論建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

雷 斌（湖南大雅建筑設計有限公司，湖南長沙410000）

論建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

雷 斌（湖南大雅建筑設計有限公司，湖南長沙410000）

在逐步進步的現代社會背景下，建筑業在我國飛速發展，越來越多的人開始關注到建筑行業結構設計的方案與方法。隨著人民生活質量的提高，更多人開始對建筑質量、舒適度和居住環境都有了更進一步的需求，所以現今的建筑業也出現了新的機遇和挑戰。剪力墻的結構設計是建筑設計中尤為重要的環節，在當今應用非常廣泛。想要運用剪力墻的結構設計方案，就需要設計者在具備豐富工作經驗的同時還需兼有豐富的理論做支撐。本文主要討論的是剪力墻的結構設計在建筑行業中的實際應用問題。

剪力墻；結構設計；優化分析

引言

建筑是構建和美化城市中的一個重要因素。在一些城市中，城市的標志就是這些標志性的建筑，好比深圳的帝王大廈、北京的水立方和鳥巢等等。由此可以看出建筑和城市的關系是非常密切的。近些年來，我國的土地資源日益稀缺，所以高層建筑在城市中越來越發展成為主流趨勢。伴隨近現代人民生活水平穩步提升，人們對居住環境有了更高的要求。剪力墻的結構設計使得填充墻與墻肢厚度保持了一致，這樣的設計使得墻面不會凸出進而影響房間的整體美觀，并大大增加了空間的利用效率。因此，剪力墻在現今的建筑設計和生活中占據了日益重要的地位。

1 剪力墻的結構分類

剪力墻根據是否開洞和開動的大小具體分為四個方面：①墻壁式的結構框架：墻壁式的結構框架需要在剪力墻上開一個較大的開口，而連梁線十分接近墻肢線的剛度，使得受力墻受力發生剪切性的變形，這在受力特點上接近框架結構特點。在建筑高層建筑的樓層建筑上，剪力墻會產生反彎點，使得樓層與樓層之間發生有彎矩形的突變；②整體小型開口的剪力墻結構框架：整體小型開口的剪力墻框架結構雖然在開口上相比較小但開洞的面積不低于整體墻面的15%，此類剪力墻一般會產生曲型變形但在墻肢高度上基本沒有彎點，只是彎矩位置會在墻上發生變化；③多肢、雙肢的剪力墻結構框架：此類剪力墻大多采用較大洞口或開口并以“列”的形式進行分布。這種開口模式同整體較小的開口模式相比雖有不同，但受力特點十分相似；④若實體墻或者截面的剪力墻在開洞面積低于整體面積的15%或不開洞的情況下，墻肢高度的彎矩圖無突變、無彎點。圖1為剪力墻示意圖。

圖1 剪力墻示意圖

2 建筑結構設計中剪力墻結構設計的主要應用

2.1 配筋設計

在墻體厚度小于14cm時，需要根據剪力墻配筋的設計使用雙排配筋；在厚度為40～70cm時，應該使用三排配筋進行布置；厚度大于70cm時，應該采用四排配筋進行布置，還要根據受力主筋均勻的布置成排進行布置。在進行抗震以及非抗震的設計時，剪力墻的豎向以及水平分布筋配筋率應該超過或者等于0.20%，鋼筋的直徑應該保持大于或等于8mm，保證間距小于或等于30cm。對于其他部分的框支剪力墻的結構來說，在進行抗震設計時需要加強配筋部位，保證加強率應該不小于0.3%，配筋直徑應大于或者等于8mm；在進行非抗震設計時，應該保證加強率不小于0.25%。至于房屋的頂層剪力墻、電梯間剪力墻、端部開間縱向剪力墻的配筋率則需要控制在0.25%及以上，而且鋼筋的布置間距應該小于或者等于20cm。

2.2 邊緣構件設計

剪力墻的邊緣構件可以分為構造邊緣構件以及約束邊緣構造兩種，這兩種構件的設計方法也不盡相同，邊緣的合理構造能夠使剪力墻結構得到更充分地發揮。約束邊緣的構件主要包括暗柱、翼墻以及端柱。這些邊緣構件的作用類似于磚混結構中的約束住，當結構剛度較小時，在地震的作用下產生的層間位移或者定點位移就會曾大，此時邊緣構件的約束作用也就比較大。因此，要適當增大暗柱、翼墻以及端柱等邊緣構件的尺寸與配筋。為了保證更加符合《高層建筑混凝土結構技術規程》和《建筑抗震設計規范》的要求應該適當的增加約束邊緣構建的長度以及箍筋配筋的特征值。保證縱向鋼筋的配筋范圍大于或者等于規范規定的陰影面積，并保證在一、二級抗震設計時縱向鋼筋的最小截面積不小于陰影面積的1.2%和1.0%。

圖2 剪力墻邊緣構件示意圖

3 剪力墻連梁相關問題處理

3.1 連梁在建筑結構設計中的作用

在剪力墻的部分結構中，連梁是指墻肢與連接墻肢的部分。在水平荷載作用力下，由于墻肢發生了一定的彎曲以及變形，導致了墻肢連接的部分產生內力。此時連梁的內力反作用減小了相連部分墻肢的變形和內力，對墻肢起到了約束的作用，有效改善了墻肢的受力狀態。因此，對于剪力墻結構來說，連梁的作用特別重要，除了能夠起到連接墻肢的作用，還起到一定的約束作用。

3.2 關于剪力墻連梁超筋問題的處理

關于連梁超筋的問題的處理，主要是因為剪力墻的剪壓比要求得不到滿足。對于平面來說，當墻段較長的時候，連梁容易發生超筋現象的部位基本都在中部；而在實際生活當通常發生在樓層的1/3處，比較容易發生連梁超筋的問題；另外，當墻段中墻肢的截面高度相差較多并且處于不平均的狀態時，也容易發生梁易超筋的問題。除此之外，剪切變形對于剪力墻的連梁來說也有比較大的影響，當剪力墻的連梁尺寸未能達到標準要求時，通常有以下幾種處理方法：①可通過調整剪力墻的塑形處理來調整抗震墻中剪力墻的矩剪力；②可以適當的減小連梁的橫縱截面高度；③當連梁破壞程度對豎向荷載影響并不明顯的情況下，可以放棄對該連梁的使用，通過分析獨立墻肢的結構內力，墻肢配筋的計算應該按兩次計算結果中所得的較大力進行。若兩種措施無法解決問題，便可采用第三種措施來處理。除此之外，也可在容易發生超筋的部位，按鉸接處理連梁，并進行綜合計算。

4 剪力墻優化設計幾點有效措施

在剪力墻的優化設計方案中首要應該考慮到工程的造價以及工程的安全性。在優化剪力墻的具體結構設計中，為使受力平衡，應采取適當的措施。當剪力墻結構的安全度較高時，剪力墻的每個結構都能同時發揮其最大作用，就能夠達到即經濟又科學有效的目的。同時需要注意的是，適當的調整剪力墻的布置能夠有效促進抗震建筑結構中剪力墻結構的優化。另外，為了節省工程的造價等問題，也可以考慮從技術和原材料的應用兩方面著手。在工程的實施中，將含鋼量控制在一定范圍，既不損害建筑的安全性也能最大程度的節約原材料，是優化設計的最佳方案。

5 總結

現階段民用建設工圖產生問題屢見不鮮，這一狀況應當極力改善，不能為了利益忘了自身的使命。我在文中結合自身的相關工作經驗提出了幾點相應的解決辦法，希望本篇文章能在相應領域起到些許的參考作用。

綜上所述，剪力墻在建筑結構中的作用至關重要。本文簡要分析了剪力墻在設計建筑結構中的應用形式。剪力墻的抗震性、硬度十分重要，在實際設計過程中需因地制宜進行分析設計。從而有效提升剪力墻結構。建筑行業的發展離不開千千萬萬的建筑行業從業者孜孜不倦的學習與探索，作為其中一員我深感驕傲，也必將努力學習研究進而間接推動我國建筑行業走向欣欣向榮。

[1]董力力.剪力墻結構的分析[J].西南大學出版社，2011.

[2]李寶明.淺談民用建筑施工圖設計中機電專業與建筑專業的關系[J].價值工程，2010.

[3]張志剛.民用建筑工程施工圖設計中的常見問題淺析[J].科技情報開發與經濟，2010.

[4]劉建立，張茗涵.框架剪力墻結構建筑施工技術分析[J].江西建材，2016.

[5]周 克.高層建筑結構設計中剪力墻結構的要點研究[J].工程技術（引文版），2016.

[6]陳湘生，朱益海.框架剪力墻結構建筑施工技術分析[J].隧道建設，2014.

TU398.2

A

2095-2066（2016）24-0176-02

2016-7-23

雷斌（1978-），工程師，一級注冊結構工程師，本科。