建筑剪力墻結構設計優化策略研究

董昶宏

摘 要：進入到21世紀，我國的經濟和社會各項事業都獲得了全面的發展，建筑事業的發展規模和技術手段也在不斷地提升，市場和人們對建筑物的功能要求和質量標準也越來越高.在我國建筑行業發展的歷程中，建筑形式和內在結構也在不斷地改進，剪力墻結構應用在建筑工程中，具有良好的抗震性和抵抗側剛度的特性，目前已經發展成為眾多建筑工程首選的結構方式。本文主要介紹了剪力墻結構的基本概念，對剪力墻結構在建筑工程中的設計原則以及注意要點進行分析。

關鍵詞：建筑；剪力墻；結構設計；優化策略

中圖分類號：TU712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0162-02

隨著人民生活水平的不斷提高，對居住舒適性的要求也有所提高，特別是對住宅公寓的要求越來越高，剪力墻結構的壁厚與填充墻、平面的厚度是一致的，保證室內無框架柱突出，可有效提高空間利用率。因此，高層住宅剪力墻結構應用的十分廣泛。到目前為止，對剪力墻結構的尺寸問題以及其布置方法都還沒有一個統一的標準，因而，在實際的施工中，很多操作都需要設計師根據自己以往的經驗來結合實際情況作出判斷。如此以來，在剪力墻結構設計工作中難免會或多或少出現一些問題，從而影響到施工的順利進行。因此對剪力墻結構設計應用方面的問題進行分析和探討，具有很大的極大的實踐性意義。

1 剪力墻結構的概念

剪力墻結構中使用鋼筋混凝土墻板來替代框架結構中的梁柱，能承擔各類荷載所引起的內力，并能有效控制結構的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。該結構在高層房屋中被廣泛運用，剪力墻結構除了能夠承受和抵抗縱橫向的主要承重外，還能起到空間分割的作用。結構墻的高度一般與整個房屋的高度相等，自基礎直至屋頂，高達數十米到100多米；其寬度則視建筑平面的布置而定，一般為數米到數十米。相比較而言，其墻體較薄，通常為200-300mm。剪力墻結構在其墻身平面內的抗側移剛度很大，而其墻身平面外剛度卻較小，幾乎可以忽略不計。所以，建筑物上大部分的水平作用或水平剪力通常都會被分配到剪力墻結構上，這也是剪力墻名稱的由來。

2 剪力墻結構的設計原則

2.1 剪力系數調整原則

在設計剪力墻結構時，要保證樓層之間的最小剪力系數。為了建筑物能最大程度地承受力，減輕自身建筑重量增強其抗震性和安全性，要在保證建筑規范的前提下盡量控制剪力墻的數量。并且，在此基礎上運用科學的方法使剪力墻結構的側向承載力和剛度更加合理。建筑樓層相互之間的最小剪力系數能更加合理的調整，工程本身成本會大大減小。

2.2 比例調整原則

在設計建筑物的過程中，要合理布置剪力墻，如果豎向的剪力墻數量超出范圍，那么剪力墻剪重也會隨之增加，這種剪力墻結構的設計時非常不合理的。因為這種設計方式會導致樓層之間的結構扭轉變形，而且發生形變的程度和力度都會比較大，同時對于建筑樓層之間的位移需要也不能滿足。故而在剪力墻的設計中要根據建筑的位移需求來進行相應的比例調整，以此來減小樓層之間的形變。

2.3 連梁超限調整原則

對剪力墻結構的進行設計時會發現，如若剪力墻的實際跨高比例<2.5，就有可能會出現剪力墻的彎矩超過規定限度的現象，所以在對剪力墻進行設計時，一定要遵從這一原則。而且連梁與剪力墻的跨高并不是越大越好。所以在對剪力墻進行設計時，可采用水平縫形成雙連梁或多連梁來保證結構的合理性和安全性，還要注意調整連梁的超限，這樣在保障建筑施工質量的同時縮減了施工成本。

3 建筑剪力墻結構設計優化策略

3.1 剪力墻墻肢長度的確定

對剪力墻墻肢的長度進行合理化的設計可以保證剪力墻結構的穩定性，在一般的情況下為了進一步保證剪力墻的延展性，還可以對于特殊部位進行彎曲性設計，這樣能夠有效的避免彎曲對剪力墻穩定性造成的影響。在實際的施工中，還可以采用連續肢墻的方式來實現保證墻體的寬高比目的，從而最大程度上保證強力墻的穩定性。

3.2 確定剪力墻設置的厚度、合理優化剪力墻外形比例

剪力墻的作用很多時候是為了防震，因此其厚度要根據抗震等級進行設計，形狀上一般采用穩定的“L”形和“T”形，這種設計可以最大程度上的滿足剪力墻的側向剛度，從而實現較小體積和自重的目的。

3.3 剪力墻洞口的布局要點

對于較長的剪力墻應當開設洞口，分隔成受力均勻的若干個墻體，在之間使用弱梁進行連接，剪力墻洞口的布局位置，會在很大程度上影響到整個剪力墻的力學性能。因而剪力墻洞口的布局基本要滿足幾個方面：（1）有規則的布置洞口，基本成排成列設計，同時應當滿足洞口與洞口之間的間隔均勻。（2）對于不規則設計洞口的剪力墻，像是疊合錯洞墻以及錯洞剪力墻等，這種不規則開洞容易因為洞口分布不均而使得剪力墻出現薄弱部位，應當采取措施在洞口處加強加固措施或者使用一些比較輕質的材料進行填充。

3.4 連梁設計

高層住宅剪力墻結構，由于墻長較長時通過開洞或剪力墻平面內梁跨較小形成連梁，如果出現跨高比較小的連梁，在計算過程中，容易產生過度抗剪的連梁。通常有以下解決方案：（1）增大連梁的截面積，可以增強連梁本身的抗剪能力，但梁的剛度相應也會增加，吸收的地震力也會增加，只能增加有限的抗剪承載力。在梁寬固定的情況之下，可以使用加高梁高的方法。當梁高是一定的，可以擴大梁寬，增大斷面的連接剛度，但寬度對連梁剛度貢獻較小，僅是一個線性關系，使得分擔剪力的增加值小于抗剪力的提高值。（2）調整設計內力。在提高連梁截面對提高抗剪承載力沒有影響的狀況下，可人為的降低連梁的剛度，來控制剪切力的分配比例，并解決了連梁的抗剪性能問題。最簡單的控制方法是在計算參數選擇時，通過調整連梁剛度折減系數，只有在采用內力配筋計算時才可以#在整個計算和非地震荷載作用下，連梁的剛度不會降低，連梁應具有足夠的抗彎承載力和抗剪承載力，以滿足正常使用的要求。對于跨高比大于5的連梁，應根據設計的框架梁，滿足框架梁的要求。（3）可作水平縫從而形成雙連梁、多連梁或其他結構措施，以提高抗剪承載力，如設置交叉暗支撐等措施，以提高連梁的抗剪承載力。

3.5 邊緣構件的約束處理

一般來說，在剪力墻的結構設計中，無約束邊緣構件的處理要比之有約束邊緣構件的處理的負載能力低40%左右，同樣，抗震能力的效果也要低20%左右。因此，在建筑工程的施工項目中，要根據實際情況選擇合適的邊緣構件，并對其進行相應的處理，最大限度的增強剪力墻的抗側力剛度以及抗震力，使整個建筑能夠更加穩定。

3.6 剪力墻墻身鋼筋的使用

根據國家相關規定，對于不同抗震級別的剪力墻來說，水平方向和豎直方向中的配筋率是不同的。對于非抗震級別和四級抗震級別的剪力墻的配筋率不低于0.20%。

4 剪力墻結構設計的優化措施

4.1 剪力墻結構的優化

針對我國近幾年發生的地震，民眾對于建筑防震的要求是越來越高。這就使得剪力墻的設計結構在設計時也要發生相應的改變，即在水平高度上，剪力墻的結構設計不能夠中斷，應當注意空間與側面力量的相互影響，選取恰當的建筑材料，更好的應對地震的發生。

4.2 剪力墻軟件的優化

隨著科技的發展，社會正處于數字化的信息時代，作為建筑行業的主要應用結構，剪力墻結構的設計也應該利用軟件或計算機來完成相應的數據分析。通過軟件的幫助，可以更好的儲存信息，并對這些信息進行分析處理，從而得出需要的數據，準確又可靠。

5 結語

伴隨著著技術的進步和發展，近些年我國建筑行業的水平整體上得到了一個提升，并且建筑和人們的生活之間的關系變得越來越密切了，相應的建筑結構設計方法也逐步的滲透到了人們的日常生活之中。而剪力墻結構就是其中的一種，上邊是筆者根據自己的學習和實踐，對剪力墻結構設計工作的一些見解，希望對剪力墻的實際工作能夠有所助益。

參考文獻

[1]周明.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].工程技術研究，2017，（10）：207+222.

[2]王孟國.建筑工程剪力墻結構設計方法分析[J].住宅與房地產，2016，（36）：47.

[3]李捍文.剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析[J].科技創新與應用，2012，（9）：164.