論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

曹方清

剪力墻結構的穩定性非常好，能夠提高建筑的安全性能和抗震性能，保證建筑的質量。剪力墻結構能夠更好地滿足建筑發展的需求，是建筑結構中較為基礎、常見的結構，科學合理的設計不僅能縮短施工的工期，同時也能夠延長建筑的使用年限。雖然剪力墻結構的應用十分廣泛，但是設計人員需要根據實際情況來設計最為合適的剪力墻結構，最大程度上發揮其作用。

1 剪力墻結構的優劣勢

剪力墻作為建筑結構中的重點環節，雖然具有明顯的使用優勢，但是也具有一定的缺點，在實際情況中，設計人員應當要掌握剪力墻結構的優劣勢，然后展開合理設計。

1.1 剪力墻結構的優勢

①剪力墻結構的穩定性非常好，能夠為整個建筑提供更好的支撐效果，提高建筑的整體承載力。②剪力墻結構的側向剛度較大，能夠在水平方向荷載作用下更好地限制水平方向上的位移，對于高層建筑來說，剪力墻結構的使用是非常合適的。③剪力墻結構沒有多余的外漏梁柱和相關構件，并不會對建筑內部的空間美觀產生影響，同時也不會影響建筑的各項使用功能。

1.2 剪力墻結構的劣勢

雖然剪力墻的穩定性較好，承載能力也較強，但是其對建筑類型的選擇有著一定的要求。由于其承重原理是靠墻體與樓板之間共同作用而形成的受力體系，只要建筑建成，就不可輕易拆除，且對空間的要求遵循了“宜小不宜大”的原則，因此，對于普通的住宅或是賓館等空間間隔較小的建筑類型，剪力墻結構是非常適用的，但是對于一些對空間要求較大的建筑，剪力墻結構卻并不實用。此外，剪力墻結構單位面積所消耗的鋼材量較大，在成本上不具備優勢。

2 剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

基于剪力墻結構的優劣勢，下面將介紹剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用：

2.1 平面布置中的應用

在建筑結構設計中，應當要對剪力墻的平面布置進行詳細設計：①明確剪力墻的設計要點，保持平面布局的均勻和對稱，并保證結構的質量中心與剛度中心盡量靠近，提高建筑的穩定性，降低建筑扭轉情況發生的機率。②在建筑結構設計中，對于長度較長的剪力墻來說，要設計一定的洞口，并分成長度均勻的墻面，避免剪力墻破壞。同時，洞口的設計保證上下對齊，成列，避免影響剪力墻的剛度，同時也避免事故的發生。③在考慮到抗震功能設計的過程中，應當要進行雙向或是多向設置，保證剪力墻功能的穩定性。④剪力墻應均勻布置，單片剪力墻的抗側剛度不應當過大，避免地震力或風荷載作用時的應力集中，與抗震性能設計的初衷相悖。

2.2 控制墻體配筋中的應用

在建筑結構設計中，需要控制墻體的配筋。剪力墻結構需要消耗較大量的鋼材，控制配筋量能夠為建筑工程節約一定的成本，同時也能夠達到節約資源的目的。在實際情況中，可以通過以下方式來控制墻體的配筋：①應盡量避免“一字”形剪力墻。因為剪力墻構件可理解為在沿墻體方向平面內剛度較大，而垂直墻體方向平面外剛度很小，“一字”墻體平面外抗側力非常薄弱，可能導致邊緣構件配筋畸大且無實際效用，應盡量使用“7字”形或“T字”形剪力墻。②盡量避免剪力墻平面外連接。如上條，剪力墻平面外抗側剛度薄弱，當平面外方向連接的構件為框架梁，則連接處剪力墻暗柱配筋也可能畸大，所以剪力墻布置時應細心考慮，如不可避免時，可在連接處加設平面外墻肢，局部形成“T字”形墻體。③剪力墻每個單肢都不可過短。過短的墻肢無法形成有效的翼緣，且過短的墻肢無法提供足夠的抗側剛度，也會導致邊緣構件配筋畸大，應盡量避免。

2.3 短肢剪力墻的應用

短肢剪力墻在建筑中的應用越來越廣泛，該類型的剪力墻墻肢長度比較小，對于低抗震烈度區的多層住宅類型的建筑來說不僅能夠滿足建筑需求，同時也利于室內空間的靈活排布和利用，使得室內二次設計所受到的限制更小。在通常情況下，短肢剪力墻的截面厚度不應大于300mm，同時，各墻肢的長度和厚度的比值應當在4～8之間。雖然短肢剪力墻的使用更加靈活方便，但是與長肢剪力墻相比較，短肢剪力墻的抗震性能大大降低。對高層建筑來說，應盡量避免使用短肢剪力墻，當出現短肢剪力墻時，也應盡量控制短肢剪力墻所占全體抗側力構件的抗側力百分比。

3 剪力墻結構優化設計措施

為了提高剪力墻結構的設計效果，設計人員可以從以下幾方面來優化剪力墻結構設計：

3.1 連梁設計優化

連梁在剪力墻結構中占據著非常重要的地位，連梁設計的質量直接影響到剪力墻的抗震性能和承載能力，良好的連梁設計能夠最大程度上降低剪力墻結構體系的延性。因此，在對剪力墻結構設計的過程中，需要對連梁的設計加以重視，通過適當的技術來優化連梁設計，比如：加強連梁抗剪能力，常見方法例如連梁箍筋的全長加密，設置斜交叉鋼筋。而通常當與兩片剛度較大的剪力墻相連時，在計算過程中常出現連梁受剪力過大，抗剪驗算超限的情況，此時可減小連梁的截面高度，以弱化連梁所分配的剪力，極端情況時可允許連梁開裂，畢竟剪力墻結構主要抗力構件為剪力墻，地震作用下少數連梁開裂，應力釋放，更能保證結構整體安全。

3.2 轉角窗剪力墻設計優化

轉角窗破壞了墻體結構的連續性，直接影響了建筑的抗震性能，對建筑的安全埋下了安全隱患，因此，需要不斷優化轉角窗剪力墻的設計。在實際設計過程中，可以從以下幾方面優化轉角窗剪力墻的設計：①設置梁或暗梁，對結構進行加固，在避免轉角窗出現裂縫的同時，也提高了轉角窗的整體剛度。②在轉角窗的兩側，其墻體應當要采用整肢墻的形式，避免墻肢開洞，影響結構的穩固定性。③在轉角窗房建的樓板方面，應當要根據實際情況進行適當加厚處理，采用雙面設置的樓板來進行配筋。④在對剪力墻結構進行抗震計算的過程中，設計人員應當要更多地考慮扭轉耦聯產生的影響，在計算中將其考慮在內。

4 結束語

總之，隨著建筑行業以及技術手段的發展和進步，剪力墻結構將會在在建筑中發揮著更加重要的作用，使用也將會越來越廣泛。為了提高剪力墻結構的整體質量，設計人員需要對剪力墻結構的優劣勢進行了解，然后通過優化設計手段來提高應用效果，以提高建筑的整體質量和穩定性能。

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