比是5.6時，剪力墻彎矩或者剪力會超出規定限值，從而破壞剪力墻結構。因此，當剪力墻連梁跨比高于5時，需要采取框架梁的方式設計剪力墻。總之，在設計剪力墻的過程中，需要合理調整剪力墻連梁的超限情況，提高剪力墻建筑施工質量，合理控制建筑工程施工成本。

二、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

第一，合理定位剪力墻。在設計剪力墻的過程中，應該沿著建筑主軸方向或其他方向布置剪力墻，在進行抗震設計時，不能采取單向有墻設計形式，定位設計如下：在設計建筑圓形、正多邊、弧形的平面結構時，沿著徑向或環向方向布置剪力墻;在設計i角形和y形平面時，可以沿著平面結構的三個軸線來布置剪力墻;在設計矩形、T形和L形平面結構時，可以沿著平面結構兩條軸線方向設計剪力墻。總之，在設計剪力墻平面結構時，應遵循均勻和對稱原則，保證剪力墻結構的剛度中心和質量中心能重合，避免出現墻體扭矩的現象。

第二，剪力墻墻身鋼筋的分布和構造要求。在設計一般性剪力墻時，應該按照剪力墻結構設計原則，保證剪力墻豎直方向和水平方向分布筋的配筋率高于0.25%，在對建筑進行抗震設計時，保證配筋率高于0.20%。

第三，確定剪力墻厚度。根據國家建筑設計規范，應該按照一、二級抗震等級來設計剪力墻的截面尺寸和截面厚度，保證底部加工部位厚度在200mm以上，其他部位大160mm以上，一字形獨立剪力墻底部加強部位厚度在180mm以上。

第四，處理剪力墻連梁超筋現象。在設計剪力墻結構時，經常出現連梁超筋現象，連梁超筋現象是指剪力墻墻體剪力無法滿足剪壓比的設計要求。一般在剪力墻結構高度占建筑總高度1/3處容易出現連梁超筋墻體。如果平面結構墻段較長，則其中間部位容易出現連梁超筋現象。另外，如果墻段的墻肢截面高度相差懸殊，也會出現連梁超筋現象。剪力墻的連梁超筋現象直接影響著墻體剪切變形。在設計剪力墻時，設計人員需要注意以下方面：在進行剪力墻抗震設計時，需要對中連梁的彎矩和剪力進行塑性調幅。

三、總結

綜上所述，隨著我國建筑施工技術的不斷發展，如何從建筑結構設計角度出發，充分滿足建筑結構功能需求、結構安全需求是建筑行業思考的重點。加強剪力墻結構在建筑結構設計中的應用，充分發揮其作用和影響，使建筑結構朝著新穎化、科學化、合理化和系統化的結構形式轉變，在實踐中總結經驗，提高剪力墻結構和建筑結構設計質量，實現建筑行業的可持續發展。

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