剪力墻結構優化措施分析

戴 苗

（中信建筑設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014）

0 引言

改革開放以后，國民經濟不斷發展，人民群眾的生活質量顯著提高，城市化建設越來越完善。隨著國家大力推行城鎮化建設，城市中的人口數量與日俱增，并呈現出集中化的趨勢，這也容易引發矛盾的出現，進而對城市發展造成阻礙，比如土地資源與人口數量之間的矛盾。在城市化發展進程中，剪力墻被結構被大量運用于高層住宅中，并發揮著重要的作用，為人民群眾提供了居住保證。對剪力墻進行結構優化設計，保證剪力墻安全使用的同時，有效降低建筑造價成本，做到綠色節能，具有很好的經濟和社會意義。

1 剪力墻結構特點

第一、剪力墻墻體平面布置靈活，可以更好的體現居住空間和實用性。近幾年建成的高層住宅大多采用剪力墻結構，相對于框架結構來說，剪力墻結構充分利用了住宅分隔墻進行布置，合理利用了建筑空間，增加了建筑居住空間的使用性能，而避免了框架結構較大的豎向構件。第二、剪力墻結構抗震性能較好。剪力墻墻體結合連梁可以提供較大的結構抗側剛度，當遇到較大水平荷載如地震荷載、風荷載時，具有更好的抗側力性能和抵抗變形的能力，從而提高結構安全性。第三、剪力墻結構經濟性較好。相對于框架結構，剪力墻結構因為受力合理，其豎向構件、梁、板配筋都較小，具有較強的經濟效益。第四、剪力墻結構具有更好的防水、隔聲、節能性能。剪力墻結構在部分外墻和分隔墻替代了加氣混凝土砌塊，可以更好的隔絕外部降水等滲透到室內；可以更好的隔絕電梯和鄰居家的噪音，可以更好的保暖、保溫、防暑，防治熱量流失，達到節能的目的。

2 剪力墻結構住宅的優化設計策略

2.1、優化結構體系和平面布置

針對結構平面的設置應該注意以下幾點：首先，就是要保持結構平面的對稱均勻，讓整個結構的重心和剛度的中心盡最大限度重合，從而降低結構扭轉，減小結構的層間位移角和扭轉位移比。其次，設計時盡量保持結構的豎向規則性，在滿足建筑功能的情況下，盡量保持結構豎向剛度連續，避免豎向結構受剪承載力突變，避免結構薄弱層的產生。

結構體系和平面布置是剪力墻結構優化的重中之重，應該從結構專業應該從方案階段就介入結構體系的制定，保證剪力墻結構有著合理的平面布置，具有可靠度抗側力性能，不出現局部的應力集中，保證結構變形合理，從而保證整個結構的經濟合理，既保證結構安全，又保證經濟合理。

2.2、合理布置剪力墻體

剪力墻體的合理布置在剪力墻結構優化的重要部分。根據統計信息，剪力墻結構中剪力墻墻體配筋占到整個結構配筋的40%～50%，對剪力墻墻體進行優化可以大幅度的減小整個結構的用鋼量，提高經濟效益。第一、盡量保證剪力墻結構外側墻體的數量和長度，減小結構內部墻體的數量和長度。外部墻體的增加可以更好的提高結構的側向剛度，減小剪力墻結構的水平位移，可以用更少的墻體達到更高的抗側承載力，從而提高經濟效益；第二、盡量保證同一個方向的剪力墻墻體在一條直線上，各種工程實踐和設計經驗表明，當剪力墻體在同一條直線上時，可以保證墻體共同作用提高結構剛度，提高抗側能力。第三、充分利用建筑空間進行剪力墻布局，對于建筑布局不合理的建筑，應及時向建筑專業提出修改建筑方案，避免因為無實質用途的建筑功能導致結構超限，從而造成結構造價的提升并耽誤建筑工期。

2.3、選取經濟合理的剪力墻截面

剪力墻截面設計時應充分結合建筑使用功能、結構位移角指標、墻體軸壓比限制、墻體穩定性要求進行統籌考慮設計。第一、為了使用的方便，在標準層原則上剪力墻墻體控制在200mm 厚度，當部分墻體軸壓比較大或者穩定超限的情況下應適量提高剪力墻長度或厚度滿足結構安全要求；第二、剪力墻墻體長度應盡量控制在8 倍厚度的范圍左右，當剪力墻墻體軸壓比超限時，可適量提高剪力墻長度。第三、盡量避免短肢剪力墻，由于短肢剪力墻受力性能延性不夠，地震時容易發生破壞，所以規范上對短肢剪力墻要求較為嚴格，所以短肢剪力墻用鋼量較大、經濟效益較差、結構安全性較差，因此結構設計時應盡量避免產生短肢剪力墻。第四、剪力墻設計時應避免設計較長的墻體，剪力墻并非越長越好，當墻體長度較長時，剪力墻墻體容易產生脆性破壞，影響結構安全。因此結構設計時應在較長的墻體中開設洞口，洞口之間采用連梁連接，增加結構的延性和抗震減震能力，保證結構安全。

2.4、優化結構構造措施和結構配筋

（1）優化框架梁和連梁截面。對于框架梁來說，應盡量使梁高控制在400mm～500mm 之間，可以在滿足結構安全的同時，減小構造縱筋和梁箍筋的用量；對于連梁，不能將連梁截面做的過小，連梁截面過小會降低結構整體剛度，反而會提高剪力墻的數量和配筋，應在保證連梁和結構整體剛度的同時優化連梁截面。在滿足豎向承載力的情況下盡量減小框架梁高度并同時提高連梁高度，減小框架梁高度可以減小梁鋼筋用量并且對結構抗側力影響較小；提高連梁高度，可以較大幅度的提高結構抗側能力。（2）優化樓板截面和配筋。對于普通剪力墻住宅，樓面板的厚度盡量控制在樓板較小跨度的三十五分之一，對于樓梯梯板厚度應控制在梯板跨度的二十五分之一，根據工程經驗，上述樓板跨度是最為經濟合理并且安全的樓板跨度。樓板配筋時應根據樓邊邊界條件進行和合理的設計和調整，保證其安全情況下經濟合理。（3）梁板配筋精細化設計。對于框架梁箍筋，規范只要求了支座加密區箍筋的直徑，并未對梁非加密區箍筋進行要求，設計時非加密區箍筋在滿足梁面積配箍率的同時，可以采用直徑6mm 的箍筋進行設計，從而減小用鋼量。對于框架梁縱筋，建議采用小直徑鋼筋，可以減少梁縱筋的用鋼量；對于板底鋼筋，在滿足最小配筋率的同時，也可采用直徑6mm 的鋼筋進行設計，減小用鋼量。

3 結束語

綜上所述，剪力墻結構優化設計是整個結構設計中的重要組成部分，是一個結構工程師專業能力的重要體現，體現了良好的經濟效益和社會價值。在結構設計過程中，結構設計師應充分發揮剪力墻結構的布局靈活、抗震性能好的特點，優化剪力墻結構體系和剪力墻平面布置，合理布置剪力墻墻體，采用經濟安全的剪力墻截面，同時優化結構構造措施和結構配筋，做到綠色節能，具有很好的經濟和社會意義。