關于建筑結構設計中剪力墻結構設計的運用分析

【摘要】剪力墻結構由于具備良好的剛度和抗震性能，已經成為現代建筑結構設計中重要的組成部分。剪力墻的結構是需要設計與計算的，如此才能滿足建筑結構設計的需求，并發揮其最好的性能。本文將詳細闡述剪力墻結構設計在建筑結構設計中的運用，以幫助人們更好的掌握剪力墻的結構設計。

【關鍵詞】建筑結構；剪力墻；結構設計；運用

剪力墻結構因具備良好的抗側剛度性、抗震性，并且側移幅度比較小；可滿足上部住宅房間內的柱不突出墻面的建筑功能要求，因此得到建筑結構設計中廣泛的應用。但需要注意的是，我國目前并沒有一套完整關于剪力墻結構設計的相關標準。因此剪力墻的結構設計在很大程度上還是需要依賴設計師的經驗，加大對剪力墻的位置和尺寸的控制，最大限度降低剪力墻結構設計中的安全隱患。

1、剪力墻的概述

剪力墻結構是指運用鋼筋混凝土板做為柱，成為各種負荷力的主要承擔者，并且加強了控制建筑結構的水平力量。在現代建筑結構中，剪力墻已經成為建筑結構中的主要支撐結構，是承擔豎向負荷和抵抗橫向荷載的重要存在。剪力墻結構能提升建筑的整體穩定性，減少建筑建設的含鋼量，在一定程度上控制了建筑的成本。尤其是在高層建筑中，剪力墻結構能有效的結合建筑物內部的分離墻和稱重強，在不影響建筑整體性能的同時，提升了建筑內部的空間，避免。

由于剪力墻自身結構的關系，當發生地震時，其地震反應也是比較大的。剪力墻結構可以利用自身剛度的優勢，很好的防止側向變形，但需要加強建筑物的下部結構作為基礎，這就無形中增加了建筑的成本。同時，剪力墻結構中的配筋率比較低，可以有效的控制鋼材的消耗。

2、剪力墻的設計原則

在設計剪力墻時一般要遵循以下三點[1]：（1）重視并確定剪力墻結構中的高度、寬度和跨度的比值。在正常情況中，剪力墻結構的高度和寬度都是比較大的，所以其受力情況是和柱形體結構非常相似。由于每個建筑的對剪力墻的要求和自身特點都不一樣，因此計算并確定好剪力墻結構中的高度、寬度和跨度就顯得非常重要了。（2）注重保護剪力墻結構中平面外的剛度和承載力。在剪力墻結構中，其平面內的剛度和承載力是非常理想的，但平面外的剛度和承載力就比較弱。有經驗的設計師一般都不會計算剪力墻結構平面外的剛度和承載力，但會采取相關的保護措施保護剪力墻盡量免受外界環境的影響，進而造成質量問題。（3）重視對剪力墻結構水平力和垂直力的計算。剪力墻結構的性能需要依賴于準確的計算和設計，根據建筑的設計要求，進而設計出合理的剪力墻結構，以保證建筑的質量和性能。設計師在保證對剪力墻結構水平力和垂直力的計算準確時，還要注重對結構整體截面的承載力的分析，進一步增強建筑物的性能。

在設計剪力墻位置時，要注重均勻性、對稱性和分散性等方面的設計原則，平面布置宜簡單、規則，沿兩個主軸方向雙向布置；在建筑方案階段結構專業就需要介入，盡可能形成明確的墻肢和連梁，才能保證整個建筑的整體剛度。根據具體的建筑特點與要求，在建筑的端部或形狀變化較多的位置設置剪力墻的結構設計。在不能或不容易滿足剪力墻對稱性要求的位置，應盡可能的靠近剛度的中心，以保證剪力墻結構的質量[2]。需要特別要注意的是，在剪力墻上設計洞口的位置要盡量安排在截面的中心的部位（見圖1）。

3、剪力墻結構的運用分析

3.1根據建筑物的高低運用剪力墻結構

（1）低于18層的住宅建筑剪力墻結構的設計

在低于18層的住在建筑中運用剪力墻結構，應盡量選用短肢剪力墻結構。如此可以利用短肢剪力墻結構上的結構洞減低自重，并減少其自身的剛度。如此，即便是發生地震，地震的反應也會比較小。同時，短肢剪力墻的各個墻肢的承載力能夠得到充分的發揮。另外，短肢剪力墻能夠改善建筑墻體的保溫性能，有利于建筑室內熱環境的維持。從經濟的角度來看，短肢剪力墻面的開洞數是有限的，在一定程度上降低了相應位置的材料使用。短肢剪力墻結構得到降低，所以建筑物上部的截面積也會得到相應的減少，如此關于相關基礎福分的費用支出也能得到控制。剪力墻結構的剛度降低，也就降低水平力及其所引起的結構反應大小，讓建筑物的上部結構和基礎費用都得到控制。

（2）高于18層的住宅建筑剪力墻結構的設計

在高于18層的住宅建筑剪力墻結構中，應盡量選用傳統的現澆剪力墻結構。在高于18層的住宅建筑中，建筑的結構體系、結構頂點的位移、層間位移及底部建立系統都很難得到有效的控制，使之符合相關的建設要求。而傳統的現澆剪力墻結構能很好的解決這一問題，提升對建筑結構體系各方面因素的控制，加強建筑結構的安全性。對于高層和超高層建筑還可以利用塔樓電梯間剪力墻落地形成一個核心筒來抵抗水平力，達到對頂點位移和層間位移的有效控制。

3.2重視避免剪力墻的連梁超筋

剪力墻的連梁超筋情況在剪力墻結構實際運用中，是一種出現率比較低的情況，但同樣不能夠忽視。造成剪力墻出現連梁超筋的原因主要有四個[3]：（1）連梁自身跨高比較小；（2）剪力墻結構中，墻面的豎向中心線出現錯位，導致整個結構處于一個不共線的狀態；（3）剪力墻連梁兩端的連接墻肢過長；（4）剪力墻結構中剪力墻布置的數量不合理，導致承受的水平力不平衡。

因此在處理剪力墻連梁超筋的問題上，也可以從這個四個方面解決：（1）適當的加大連梁中間部位的洞口及連梁跨高比，或者設置一道貫穿縫以改善這一情況；（2）在前期設計時，設計師應盡量保持洞口豎向中心線保持在同一條直線中，為實際施工提供良好的基礎。如果實際施工過程中實在無法滿足，可采用相關的有效措施在洞口的相應位置。（3）當剪力墻的墻肢過長時，可以在相對中間的位置設置結構洞以解決。（4）在最初的設計過程中，設計人員就應該具備全局思想，以全局的角度去思考、計算和設計剪力墻的數量、分布情況和墻肢情況。在開始施工前就將造成剪力墻連梁超筋的相關因素控制在可解決的范圍內。

結論：

剪力墻結構已經成為建筑建設中非常重要的部分，能提升建筑的整體性能，具備良好的剛度和抗震性能。因此在設計之初，設計師要應該詳細了解建筑的特點及對剪力墻結構的具體要求，選擇合適的剪力墻結構，發揮剪力墻結構應有的作用，并同時控制好建筑的成本，避免剪力墻連梁超筋的出現。讓剪力墻結構更好的發揮其作用，促進我國建筑行業的發展，保證社會經濟的快速進步。

參考文獻：

[1]趙宇.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，2012，17：45-46.

[2]陶健，楊麗琛.關于建筑結構設計中剪力墻設計的探討[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2015，03：127-128.

[3]寧曙偉.芻議建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用[J].中華民居（下旬刊），2014，08：81-82.