建筑結構設計中剪力墻結構設計難點分析

王黎 辛宇

【摘要】剪力墻結構和框架剪力墻結構是高層建筑中應用較為廣泛的二種結構受力體系。剪力墻結構和框架剪力墻結構中的剪力墻設計對于建筑結構整體的穩定性具有至關重要的作用。一般情況下，設計師在對剪力墻結構進行設計時，應該結合自己的工作經驗和相關建筑設計要求進行科學、規范的設計，合理把握剪力墻結構設計難點，使剪力墻結構設計更加具有可行性。

【關鍵詞】建筑結構；結構設計；剪力墻；設計難點

隨著我國科學技術和國民經濟的發展進步和穩步提高，現代高層建筑正在朝著多元化的功能方向發展，人們對高層建筑結構設計也提出了更加嚴格的要求，普通框架已經不能滿足實際的建設需要，為了提高建筑的安全性，并使建筑總高度不斷突破，剪力墻結構及框架剪力墻結構被應用于建筑中，在對剪力墻結構進行設計時，需要對設計難點進行合理分析，從根本提高設計水平，使建筑質量可以滿足實際的發展需要，使建筑質量不斷提升。

1、建筑結構設計中剪力墻結構設計的主要難點

剪力墻結構及框架剪力墻結構近些年來被廣泛應用于高層建筑中，這種結構體系大幅度的提高了建筑允許的最大適用高度。由于剪力墻結構及框架剪力墻結構中的剪力墻部分在整個工程造價中的占比較大，同時施工技術也比較復雜，如果不能進行科學、合理的設計，將會造成工程成本的增加，同時如果剪力墻數量或者布置不合理，還可能影響建筑物的安全性和使用舒適性[1]。在現代高層建筑的設計中，建筑物的抗震性能已經成為設計中的主要考慮因素。為了能夠有較好的抗震性能，在結構設計時，應盡量使結構體系具有適宜的側向剛度，平面布置宜簡單、規則，且兩個方向的側向剛度不宜相差過大，以避免兩向動力特性的過大差異。對于框架剪力墻結構，應合理控制剪力墻部分承受的地震傾覆力矩在結構總地震傾覆力矩中的占比，以及框架和剪力墻的剪力分攤比。在滿足抗震要求的前提下，能有較好的經濟性。

在應用剪力墻結構或者框架剪力墻結構進行設計時，應注意兩種結構體系所適用的最大建筑高度。對于剪力墻墻肢的高度和厚度要求比較嚴格，應按照規范要求取值，并且特別注意對底部加強區的加強處理。在框架剪力墻結構中，在規定的水平力作用下，結構底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩的比值不盡相同，結構性能也有較大的差別。在結構設計的時候，應依據傾覆力矩的比值確定該結構相應的適用高度和構造措施等。確定傾覆力矩比時，應按框架和剪力墻組成的結構進行實際輸入和計算。并根據計算所得的框架和剪力墻的實際傾覆力矩比例，來確定框架部分和剪力墻部分各自的抗震等級。

剪力墻結構在高層建筑設計中，應該靈活進行運用。在實際設計時，應根據建筑的平面布置格局，在合適的位置布置剪力墻，既能滿足建筑使用要求，又能保證結構的安全性。

2、剪力墻結構設計的應用策略

2.1合理定位剪力墻結構

如果想從根本上提升剪力墻的安全性和穩定性，應該對剪力墻進行正確的布置，宜沿兩個主軸方向或其他方向雙向布置，以使建筑具有適宜的側向剛度。在剪力墻布置時應該嚴格遵守相關的原則和規定，應使剛心可以與質心盡量吻合。對扭矩進行控制和約束[4]。內外剪力墻應該處于垂直的狀態，剪力墻的肢截面不能過于繁瑣，應該保持簡單、明了，滿足實際的建筑需要。應避免因剪力墻布置造成的結構上、下層剛度的突變。對剪力墻上的洞口應進行結構的規則化處理，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。洞口設置應合理，避免使墻肢剛度相差過大。剪力墻的內收和外挑距離應該控制在合理的范圍內。

2.2大墻肢處理

對于形狀比較長的剪力墻在進行設計時，一般會對其延性進行針對性的設計，避免剪力墻在進行剪切時墻體表面遭受破壞。當強度和長度都比較短時，因為受彎影響而出現的裂縫也不會很寬，可以真正發揮墻體的作用。針對剪力墻結構而言，剪力主要就是墻肢進行承受，當墻肢發生強烈的振動時，很容易對墻體造成破壞，需要采取切實有效的措施進行處理，避免質量問題的發生[5]。故此，在實際施工過程中，對于長墻肢應該開洞，再用填充墻進行砌筑，將長墻肢變成短墻肢。

2.3墻體配筋

在對剪力墻進行配筋時應該合理進行控制，才能從根本保證建筑結構的穩定性，為建筑企業獲得更多的經濟收益，剪力墻結構不僅數量繁多，涉及范圍也比較寬廣，在進行具體配筋時，對于不同方向的配筋應該放在不同的位置，同時需要按照最小配筋率進行計算。如果選擇雙向鋼筋網片，保護層厚度不能超過三十厘米，避免墻體配筋出現資源浪費的問題。使剪力墻無論在任何方向，都能具有較好的抗彎性能，當前形勢下剪力墻在超高層建筑中主要就是構造配筋，不過在進行配筋時，邊緣構件的配筋需要按照最小的配筋率進行配筋。結合相關規定和要求，將鋼筋設置于比較脆弱的部分，同時如果豎向配筋數量較多，需要及時加強抗彎強度，從根本保證剪力墻的抗震能力。

2.4剪力墻連梁（LL）超筋的處理

在進行剪力墻結構設計時，需要對連梁超筋進行針對性的處理，對剪力和剪壓進行合理的控制，使其符合實際的設計需要，避免連梁超筋問題的出現。對剪力墻結構來說，一般在樓層三分之一高度比較容易出現連梁超筋問題，如果墻體較長，位置就會發生變化，在中部位置比較常見，如果墻段墻肢截面高度大小存在差異，連梁超筋問題也會在墻肢部分出現。剪切之所以會發生形狀變化，主要就是因為受到剪力墻連梁的影響，如果剪力墻連梁尺寸不能保持統一，需要對連梁截面高度進行控制，使其更加科學、規范。對于連梁彎矩和剪力應該進行及時的調整，使剪力墻的抗震性能更加良好。如果連梁因為振動的影響，出現不同程度的皮壞，不能保證墻體結構的穩定性，需要保持墻肢的獨立，同時對其應力進行深入的分析和研究，根據科學計算會得出墻肢的最大內力，在根據內力進行具體的配筋。

結論：

綜上所述，在建筑結構設計中，剪力墻結構設計是其中比較關鍵的組成部分，具有非常廣泛的應用空間。從設計方面來說，需要對建筑結構進行合理的布局和安排，從整體方面進行分析和評估，對建筑質量提供保證。相關設計人員應該不斷更新自己的知識，擁有先進的設計理念，從多個角度考慮問題，提升剪力墻結構設計的可行性和有效性，進而促進建筑工程的發展和完善。

參考文獻：

[1]李炎，張翰新，張力儀.高層剪力墻結構合理布置及優化設計研究[J].長江大學，2017，12（05）：33-35.

[2]周文華，張力尹，丁文琪.剪力墻結構設計原則及其在建筑結構設計中的應用研究[J].江西建材，2017（07）：26-27.

[3]趙鑄，歐陽雨涵，張琳苒.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用[J].低碳世界，2017，25（34）：208-209.