分析在高層結構設計中剪力墻的有效應用

賀躲

【摘要】高層結構規劃中剪力墻得到了廣泛運用，若要保證高層結構物的安全性，就必須在高層建筑施工中采用科學的措施保障剪力墻的安全。文章基于剪力墻的類型及特征，詳細介紹了高層結構規劃中剪力墻的運用。

【關鍵詞】高層結構;規劃設計;剪力墻;特征;運用分析

現代高層工程的功能與用途正向著多元化趨勢發展，設計者設計的高層工程，通常會考慮結構的受力結構模式，其設計的重點是高層結構傳力系統。該系統對結構的空間形態有支護功能，其結構豎向所產生的荷載傳輸通過傳力系統的剖面來呈現。此外，該傳力系統也會影響高層結構的基本功能。因此，不同高層建筑的傳力系統在結構規劃中是按照其實際情況來處理的，而且進行科學計算，由此確定較為科學的結構傳力系統與保障抗震設計的標準性。

1、剪力墻的種類

1.1整截面墻

這主要指不開洞口與洞口面積比墻面小17%的剪力墻，它的受力狀態類似豎向懸臂梁，截面外表正應力表現出直線布置，順著墻肢高度方位上彎矩不僅不出現突變也不產生反彎點，變形曲線主要是彎曲型。

1.2總體小開口墻

該種剪力墻主要指洞口順著豎向成列分布，各列墻肢與連梁剛度較為均勻。洞口范圍盡管比墻面大17%，但依舊是小面積開口的剪力墻，其受力性能能根據總體懸臂來思考[1]。并思考墻肢的局域彎矩，水平負荷作用形成的彎矩是由墻肢的軸力肩負的，墻體本身的彎矩較小，彎矩圖存在突變，但幾乎沒有反彎點，截面外表正應力形同直線布置，變形曲線依舊是彎曲型。

1.3聯肢墻

這種剪力墻是指洞口呈豎向成列分布，且洞口大小大于墻面大小的17%，連梁剛度低于墻肢剛度的墻面。開有一列很大洞口的剪力墻是雙肢墻。開了多列洞口偏大的剪力墻就是多肢墻。連梁可以很好的約束墻肢，墻體彎矩圖存在突變，且具有反彎點，墻肢局域彎矩很大，整體截面外表正應力不再是直線布置，變形彎矩是彎曲型。

2、剪力墻結構規劃時需注意的內容

2.1管理軸壓比

高層結構內的剪力墻對于軸壓比有很高要求，特別是無翼緣與端柱的“一”字形短肢墻體。剪力墻結構在規劃時，為保證其延性，需要嚴格管理軸壓比，防止超出軸壓比界限的剪力墻部件產生。另外，還要科學分布結構，避免產生局域剪力墻軸壓比偏大現象。

2.2提高剪力墻重要位置的抗震能力

高層工程結構外邊線與角點的部位均處在應力較為集中的位置，當出現地震情況時，這些位置就會最早出現塑性區甚至受到損壞。因此，在規劃剪力墻結構時，要全面思考角點處和結構外邊產生的受力狀況，而且要采用合理的方法提高剪力墻重要位置的抗震能力，將軸壓比的界限降低，加大縱向配筋率，特別是很小的剪力墻結構抗震能力更需要引起關注。

2.3科學計算連梁剛度的分布

在仿真計算結構模型數據時，要結合連梁鄰邊的墻肢承載地震力、所處的實際位置和三水準抗震起到的作用等要素，合理判別連梁在具體操作提供給建筑結構的剛度，由此科學設置連梁剛度的折減參數。保證仿真計算的模型數據和實際結構剛度及受力狀況相統一，更為科學經濟與滿足實際。

當前，高層結構在發展階段，人類對居住空間的應用功能也提出了更高的要求，由此對結構設計質量也有了越來越高的要求[2]。在應用剪力墻時，既能夠靈活的分布，對長短與落地、轉換并無較高要求，因此可以很好發揮出高層結構的應用功能。剪力墻擁有的抗震能力遠遠超過一般異形柱的墻面結構，適合高度為140米之內的高層結構。在設計時，要結合本身具有的特征，進一步加大剪力墻于高層建筑設計中的使用。

3、剪力墻結構設計中常見的問題

3.1剪力墻數量設計不科學

剪力墻是高層結構模式，有些建筑單位為追求時尚、提升結構的美觀性和提高建筑物的影響力，忽略了剪力墻結構的薄弱點，會大量采用短肢剪力墻，減少了一般剪力墻結構的設計和應用，盡管給高層結構建設工作下降了難度 ，也減少了成本，提升了高層結構的美觀性，得到了多重效果的結構設計，但卻造成高層結構的質量無法得到保證，在高層結構質檢中，極易成為不達標的結構。

3.2結構計算和分析不合理

當前，高層工程設計都依靠相關的科學技術，要求了解最基本的材料測試數據、結構總體的施工目標，采用科學軟件來精準模式研究，設計出充滿高水平的施工圖紙，但是，當前存在結構計算不準確、研究軟件選用不當等問題。例如，結構設計不清楚，缺少科學性，無法科學規劃剪力墻結構的厚度與高度等，造成比例不合理，建設的高層結構總體穩固性不佳，抗震能力弱，無法在地震區域重建，影響到高層結構的發展和進步，而且，極可能隱藏安全故障，威脅到人民的生命安全。

4、高層結構規劃中剪力墻的運用

4.1配筋規劃

剪力墻水平配筋能夠有效防止墻體產生裂縫導致剪切損壞，還能夠阻隔溫度對砼造成的影響。在配筋規劃時，對結構連梁與較為敏感的墻面必須適當的增多配筋量。針對長度很短且高度很矮的結構，就能夠適當縮減布筋量。

剪力墻垂直配筋的根本作用在于防彎曲，在復層剪力墻構造中的配筋一般是清除墻體邊緣的鋼筋[3]。在配筋過程，豎直方向墻面配筋的距離不能超過300毫米。豎直方向上若配筋過多就會令墻體防彎曲能力超過抗剪性能，這樣對結構的抗震是非常不利的。

4.2邊緣規劃

一般情況下，槽型截面的墻體結構延性大于矩型截面的墻體。在設計計算過程，設計師能夠適當加大剪力墻的截面邊緣束縛力，由此不斷提升剪力墻結構延性、墻面水平剪力作用和抗剪水平。另外，在建造設計中，應當在墻端處設置安裝，并優化其截面信息，避免出現建筑故障。

4.3墻面規劃

因為剪力墻有很大的結構剛度，而且其受到溫度的限制也很多，所以對結構的樓面及屋面的影響也很大。有時很長的剪力墻會出現變形甚至產生裂縫等情況。這主要是由于剪力墻的結構比較復雜，砼出現變形，且因為工程建設條件很難控制，極易導致剪力墻承受的拉應力不夠，最后引發結構問題。

剪力墻結構較為復雜，當墻體出現裂縫時難以處理，形成的不良影響也很大;當前，我國大多數高層建筑為追趕時間而加班加點，這種速度造成結構質量降低。此外，在施工階段，砼的應用量很大，加上強度的提升會令拉應力增大，造成裂縫問題的產生。而且，在建筑建設階段要利用泵送處理時，一定要加大水泥應用量，由此降低粗骨料與骨料粒徑的用量。砼配比與輸送環節若處理不當，會導致結構出現收縮，這種結構極易形成裂縫。在規劃剪力墻時，必須注重施工環節，防止產生結構問題。

4.4大墻肢設計

在高層結構設計過程，剪力墻首先應具備延性，由此而寬高比低于2的剪力墻結構在設計時會變成具備延性、容易彎曲損壞的剪力墻，進而防止剪力墻出現脆性剪切破壞。當剪力墻長度很大時，為確保各墻段的寬高比均不低于2，能對長墻采取開洞分割，令長墻被均勻的劃分成滿足要求的單獨墻段，這樣產生的墻段很小，手腕所出現的裂縫寬度也很小，如此就可以確保墻體配筋起到很好的支撐功能[4]。在剪力墻規劃中，當產生一些長度大于8米的大墻肢時，在計量整個結構的剪力時，通常均由這類大墻肢來承受這些應力，如此在出現強烈地震情況時，這類大墻肢最早受到損壞，那些很小的墻肢因為無足夠的配筋來支護墻體，進而造成墻體受到毀壞。對于該種現象，在規劃剪力墻結構時，結合具體情況開洞與計算開洞。

結語：

總之，經濟的增長與技術的進步，為國內建筑事業的發展提供了良好的機會。唯有進一步提升工藝技術水平及質量，充分利用新的材料，方可適應建筑事業的發展及人類不斷提升的住房要求。現如今，許多新技術及新材料在高層結構中得到了廣泛應用，設計師要結合具體情況，在不同高層建筑規劃中采用適當的剪力墻，在高層結構規劃中充分發揮出剪力墻的作用，促使建筑事業的全面發展與人們生活質量的日益提升。

參考文獻：

[1]石延明.短肢剪力墻在高層結構設計中的應用[J].江西建材，2016（05）：49+55.

[2]梅長騫，張慧琦.短肢剪力墻在小高層結構設計中應用分析[J].價值工程，2015，34（09）：204-205.

[3]汪梅.試分析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的有效應用[J].門窗，2015（01）：130-131.

[4]黃妙武.剪力墻結構設計在高層結構設計中的應用探討[J].科技資訊，2014（02）：53+55.