建筑結構設計中剪力墻結構的應用及優化設計

【摘要】隨著我國國民經濟的快速發展，建筑工程的形式也變得更加多樣化。為了適應建筑工程的快速發展，剪力墻結構也得到了廣泛的應用。它不但可以使建筑結構更加穩定，還可以使建筑工程的質量得以提高。所以人們更加關注剪力墻結構在建筑結構設計中的應用，并加以分析和研究。本文就是對剪力墻結構在建筑結構設計中的應用以及優化設計加以分析研究，以供參考。

【關鍵詞】建筑結構；剪力墻結構；應用；優化

自改革開放以來，建筑行業發展速度較快，隨著人們對建筑功能和質量的要求越來越高，建筑結構的優化工作迫在眉睫，剪力墻結構順應時代的發展而出現，并以其獨特的優勢得到了廣泛應用。剪力墻結構設計在我國建筑結構設計中起到重要作用，因此，對其應用進行分析有著非常重要的現實意義。

1、剪力墻結構設計的基本概念及分類

1.1基本概念

剪力墻的幾何特征類似于板和受力形態類似于柱子。剪力墻具有大尺寸的高和寬，其厚度尺寸卻很小，在數據上又與傳統的板子、柱子有差別。剪力墻是一個平面結構，承載著其平面作用下和垂直向下的雙重壓力。要能對抗地震對建筑的作用和風的橫向作用剪力墻不僅要滿足剛度和強度，還必須滿足一定的延展性以應對反復循環下彈力變形保證即使結構斷裂卻整體不倒的目的。

1.2剪力墻結構的分類及依據

①截面剪力墻。是指墻體不開洞或者開洞的面積不超過墻體的15%。從整體上來說這種剪力墻像懸壁墻，彎矩圖上既不發生突變，也不會存在反彎點，其在受力后的變形主要呈現為彎曲型；②有壁式框架的剪力墻。這是一種洞口尺寸很大的剪力墻，它的整個受力特點與框架結構相似。在很多高樓層建筑中會出現反彎點，樓層的彎矩圖也會發生突變；③雙肢或多肢剪力墻。此類型的特點是尺寸大、洞口成列分布的開口型剪力墻。④小開口剪力墻。這種類型開口普遍較小的剪力墻，開洞面積卻比較大，大部分在15%以上。其在彎矩圖的中心位置可能會發生突變。在受力后剪力墻以彎曲型為主要的變形方式，并且在整個墻肢上幾乎沒有反彎點。

2、剪力墻結構設計的計算原則

2.1對樓層間的最小剪力系數進行調整

建筑施工中，要盡量減少剪力墻的數量，以此來提高建筑物的抗震能力，因此就必須要保證短肢剪力墻對建筑物底端地震傾覆力矩的承受能夠達到40%以上。為了達到這個目標，只有選擇大開間剪力墻，才能夠保證建筑物結構的側向剛度，使建筑物各個樓層的最小剪力系數都能夠達到規定范圍之內，使建筑物的牢固程度更高，同時也把工程成本控制住。

2.2把樓層間最大位移和層高比例加以調整

從建筑物的設計來看，其最主要的內容為樓層與樓層之間的設計，這其中主要包括：扭轉變形與剪切變形。通過合理掌控豎向構件的數量使剪切變形能夠達到設計的目標，因為，如果豎向構件太多，就很容易造成剪重比過大，直接影響到設計的質量，很有可能使扭轉變形也超出合理范圍，這樣樓層間的位移也就不合理了。所以，在實際的設計中控制扭轉變形是非常必要的。

2.3把整剪力墻連梁超限進行調

為了使連梁的剪力、彎矩都符合規定范圍，就要盡量使剪力墻連梁的跨高比大于2.5。當跨高比超過5時，就要根據框架梁的標準設計連梁；當跨高比接近于6時，如果連梁剛度保持不變，則很有可能造成剪力、彎矩都超過規定范圍。所以，要科學的調整連梁超限，使設計水平得以提升，以此來降低工程建設的投資成本。

3、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

3.1連梁超筋的處理

①對連梁剛度進行折減。連梁一般具有跨度小、截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。一般在風荷載和地震荷載的作用下，連梁的內力往往很大。因此在內力計算中一般對連梁進行剛度折減（折減系數不宜小于0.5），但是進行位移計算時一般不做折減；②增加連梁跨度并減少梁高。連梁剛度折減后，仍可能發生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況。這時可以增加洞口的寬度，以降低連梁剛度。降低了連梁剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限；③增加連梁的截面寬度，其結果一方面由于結構整體剛度加大，地震作用產生的內力增加，另一

方面連梁的受剪承載力隨著寬度的增加而增加。由于該片墻厚增加以后，地震所產生的內力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是要小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限；④跨高比較小的高連梁，可設水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強受剪承載力的構造。上述各種措施中，在能滿足整體剛度的情況下，可先采用剛度折減，如仍超限可采用其他各種措施。

3.2約束邊緣構件的處理

無約束邊緣構件和有約束邊緣構件的剪力墻承載能力有很大差別。通常情況下，有約束邊緣構件的剪力墻承載力更高。所以，在進行剪力墻結構設計的時候，應根據剪力墻的軸壓比選擇最為適用的邊緣構件。建筑剪力墻的邊緣構件包括構造邊緣構件和約束邊緣構件兩種。這兩種構件各有其適用范圍，當底層墻肢底截面的軸壓比大于規范規定的標準時，應在底部加強部位及相鄰的上一層采用約束邊緣構件，在以上的其他部位可設置構造邊緣構件。

3.3確保建筑寬度方向的抗側剛度達標

大量建筑工程的施工實踐證明，聯肢墻的寬度越寬，其剛度就越大。所以，在布置建筑寬度方向的剪力墻時，應當著重考慮提高寬度較大的聯肢墻的剛度，然后再對寬度較窄部位的剛度進行適當提升。對于獨立的墻肢來說，應當盡量減小其長度。此外，所有墻肢的布置都應當遵循對稱、均勻分布的原則。

結語：

隨著我國經濟和科技技術的飛速發展，人們的生活離不開建筑行業，人們對建筑物的安全、強度、剛度和抗震能力的要求越來越高，要解決這些問題還要依賴于剪力墻的應用。剪力墻結構的特點和設計在不同的建筑中是不完全相同的。對此我們要在考察和研究地質情況后，對建筑物結構特點進行仔細的分析，選擇合適的方案對建筑物進行個性化設計施工，才同時兼顧建筑的安全性、穩定性和經濟性。剪力墻在社會發展的應用不斷增加，必然的在設計中會存在缺陷和問題，并制約其發展。

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