建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用探究

王可可羅杰

（1.湖南大學設計研究院有限公司 湖南長沙 410082 2.湖南承運環境建設集團有限公司 湖南長沙 410205）

建筑結構的設計是否合理、是否科學都會很嚴重地影響建筑修建時的整體安全性。所以，建筑結構設計受到了建筑行業的極大看重，剪力墻結構設計也在整個建筑行業中獲得了一個極高的地位。剪力墻結構設計現在被使用的范圍日益增大，其所發揮的作用也是越來越不可替代，這是由于結構墻具有穩定、安全、有整體感等特點。正是因為剪力墻結構設計的優點多而且帶給人們的好處明顯，其在建筑業的地位才有一步步的上升，受到了各大建筑工程師和開發商的喜愛。

1 剪力墻結構優勢與種類探析

1.1 剪力墻結構的優點

剪力墻結構的優點之一是穩固，這種墻的構成材料中最多的就是鋼筋混凝土，這種材料堅固、受力程度大，所以在水平和垂直方向，結構墻能承受的力都要比其他墻大。剪力墻是這種墻最普通的一種稱呼，其還可以被叫做結構墻等。剪力墻對于一個建筑來說就相當于人類身上的骨頭，其是整個建筑最核心、最重要的部分，需要有能支撐起整個建筑的，背負各種巨大作用力的堅固[1]。剪力墻也特別適合各種高層建筑，因為其有足夠的抗震能力、整體也結構能支撐高樓的重量。所以剪力墻結構設計是我國最重要的、應用最多的結構體系之一。

1.2 剪力墻結構的分類

（1）小開口剪力墻結構。小開口剪力墻結構顧名思義是會在墻上開一些比較小的口，雖然這個口小，面積卻是不小的。小開口剪力墻結構很容易變形，一般只要受到一定的外力就很容易變形，因此平時能見到的都是彎曲了的小開口剪力墻結構。雖然這種墻發生彎曲的可能性非常大，但并沒有出現過反彎的情況。

（2）多肢剪力墻結構。這種墻一般會分布成列，并且洞口面積較大的洞，就像是多肽化合物一樣，所以被稱為多肽剪力墻結構。

（3）有壁式剪力墻結構。這個墻也會開面積比較大的洞，并且其檣肢線的剛度和剪力墻的剛度是差不多的。有壁式剪力墻結構和其他類型的結構相比是最容易發生變形和反彎的一種。

2 剪力墻結構設計原則

剪力墻結構的布置必須滿足建筑分割墻的需要，要具有一定的分隔作用；還要滿足結構墻體的需求，在布置當中有合理的位置。

剪力墻的剛度和抗震性是剪力墻最突出的優點，要利用這兩點，使剪力墻結構設計在建筑項目中能發揮更大作用，而在使用中，對剪力墻結構有一些原則說明。

2.1 位置選定原則

剪力墻一般是要遵守一定的原則來選取位置的，首先是要均勻分布在建筑的縱橫兩側，然后再在一些類似于屋頂或者其他形狀曲折多變的地方，在設計時就減少剪力墻的分布；在水平布置中要盡量遵循對稱原則，如果實在無法對稱，那就盡可能讓中心接近；在剪力墻上開洞時要切記要把洞開在中部，避開墻根等地方，防止安全性降低。

2.2 間距和厚度設置原則

剪力墻有一個最大間距范圍，其最大間距都要在這個范圍當中，才能在保證了屋頂的側面剛度一定時，樓蓋平面在水平受力過大的情況下不容易彎曲變形；厚度的取值則要通過各種指標原則計算確定，這與抗震等級下的混凝土厚度比是不同的原則，同時還要滿足剪力墻的穩定性原則和結構性原則，最后就是要遵循《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）中的一些強制性要求來確定厚度。

2.3 墻肢長度確定原則

一般來說，墻肢長度的確定要是情況而定的，但大多數是≤8m的，因為這樣子太長，容易折斷比較危險，當然肢長也不能太短。有一個確認方法就是把肢長長度確定為厚度的8倍多，而且剪力墻整體長度也應≤4m[2]。如果確實需要設計較長的墻體，那么可以使用在墻上開洞的方法使墻體增長，只要比值＞2，所開的洞尺寸合適那么墻體就不容易被破壞，也達到了目的。

2.4 數量確定原則

剪力墻的數量需求要適量，不是一味地多就是好的，有時候數量過多還會使自身承受的力變大，容易毀壞，而且還消耗了更多不必要的材料，所以數量要合適。所以為了降低建筑重量，減少數量過多而導致的承載力過重的情況，剪力墻的數量確定要在滿足了建筑設計的情況下，盡可能少地使用剪力墻。

2.5 梁板分布原則

一般來說，越高的房屋所承受的力是越小的，所以樓層數決定了樓板厚度，而樓板的厚度大小又決定了鋼的用量多少，為了減小鋼的使用量，應在滿足了樓板厚度的情況下使鋼的用量最小化，也節約了很多成本。而梁的分布要簡單明了，質量過關，減少次梁數量，減少傳力途徑繁冗的情況。

3 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

3.1 約束邊緣構件的作用

為了使剪力墻發揮更大的作用，設計者想了很多辦法，約束邊緣構件就是其中一種方法。約束邊緣構件處理是由兩種方法結合而成，即無約束邊緣構建和有約束邊緣構建，這兩種都是不可缺少的，也各有各的利弊。通過各種比較來看，無約束邊緣構建的表現要更好一點，能承受更大力。而在穩定性上面有約束邊緣構件又要比無約束邊緣構件要好，所以在實施到建筑結構上時要視情況而定。

3.2 控制墻體配筋中的作用

剪力墻有一個最大的特征就是特別消耗鋼量，而鋼的生產消耗的人力物力都特別大，所以就要考慮如何把鋼的使用量降低，節約資源和成本。可以通過控制墻體配筋量來減少鋼的使用。一般最常見的方法是在確定了最小配筋量的情況下，在鋼筋的分布上做文章，水平外側分布，垂直內測分布。在使用雙向鋼筋網片的保護層也可以降低配筋量，即把厚度降到30mm就可以了。

3.3 短肢剪力墻的說明

在《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）中規定說明：厚度≤300mm、橫截面的高度與厚度比在范圍4～8內的剪力墻就是短肢剪力墻。短肢剪力墻在生活中的使用范圍越來越大，因為其肢厚比比長肢剪力墻的要小，這種微小的改良應用到一些小型的住宅區能在空間排布上看出優勢，而且在布局上和對于住戶日后對于房子的設計也會方便很多。

短肢剪力墻的優點很明顯，即其靈活性，但與長肢剪力墻對比，其也有一些弱勢，它的承受能力大大降低和減弱了，這些問題都是需要解決的。對于短肢剪力墻的受力程度曾經有過相關測驗，其結果說明了短肢剪力墻對于結構受力的反應不大，但還是很少有人會把短肢剪力墻用于高樓的建筑當中。如果遇到在一個建筑結構中有很多短肢剪力墻的情況，就要把建筑布置成筒體最合理，使許多的短肢剪力墻成為一體，成為一個受力更強的剪力墻體。

4 結束語

綜上所述，由于剪力墻明顯的優勢和使用范圍的廣泛，剪力墻結構在建筑行業的受歡迎程度超出了人們想象，其受到了設計方的喜愛，業主的信賴。剪力墻結構的作用還沒有發揮到最大，建筑設計的質量也沒有得到最大的保障，為了實現這些愿望，各個設計人員要對剪力墻結構的每一個點要進行精密的計算，減少失誤。而且要好上加好，要充分完善剪力墻結構設計，讓其以后能使用到每一次的建筑修建當中，使我國的建筑事業發展前程更樂觀、快速。