剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

李曉東

摘要：將剪力墻結構設計應用于建筑結構設計中，于我國建筑行業(yè)發(fā)展極為有利。其具備抗震性和抗側剛度方面的優(yōu)勢。本文主要論述剪力墻結構內涵及分類，并闡釋其在建筑結構設計中的應用，使建筑物更加安全、穩(wěn)定，保障建筑工程整體性能，提高我國建筑行業(yè)競爭力。

關鍵詞：剪力墻；結構設計；建筑

引言

剪力墻因整體性好、結構剛度大、抗震性強等，在高層建筑結構設計中應用較為普遍。建筑工程特性決定了建筑物空間中包含很多小開間。選用現(xiàn)澆剪力墻結構，能夠以現(xiàn)澆力墻形式，凸顯承重墻和分隔墻，以實現(xiàn)成本節(jié)約。施工單位要依據實際工程背景，對該結構設計進行合理應用，實現(xiàn)預期工程目標。

1剪力墻結構內涵及分類

1.1剪力墻結構內涵。剪力墻結構是指采用鋼筋混凝土墻板，替代原有建筑物框架結構，以實現(xiàn)荷載承擔，并對建筑結構產生的水平力進行有效制約。換言之，選用鋼筋混凝土墻板對原有墻體進行替代。除卻性能優(yōu)勢外，剪力墻結構使用成本低，有助于節(jié)約工程投資。現(xiàn)已被廣泛應用到我國高層建筑中。假使單個建筑物中包含很多剪力墻，會對簡體和剪力墻進行同步應用，以實現(xiàn)建筑物水平方向荷載承擔。盡管剪力墻多被用以高層建筑中，但為避免建筑物質量受損，僅將其作為高層建筑墻體的一部分，以延長建筑工程整體壽命。

對剪力墻結構實施抗震設計時，對剪力墻墻體地震傾覆力作為重點關注內容。其要高出結構承受的地震傾覆力矩1/2。而地震傾覆力矩位置是第一振型底部。假使剪力墻墻體數量比較少，可對墻體承受的傾覆力矩進行削減，將削減范圍控制在15%-40%之間。

1.2剪力墻結構分類。依據剪力墻墻體是否開洞或開洞尺寸大小，對剪力墻進行分類。（1）實體墻。實體墻可開洞，也可不開洞。但開洞面積在剪力墻墻體面積15%之內。而實體墻墻體具備很強的承受力，剪力墻墻體彎矩部位不會出現(xiàn)反彎等異常情況，更不會發(fā)生突變狀況。（2）剪力墻整體小開口。該種狀況是指剪力墻開洞面積在整墻體15%之內。墻體彎矩處不會存在異常情況，其異常情況多發(fā)生在連梁部位。（3）雙肢或多肢類型剪力墻。該類剪力墻，墻體洞口呈列狀排列，或開洞面積比較大。該類剪力墻墻體彎矩處無反彎等異常情況，其異常情況也多發(fā)生在連梁部位。（4）壁式框架剪力墻。該類墻體開洞尺寸很大，而且剪力墻墻肢線上具備的剛度與墻體連梁線上的剛度并無明顯差異，二者極為接近。該種剪力墻突變狀況多發(fā)生在樓層彎矩點處。同時，很多建筑樓層會出現(xiàn)反彎點。

2剪力墻結構設計計算原則

剪力墻設計時，切忌盲目。依據設計規(guī)范，明確結構設計是否合理。設計實施過程中，需遵循相關原則，以保障剪力墻結構設計更加規(guī)范。（1）樓層間最小剪力系數調整原則。為減輕結構自重，以免發(fā)生地震，可減少剪力墻布設數量。具體實施過程中，短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩對結構總底部地震傾覆力矩占比不能超過40%。可選用大開間剪力墻，使其具備很好的側向剛度，而樓層最小剪力系數需超出規(guī)范限值，以實現(xiàn)工程造價控制。（2）樓層間最大位移與層高之比調整原則。樓層間扭矩變形和剪切變形屬設計重點。依據豎向構件數量，對剪切變形進行控制。但倘若豎向構件過多，會增加剪重比，干擾設計效果，出現(xiàn)扭轉變形，無法滿足樓層間位移。具體工程實施中，要對扭轉變形進行合理控制，避免通過增加豎向構件剛度，進行樓層間位移調整。

3剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

3.1剪力墻厚度及長度選擇。（1）剪力墻結構厚度。依據相關規(guī)范，抗震等級為一、二級時，剪力墻底部加強墻厚在200mm以上，且超出樓層高度1/16，其他部位不小于160mm。設計剪力墻結構時，倘若建筑物比較特殊，可進行概念設計分析，對墻肢軸壓比值進行合理控制，通過整體連接，使墻體厚度減少。（2）墻肢長度為其界面高度，通常情況下，在8m及以下。實施剪力墻結構設計時，需對剪力墻結構延性實施控制，以免脆性的剪切破壞。對高寬比大于2的細高剪力墻進行合理設計，使其為彎曲破壞的延性剪力墻。但部分墻體長度很長，可通過設置洞口，將長墻分解連肢墻，以確保墻體高寬比值大于2。同時，選用約束彎矩較小的弱連梁進行洞口設置。

3.2剪力墻平面布置。依據實際工程需要，對剪力墻實施平面布置，為使剪力墻質量中心與其剛度中心趨近或完全重合，需依據對稱形式，對其平面進行合理布置，以降低剪力墻扭矩。剪力墻結構設計過程中，為使其滿足抗震要求，不能使用單向平面布置方法，以免對剪力墻結構抗震性能產生干擾，使建筑工程無法達到良好的抗震效果。為將剪力墻作用發(fā)揮到最大，可使其保持相應的距離間隔，以滿足剪力墻側向剛度要求，達到良好的工程實施效果。

3.3約束邊緣構件處理。應用專業(yè)方法，將剪力墻邊緣構件劃分為有約束邊緣構件和無約束邊緣構件。對二者進行比較，矩形截面極限承載力相差40%，樓層間位移角度發(fā)生變化，抗震能力減少20%，而剪力墻墻板穩(wěn)定性會受到干擾。依據剪力墻軸壓比等級，對邊緣構件種類進行合理確定和選擇。如表l所示，剪力墻結構邊緣構件最大軸壓比。

4結語

綜上所述，剪力墻結構設計是建筑工程實施中的重點內容，專業(yè)性很強，包含諸多設計要素及內容。施工單位要依據實際工程背景，對剪力墻結構內涵及分類具備明確認知，依據剪力墻結構設計計算原則，合理選擇剪力墻厚度及長度，并對其進行平面布置，處理約束邊緣構件，達到最佳工程效果。