關于剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析

儲建鋒

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剪力墻作為建筑設計中常用的施工技術，具有抗震能力強、抗側剛度優良的特點，能夠廣泛應用在各種建筑風格的建筑中，而且在高層建筑中的作用更加明顯。在實際應用過程中，設計人員和施工人員應該充分考慮各方面因素，認真分析剪力墻的優點和缺點，盡量提高剪力墻的利用率[1]。筆者根據多年的實際工作經驗，結合具體的實際案例，首先講述了剪力墻結構的分類和特點，然后講述了剪力墻設計的原則，最后講述了剪力墻在建筑設計施工過程中的應用，具有一定的參考意義和借鑒價值。

一、工程概述

山東濟南市龍奧大廈是典型的高層建筑，位于濟南經十東路奧體中心旁，建筑面積近40萬平米，高66.7米，地下1層，地上15層。地下一層主要有人防掩蔽所、廚房、設備用房和地下車庫，一至三層設有公共會務中心、城市展廳、資金結算中心、消防控制中心、設備監控中心、信息傳輸中心、網絡機房等，四至十五層主要是辦公、會務、餐廳、觀光廳等。

二、剪力墻結構的特點和分類

剪力墻的高和寬都比較大，但是其厚度相對較小，通常情況下，兩者比例介于5-8之間。剪力墻的幾何特性與板相似，但是在承重方面和柱相似，具有極強的承重能力[2]。剪力墻可以承受豎直和平面兩方面的雙重壓力。

不同類型的剪力墻分類標準不同，相應的特點也是各不相同，所以使用的范圍和場所也是不同的。實際設計和施工過程中，設計人員和施工人員應該根據具體情況進行設計施工，不可盲目隨意。

（一）高層建筑剪力墻設計原則

高層建筑剪力墻設計應該遵循設計原則，筆者根據多年的實際工作經驗總結為：剪力墻連梁超限原則、樓層之間最小系數原則、樓層之間最大位移和層高比原則[3]。

（二）剪力墻連梁超限原則

剪力墻連梁超限原則指的是剪力墻連梁在設計的時候跨高比值應該高于2.5，保證墻體的彎矩和剪力值在設計規定范圍之內。《高規》中指出當剪力墻的跨高比大于5的時候，應該按照框架梁的結構進行設計。實際設計施工過程中按照規定進行能夠取得良好的效果。

（三）樓層之間最小剪力系數原則

盡量減少剪力墻體的布置，能夠有效的減輕墻體自身的重量，對于地震有著較強的抵抗能力。合理調整樓層之間的最小剪力系數能夠最大限度提高建筑結構的傾向剛度，減少工程投資。

（四）樓層之間最大位移和層高比原則

樓層層高約層間的最大位移比指的是建筑物在地震作用下能夠產生的最大彈性層間位移比值。實際工程中剪切墻的抵抗能力是由構件組成的，如果構件過多可能會引起建筑結構扭曲變形。所以設計的時候應該盡量減少構件數量，盡可能提高建筑物抵抗外界干擾的能力。

三、剪力墻在建筑設計施工中的應用

（一）剪力墻平面結構布置

剪力墻平面布置應該勻稱平均，保證質量中心和剛度中心處在重合的狀態下，減少力矩作用。剪力墻施工中應該沿主軸方向進行布置，同時保證剪力墻抗側力剛度不應該過大，必要的時候可以增加可利用空間，保證適當高度。剪力墻間距應該始終，通常采用經驗公式進行設計：T=(0.05一0.06)n,n為建筑結構層數。實際剪力墻的數量應該和計算結果相仿。剪力墻不僅要有較強的承重能力和剛度，而且要有良好的延伸性和彈性，保證在受到外力產生裂紋的情況下，剪力墻還能挺立不倒。

（二）剪力墻約束邊緣構件處理

約束邊緣構件能夠大大的提高剪力墻的承載能力，減少層間位移，提高抗震能力，并且能夠穩定墻板。剪力墻抗震設計應該滿足第一振型的底部力矩大于承受力矩的一半以上。約束邊緣構件的選擇應該根據剪力墻相關軸壓比進行確定。通常情況下，抗震等級越高的剪力墻應該采用層數更多的剪力墻，控制剪力墻的均勻性，從根本上改善墻肢承重能力。

（三）剪力墻中大型墻肢處理

剪力墻的結構必須具備延展性，同時要滿足寬高比不小于2的設計要求，比如通過開洞的方式提升剪力墻的延展性。根據相關規定，當墻肢長度超過8m的時候，設計的時候可以根據混凝土墻的不同增加孔洞，加強的配筋能力，等到施工結束之后在進行填充。按照《高規》中規定，本工程建筑的抗震等級為一級，剪力墻水平豎直分布筋配筋率應該小于0.25%。剪力墻設計中可以通過調整彎矩建立增強抗震能力，或者適當減少截面高度。在建立前容易出現超筋的部分，采用綜合計算的方式進行設計計算，保證結構層位移比滿足《高規》的設計要求。

結語

剪力墻在建筑設計和施工過程中有著廣泛的應用，實際過程中，設計人員和施工人員應該根據具體情況進行具體分析，制定相關標準規范和施工方案，保證整個建筑物的安全性和可靠性，取得良好的經濟效益和社會效益。