建筑結構設計中剪力墻結構的運用

姜方紅

[摘要]剪力墻結構，是當前建筑施工過程中的較為常見的一種結構設計，能夠有效提高建筑物框架結構的穩定性。本文擬對建筑結構設計中剪力墻結構的運用進行研究分析，以期為優化建筑結構設計提供有價值的參考。

[關鍵詞]建筑結構設計；剪力墻結構；設計要求

文章編號：2095 - 4085（ 2018） 03 - 0048 - 03

在現代建筑工程項目中，剪力墻結構是十分重要的建筑結構方面，其穩定性和可靠性是建筑工程整體項目安全穩定的基礎保障。剪力墻結構具有抗側剛度大、側移小，并且抗震性能非常高等特點，在建筑結構設計的諸多方面都得到了一定程度的運用，施工單位為了提升經濟效益，保證施工質量，也越來越多地將剪力墻結構應用于建筑施工項目中。目前，我國建筑施工項目中對于剪力墻的運用較為廣泛，但其中仍然存在一定的設計問題，對建筑施工質量造成了不利的影響，值得引起人們的關注。本文通過對建筑結構設計中的剪力墻結構及其運用進行分析，以詳細剖析其中的優勢和不足，以期為相關單位提供有價值的實踐參考。

1 剪力墻結構的基本概念

建筑結構設計中的剪力墻結構，是一種剪力墻體，指的是建筑墻肢的截面高度與厚度的比值，處于5～8的范圍以內，是經由鋼筋混凝土板取代了以往建筑物內承受各方荷載作用的墻體。通常情況下，建筑實務界按照墻體開洞的情況，將剪力墻分為雙肢或多肢型剪力墻，以及壁式框架剪力墻等類型。

剪力墻結構主要有以下三個優點：一是穩定性高。剪力墻結構具有較大的剛性，能夠為建筑物提供較好的支撐效果，可以大幅提升建筑物整體的穩定程度，這是剪力墻最大的優勢所在。二是經濟實惠。剪力墻需要進行過多的鋼材料填充，而直接采取混凝土澆筑的方式，因而可以有效降低建筑施工的經濟成本，具有較為理想的經濟效果，因而被廣大施工單位所親睞。三是美觀大方。建筑美學已經越來越成為人們所關注的焦點，人們不僅注意到建筑的宜居性和安全性，也對美觀性提出了更高的要求，而剪力墻結構的設計恰恰符合人們對于建筑美感的認知，特別是對于一些隔斷墻的結構設計，能夠比較好滿足人們對于建筑美觀性的要求?？蚣芤患袅Y構基本構造見圖l。

相對應的，剪力墻也存在著兩個不利因素，制約著剪力墻的有效發展：一是自重較大。剪力墻的整體結構是混凝土澆筑，因而其自身具有較大的重量，對于建筑物來說增加了額外的負重，因而對建筑承重和承壓的要求提出了更高的要求。二是延續性不佳。由于剪力墻結構減少了鋼筋的配比，導致建筑物整體的結構延續性受到了影響，對于建筑結構的穩定性帶來了不利的因素，并且使得施工程序變得更加復雜。

2 剪力墻結構設計的基本原則

建筑施工過程中對于剪力墻的施工設計，因其施工復雜性和周邊其他建筑結構的影響，在施工技術上受到了一定程度的限制。因此，剪力墻的施工不能單純地以剪力墻建設本身的目的進行隨意施工，而需要將其納入了建筑施工整體活動中，嚴格根據剪力墻的設計運用規范進行實地勘察，設計并建設出最為科學合理的剪力墻。剪力墻設計主要有以下幾個方面的原則要求：

一是最小剪力系數調整原則。在剪力墻設計和施工過程中，為盡量避免剪力墻自重因素對于建筑所帶來的負面影響，減少建筑結構本身的總體重量，從而有效增強建筑承載地震等風險危害的性能，必須要盡量地減少使用剪力墻的區域和部位。建筑施工單位絕不能為了尋求經濟上的控制，而肆意地設計剪力墻結構，而應當適當地使用短肢種類的剪力墻，在建筑的第一震型位置負責主要負擔，并且要確保底端的地震傾覆力矩要比剪力墻結構負擔的總底端地震傾覆力矩小60%以上，并且在剪力墻的墻體上采用大開間處置的方式，從而有效提升剪力墻結構的傾向剛度。

二是連梁超限的調整原則。在剪力墻的設計和施工中，必須要充分考慮到剪力墻的跨高超限問題，這一問題在剪力墻設計中出現的頻率非常高。因此，剪力墻的設計需要提前對連梁跨高進行合理調整，明確一定的高度范圍，并且采取框架梁的方式進行剪力墻結構的施工建設。在施工實踐中，如果剪力墻的跨高比例處于5～6的范圍內，還需要給予額外的重視，確保剪力墻的連梁剛度保持平穩，不出現波動的情形，同時要將其承載力及彎矩控制在一定的范圍內，避免剪力墻結構設計出現問題。

三是最大位移比例調整原則。建筑物的層高與層間之間的最大位移，對于剪力墻結構設計有著十分重要的影響，特別是在地震比較頻繁、對于建筑物影響較為明顯的地區，以及針對高層建筑，其樓層的最大彈性層間位移值確定必須要將剪力墻結構的因素考慮在內。對建筑物剪切彎曲的處置需要參照一定結構配件的數量來進行相應的控制，然而如果塑向結構配件數量超出一定的范圍，控制工作就很難得到有效地進行，相應地也會大幅增加剪力墻的剪重比例。如此一來，不僅剪力墻的結構設計無法達到標準的要求，而且樓層與樓層之間的彎曲處置將會出現問題，彎曲部分會隨著時間的推移而不斷增加，在長期使用的情況下樓層甚至可能發生位移的情況。因此，在剪力墻結構設計時，必須要嚴格的控制好樓層和樓層間的扭轉彎曲，把握好樓層之間的最大位移和樓層間的比例，這也是提高建筑穩定性的基本保障。

3 剪力墻結構在建筑結構設計中的具體運用

3.1 合理確定剪力墻在建筑結構中的位置

在建筑結構設計中，剪力墻是非常重要的組成部分，并且與建筑整體結構有著密不可分的聯系。因此，在建筑結構中，必須要充分考慮到剪力墻結構在建筑中的總體位置，確保每一個剪力墻的設計位置都能夠最大程度地發揮其功用，使其符合建筑工程整體結構的需要，從而提升剪力墻結構的實際質效。剪力墻結構位置的確定，主要需要考慮以下幾個方面的因素：

一是要從建筑整體結構人手，充分全面地考慮剪力墻的結構位置。剪力墻的優缺點表明，其既居有十分重要的地位，同時又要堅決杜絕濫用，必須將剪力墻的設計融人到建筑結構設計的整體大局中，保證剪力墻的位置確定能夠符合整體建筑結構的特點及應用需要，才能最為合理地確定剪力墻的位置。特別是對于平面布置和縱向布置兩個方面，必須充分考慮剪力墻對建筑結構整體所帶來的重量負擔，全面考核其設計的合理性。

二是要充分考慮到建筑整體的平衡問題，對于剪力墻的設計要盡可能地滿足結構對稱的要求。剪力墻的對稱設計，不僅要求每一段剪力墻本身要盡量形成規則的構造，更重要的是建筑物整體的各剪力墻之間，要形成相互對稱的格局，從而能夠更好地發揮剪力墻的結構優勢，并且避免對建筑結構造成失重或者失衡的不利影響。這種均衡性與對稱性，必須要從剪力墻結構的設計環節人手，在對建筑施工進行設計的前期布局上就給予足夠的重視和考量，將其作為剪力墻設計的基本規范來對待，從而為建筑的整體設計與施工奠定堅實的基礎。剪力墻結構對稱性展示見圖2。

三是要盡量減少剪力墻的結構設計，側重于發揮剪力墻的優勢而不是劣勢。剪力墻對于建筑結構來說是一種重要的輔助性工程，其具體施工中的設計應當盡可能地簡約化，而不能進行過于復雜的結構設計。簡化的結構設計不僅能夠最大程度地發揮剪力墻的自身優勢，而且可以有效避免各種不利因素的出現，更重要的是，可以避免因素設計過于復雜而提高施工時的難度，導致更多新的矛盾產生。特別是剪力墻的墻肢截面，要結合建筑結構的整體特點來進行思考，避免其設計的復雜性，以簡潔明了的方式來保障墻肢截面設計。

3.2 重點針對剪力墻的大墻肢進行設計處理

在當前剪力墻的設計和建筑施工實踐中，我們發現大墻肢對于剪力墻結構的應用具有十分重要的作用，是當前建筑結構設計中的重要組成部分，其剪力支撐作用發揮著非常突出的價值，并且是其他結構所無法替代的。然而有著無比重要地位的大墻肢，也必然有著其十分明顯的缺陷，特別是對于受地震影響較為明顯的地區，大墻肢對于建筑物來說存在著顯著的不足，其抗震能力和效果是需要進行重點處理的部位。通常情況下，可以采取以下形式對大墻肢進行補充處理：

一是進行墻肢設計調整，用短墻肢來代替部分的大墻肢。主要方式是在剪力墻設計環節中，對相應的施工洞進行預留，待整體施工完成之后再進行填充。一般來說，剪力墻結構的墻肢不能超過8m，并且使剪力墻具有一次的延性，避免因為墻肢脆性造成剪切破壞。

二是適當增加大墻肢的配筋量。剪力墻結構的優點之一在于不需要鋼筋的介入，從而有效節約成本，并降低施工難度和復雜程度，但其相應地降低了建筑結構的整體抗震能力。因此，大墻肢要適應抗震的需要，可以采取有針對性的措施，在墻肢中適當增加鋼筋的配比，從而增加剪力墻的整體強度和承載力，避免因配筋量偏少而產生墻體彎曲等問題，綜合提升剪力墻的抗震能力，保障建筑物整體的穩定性。

3.3 完善剪力墻連梁結構的設計

連梁結構是剪力墻結構中的重要組成部分，是剪力墻內各組成部分的連接和樞紐。而實踐中，有許多因素都可能會對連梁結構的跨高比以及截面尺寸造成一定的影響，從而影響到剪力墻的整體質量。正如上文所述，在連梁設計過程中，連梁結構的跨高需要給予高度的重視和關注，必須要進行科學合理的設計，從而保證設計質量，避免連梁截面大小不符合規范、連梁承載力超限等問題產生。

在目前的剪力墻設計實踐中，由于連梁結構所具有的跨高比相對較小，同時和連梁結構所相連的墻肢結構存在大剛度等情況，導致連梁結構由于受到水平力的作用，進而在出現屈服情況時發生梁端開裂情況，通常需要采取剛度折減的方式對連梁結構進行處理。然而，對剪力墻進行抗震設計時，又可能因為連梁剛度不足而增加剪力墻所承載的剪力和彎矩，從而大幅增加配筋設計的難度。因此，折減比例應當控制在一定的范圍，把握嚴格的標準，從而使連梁結構具有相應的承載能力。

4 結語

剪力墻結構是當今社會建筑工程領域中的關鍵技術，對于建筑業整體的發展和創新有著不可替代的作用，對于我國建筑工程建設有著特別重要的意義。而建筑物的特性決定了，建筑結構設計必須充分全面地考量經濟、效率、安全等諸多方面的因素，剪力墻結構的運用必須要保證經濟性、可行性、科學性和持續性等各項要求。在具體的建筑結構設計中，必須堅持揚長避短，發揮剪力墻結構的最大價值，規避和處理好可能存在的問題和缺陷，從而保障建筑工程的整體成效，為我國社會發展和經濟建設作出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]趙伯霖，苗寅.淺析建筑結構設計中剪力墻結構設計的實踐運用[J].河南科技，2014，（24）：154 - 155.

[2]張彥斌，建筑結構設計中剪力墻結構設計的運用分析[J].建材發展導向：上，2015，（07）：192 - 193.