關于剪力墻結構設計相關問題的探討

周憶復

常州常工建筑設計有限公司

?

關于剪力墻結構設計相關問題的探討

周憶復

常州常工建筑設計有限公司

本文從剪力墻結構所具有的特點出發，分析了其在房屋建筑工程中的設計要點，同時針對存在的問題提出了相應的優化措施，以供參考。

剪力墻結構；結構設計；要點；問題；措施

前言

剪力墻結構是建筑工程設計中常見的一種形式，與傳統結構形式相比，其更好地解放了室內空間，安全性與可靠性方面具有更大優勢。但是從其應用整體效果來看，還存在一定不足。

1 剪力墻結構的概念及特點

1.1 剪力墻結構概念

剪力墻結構，即承載各種負荷帶來的各種橫向力和縱向力時，主要運用鋼筋混凝土板而非過去的框架結構，而且能有效控制結構的橫向力。剪力墻結構在目前的建筑工程結構設計中被大量的使用。

1.2 剪力墻結構特點

剪力墻結構與傳統框架結構相比，具有更高的穩定性與安全性，施工效果更佳。從建筑工程建設現狀來看，臥室與客房空間環境比較小，結構上存在較多的分間，可以選擇用現澆剪力墻結構的方式，將承重墻與隔間墻進行合并處理，進而解放出更多的空間。但是剪力墻結除了以上穩定性高、經濟性高等優點外，也存在一定缺點。例如剪力墻結構抗側剛度比較大，在遭遇地震作用時，會加大對地震作用的吸收，對建筑結構造成不利影響；另外，剪力墻結構大部分為構造配筋，此種設計方式與框架結構相比配筋率更低，會對結構延展性造成一定影響。

2 房屋建筑工程剪力墻結構設計要點

2.1 連梁超限調整

剪力墻結構設計應控制好剪力與彎矩值，將其最大值控制在專業規范內，其中結構連梁跨高比應在2.5以上，否則彎矩、剪力很大，配筋困難，一般我們可以通過調整連梁折減系數得到解決。按照設計規范分析，當跨高比大于5，如果連梁剛度也在此范圍內時，不得采取折減設計方式。針對此種情況，在面對工程實際施工時，可以合理利用此項內容進行適當調整，可以節省鋼筋與混凝土用量，對降低工程造價具有重要意義。

2.2 剪重比調整

建筑工程剪力墻結構的設計，需要結合其所具有的特點，《建筑抗震設計規范》5.2.5條規定：結構任一樓層的水平地震剪力應符合剪重比要求，因為對于某些長周期結構即自震周期大于3.5秒的結構，計算水平地震作用可能偏小，所以規范規定了最小剪力值以保證結構體系的安全。首先，如果底部出現的不滿足剪重比要求低的層數從地下室頂板算起小于樓層總高度的15%，可以適當放寬要求；其次，底部出現的不滿足剪重比要求的層數若大于15%，如果與規范限值差異不大我們可以采用PKPM軟件中的地震放大系數來調整，以達到規范目的；最后也是最徹底的方法就是重新調整結構豎向構件的布置方案，增加整體的側向剛度，以減小結構周期，從而加大結構水平地震作用。

2.3 周期比調整

對于小高層建筑工程的剪力墻結構設計，以扭轉為主的第三自振周期以及以平動為主的第一自振周期比需要滿足在0.90以下。確保能夠最大程度上提高整個結構抗側力構件布置效果的合理性，避免出現過大扭轉效應。另外，對于建筑工程剪力墻結構的實際設計，應盡量沿著建筑周邊進行布置（有條件的情況下可做轉角墻，避免在角部出現一字墻），增加周邊剛度，降低結構中間構件的剛度，以起到調整結構整體剛度的效果。

3 剪力墻結構設計所存問題與優化措施

3.1 連梁結構設計優化

剪力墻連梁結構的設計，要求其兩端均與剪力墻平面內相連接，跨高比不得高于5。當以提高建筑工程結構設計功能性效果為目的時，可以選擇用墻肢與連梁結構組合的方式且必須要做好剪力墻結構剛度與強度的控制。結合實際情況來分析，采取措施來避免出現剪切破壞問題，墻肢與連梁結構的組合設計應遵循強剪弱彎的原則，并且要確定連梁結構屈服在墻肢結構屈服前。

（1）連梁剛度折減。剪力墻連梁結構跨高一般都比較小，相應的在水平力作用下很容易產生較大的內力，這樣當連梁結構屈服時就會出現裂縫病害，同時會降低結構剛度。針對此種特點在對結構進行設計時，就需要從結構整體計算階段，對結構剛度進行折減處理，即計算內力與位移時，對所有構件采用彈性剛度計算，而對于剪力墻連梁結構剛度計算則可以進行折減處理，并且折減系數應控制在0.55以上一般工程取0.7。

（2）連梁跨度。在對連梁結構進行折減處理后，很多時候仍然會出現連梁正截面受彎承載力不夠的問題，針對此種情況，在設計時可以采取擴大洞口寬度的方式，來降低連梁的剛度，減小地震作用對結構造成的影響，提高結構設計安全性與穩定性。

3.2 剪力墻長度優化

對于剪力墻結構來說，在對其進行設計時，規范對其溫度伸縮縫有明確要求，當結構位于室內或者土中時間距最大為45m，露天環境時最大間距為30m。但是當剪力墻結構過長時，則需要對溫度伸縮縫的間距進行適當的調整，結合常見問題進行綜合分析，來確定最終設計方案。剪力墻結構剛度比較大，這就決定了其所處環境一旦溫差較大就會產生收縮變形，在加上墻體結構與對樓面、屋面存在較大的約束，如果剪力墻結構產生收縮變形會更容易形成裂縫，對結構穩定性影響比較大，并且處理起來難度較大。并且剪力墻結構水泥用量大，以及混凝土強度不斷提高，施工后結構彈性模量增加，將會產生更大的約束拉力和更多的裂縫。因此在對剪力墻結構進行設計時，針對超長結構問題需要重點研究，例如出現與使用功能要求相差甚遠的情況，并且不允許超長建筑設置永久縫時，可以選擇對結構添加預應力的方式進行處理，同時還可以結合設計構造措施、施工措施等進行綜合完善。

3.3 剪力墻轉角窗優化

建筑工程結構模式的多樣化，使得結構平面體型各不相同，很多住宅建筑外墻角位置會要求設置轉角窗，而對于剪力墻結構設計來說，此部位也是重點設計環節。因為在此位置設置轉角窗，會降低結構整體抗扭剛度與抗側力剛度，并且會造成臨近洞口墻肢、連梁內力加大，出現明顯的扭轉效應，降低了建筑結構工程的抗震性能。在進行設計時，B級高度以及9級設防A級高度高層建筑不得在轉角位置設置角窗，而對于8度以及8度以下級設防A級高度高層建筑在設置轉角窗時，需要確保洞口上下位置對齊，結合實際需求來控制洞口寬度以及連梁高度，并加設配筋還可以在樓板中增設暗梁，提高結構整體性。

4 結束語

總而言之，對建筑工程剪力墻結構進行設計時，需要結合工程結構特點，對存在的問題進行分析，確定各類問題發生的原因，有針對性的來采取措施進行優化，降低各項因素對工程結構的影響，爭取不斷提高結構設計的合理性，提高工程建設綜合效果。

［1］付艷強.論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］.科技風，2014（01）：142—143.

［2］慶彥營.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］.中華民居（下旬刊），2013（08）：17—18.

［3］秦瑩.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］.科技致富向導，2013（29）：309.

［4］王小引.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析［J］.門窗，2015（03）：116+118.