論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

葛宏亮

（重慶市設計院　重慶渝中　400015）

論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

葛宏亮

（重慶市設計院重慶渝中400015）

在科技和經濟不斷發展的背景下，建筑行業得到了巨大的發展，而人們對建筑的要求也越來越高。建筑項目對剪力墻結構設計的利用則很好的滿足了人們對建筑安全性能的需求，這種結構墻是能極大的提升建筑的穩定性、牢固性以及抗震性，但是，此結構墻的應用存在諸多的規范要求。

剪力墻；結構設計；建筑；應用

引言

就目前而言，在我國建筑工程結構設計的過程中，不但要求其要滿足基本要求，而且還要有經濟適用性。剪力墻是一種良好的建筑結構，其優點比較多，比如：側移小、抗側剛度比較大、抗震性比較好，因此，在對建筑結構進行設計的時候，要充分利用這種結構。鑒于此，筆者將在本文中對建筑剪力墻結構設計應用進行分析和探究，希望對剪力墻結構設計的應用推廣有所幫助。

1　剪力墻的概念及特征

剪力墻是建筑結構設計和施工的常見類型，尤其在高層建筑結構設計中比較常見，它有著自身顯著特征，對建筑工程建設具有重要作用和現實意義。

1.1概念

在建筑工程結構設計中，所謂剪力墻結構，通常指的是建筑墻肢截面高度與厚度比值在5～8范圍內的剪力墻體，常用鋼筋混凝土板代替傳統框架中的梁柱結構。通過剪力墻對荷載進行有效承擔，能控制水平作用和位移，確保結構穩固與可靠。隨著建筑工程的層數越來越多，剪力墻結構在整個建筑工程設計的應用越來越廣泛（具體如圖1）。

圖1　剪力墻結構示意圖

1.2特征

在建筑工程設計的過程中，剪力墻屬于一項十分重要的建筑結構設計，其有著明顯的特點及優勢。常見剪力墻結構類型包括實體墻、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻、壁式框架剪力墻等（具體剪力墻類型如圖2），其顯著特點是側移小，抗側剛度大，抗震性能強，吸收地震能力大，結構自重大，室內墻面平整，能有效保障結構的穩固與可靠，尤其適應高層建筑結構設計需要，其應用變得更加廣泛。但不能否定的是，剪力墻結構也存在一些不足，例如，其中最為明顯的缺陷與不足表現為造價相對較高，施工工藝流程復雜，對施工人員的素質要求高。盡管剪力墻結構存在一些不足與缺陷，但仍然得到施工單位普遍關注和重視，其應用也比較普遍。

圖2　剪力墻類型示意圖

2　剪力墻結構設計原則分析

在對剪力墻進行設計的時候，不能盲目施工，需要結合相關規范以及工程實際情況，做好勘察工作，確保合理應用，充分發揮其應有的作用。在進行設計的時候，施工技術受到一定限制，因此，需要重視其中的各種制約條件，確保剪力墻結構應用的合理，符合相關標準和要求。

2.1對最小剪力系數進行科學調整

在對建筑進行施工的時候，應該減少剪力墻的使用，這樣能夠使得建筑結構減輕重量，提升其承載地震的作用。因此，在第一振型，需要利用短肢類，其位于低端位置的地震傾覆力矩需要小于剪力墻底端位置總力矩的60%，在墻體上，要設置大開間，使得自結構傾向剛度得以提高。在樓層之間，對最小剪力系數進行合理調整，確保其大于標準數值，盡可能減少施工成本。

2.2對最大位移進行合理調整

對于建筑設計來說，必須要對樓層之間的扭轉彎曲和剪切彎曲進行有效處理。對于剪切彎曲來說，對其進行處理，需要結合豎向結構配件具體多少加以控制，若是配件數量太多，沒有對其進行有效控制，這樣剪力墻的剪重比例就會提升，使得設計存在不標準以及不合理的情況，扭轉彎曲也就會提升，導致位移現象的發生。因此，在對剪力墻進行設計的時候，需要降低扭轉彎曲。

2.3對連梁超限問題進行調整

在對剪力墻進行設計和應用的時候，將其跨高和2.5連梁進行比較，對于剪力墻跨高來說，其剪力以及彎矩會不再規定限度范圍之內，所以，在相關設計標準之中，一般都會要求連梁跨度比在2.5以上，如果跨度比在5以上，在對連梁進行施工的時候需要采用的方式為框架梁。如果跨度比位于5～6之間，為了確保連梁剛度不改變，那么剪力或彎矩便會發生異常，與相關規定要求的范圍不符。

3　剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

剪力墻結構的設計要分步驟、分環節的進行，不能為追求速度而一蹴而就，這樣根本無法保證設計質量，具體的設計步驟和環節有以下幾點：

3.1結構的設置

建筑在應用剪力墻結構進行設計時必須考慮建筑的空間能力，要雙向設計剪力墻，利用墻體的鏈接來完善高層建筑的空間結構。特別是地震高發區，更要注重剪力墻結構的雙向設計，而且要注意控制兩個方向剪力墻的剛度中心位置和墻體的具體數值保持一致，這樣能夠保證雙向墻體之間的受力均衡，同時能夠降低扭轉效應帶來的影響。另外，為了提高剪力墻的結構安全性，在進行設計時，要根據樓層面積的大小來采取鉸接或半剛接式的結構，這種墻面結構能夠增加墻體的安全性能。

3.2在長度和厚度方面的配筋要求

建筑墻體結構長度和厚度的配筋率是關乎墻體質量以及整個建筑結構設計合理性的關鍵所在。因此，在進行墻體設計工作時，必須明確配筋率取值范圍，為了解決抗震問題，建筑結構必須具備一定的延性，而這也要求了建筑墻體配筋率要達到最低要求標準。在進行建筑剪力墻結構配筋率設計時，要嚴格按照相關規定以及工程結構需求進行設計，而且要保證配筋率的設計滿足建筑結構其他部分的設計需求，必須慎重的進行配筋率數據設計。

3.3邊緣結構

剪力墻的邊緣結構包括約束性邊緣結構和非約束性邊緣結構，在對以往的建筑分析中我們不難發現，約束性的截面剪力墻要比非約束性的承載能力好40%還要多，在抗震時消耗的能量也要比非約束性的要多20%。所以，在我們對建筑物進行設計時要根據建筑的要求和效果來選擇用哪種邊緣表結構，這樣才能更好的對質量有所保證。

3.4連梁結構的設計

連接墻肢和墻肢之間的梁，我們稱之為連梁。在剪力墻受到水平的作用力而出現彎曲時，剪力墻就會改變墻體的受力的狀態使墻肢達到穩定，并且它也會對墻肢起到約束的作用。從這就可以看出，在剪力墻的設計過程中，連梁的設計是必不可少的，如果連梁的設計出現不合理或者設計失誤的狀況，那么就會對建筑物產生不可估量的不良影響。因此在對連梁進行設計時，設計師要嚴格的根據建筑的要求增加連梁的跨度，同時減小連梁的高度和剛度。除此之外，適當的增加剪力墻的厚度能夠使建筑物的抗震能力和承載能力得到提高，而且也能夠使連梁的作用發揮到最大的限度，保證在使用的過程中不會出現質量的問題。

4　剪力墻結構的設計實踐應用

某區建筑物為例，此建筑物為十七層住宅樓，安全等級是二級，場地為II類，抗震設計為乙級，建筑使用年限設置為50年，抗震設防烈度為Ⅷ度，主要此阿勇純剪力墻的結構設計，并剪力墻結構澆筑，結構阻尼比為0.05，在修正以后的風壓為0.45kN/m2，整體建筑工程中剪力墻的結構設計綜合考慮到了風荷載和雪荷載乙級水平地震等作用。

對于剪力墻的結構設計技術的分析，剪力墻機構的設計包括數量控制要點，剪力墻的結構，基本上在建筑工程的結構中起到承受地震以及風、雪等荷載，前面己經提到過，剪力墻的數量并不算越多越好，只是為了降低建筑物自身的自重，而且是為了對建筑結構的抗震性能的增加而控制剪力墻的數量。對于剪力墻的結構計算主要是對在地震作用下的樓層中最大的空間相關位移進行計算，其計算主要是對樓間的彎曲變形。對于剪力墻的平面布局主要防止采用單向的平面布局的方式。

5　結束語

隨著建筑行業發展和施工技術的不斷改進與完善，對建筑結構的層數和質量要求越來越高。建設結構設計是施工前的重要內容，對確保施工順利進行，提高建筑工程質量具有重要指導作用。作為設計工作人員，應該根據建筑結構設計具體需要，科學合理設計剪力墻結構，最大限度滿足建筑結構的功能要求。同時還要善于總結經驗，提高設計人員素質，促進設計水平提高，以降低成本，提高工程質量，推動建筑行業可持續發展。

[1]王小引.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析[J].科技傳播，2015（3）：125.

[2]唐秀橋.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用探討[J].建材發展導向，2014，12（2）：139～140.

[3]李顏開.探討剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].建筑知識：學術刊，2013（1）：173～174.

[4]黃妙武.剪力墻結構設計在高層結構設計中的應用探討[J].科技資訊，2014（2）：153.

TU318

A

1673-0038（2015）38-0015-02

2015-8-5

葛宏亮（1981-）男，工程師，碩士，主要從事結構設計工作。