建筑剪力墻結構設計初探

李浩

摘?要：剪力墻結構設計由于具有抗震性能好、抗側剛度大等優勢，所以被廣泛應用于建筑結構設計當中。剪力墻結構設計在現代施工技術當中也得到了廣泛應用，使施工方便，還能有效加快施工進度，提高建筑施工的整體質量，保證建筑的安全使用。

關鍵詞：建筑結構;剪力墻;結構設計;設計應用

在建筑結構設計中，剪力墻結構設計的應用效果更為明顯、更突出。剪力墻是一種主要承受風荷載以及地震作用引起的水平荷載的墻體，具有結構剛度大，整體性能好以及用鋼量省等優點，因此，在建筑結構設計中剪力墻結構設計時要充分考慮剪力墻應用的優缺點，根據建筑結構設計的實際情況，做好剪力墻結構設計工作，提高剪力墻結構的應用率，促進建筑業的長期穩定發展。

一、剪力墻結構概述

在結構設計中，剪力墻結構具有良好的穩定性與剛性強度，能夠有效的抵抗外界的壓力，為建筑的建設打下了一定的基礎。剪力墻結構能夠承受建筑物產生的負載量，可以很大程度的制約建筑結構中產生的水平力，由于剪力墻結構可以節省成本，獲取很好的經濟效益，所以被廣泛的應用于建筑設計中。剪力墻結構使用鋼筋混凝土為原料，價格相對低廉，而且能夠滿足建筑強度的需要，剪力墻結構的用鋼量較少而剛度較大，整體性能非常優秀，在一定程度上提高了施工單位的經濟效益。剪力墻設計有著其自身的特點，剪力墻結構承受建筑重力荷載的能力較強，在建筑工程中剪力墻的主要作用在于更好地承受風荷載或者是地震作用引起的水平荷載及建筑物的豎向荷載。由于剪力墻結構代替了傳統的建筑承重系統，因此，在建筑物室內中不會出現過多的承重，節省了建筑室內的空間，使室內設計更加美觀，降低了樓房建筑的空間局限性。在剪力墻的設計過程中設計人員要確保其墻體水平、垂直方向上的作用力以及墻體整體結構作用力，并且在這一過程中精確的計算出其正截面承載力，并按照斜截面受剪承載力進行分析和驗算，從而促進剪力墻整體載荷水平的有效提升。剪力墻結構在設計的過程中要對地震、風力等發生的等級和發生率提前進行預測，根據實際情況設計一個科學、合理的剪力墻結構體系，使得墻體結構能夠承受一定的荷載和地震，避免出現地震就造成傾斜和破壞影響。對比實體墻和剪力墻可以得知，這兩個基本指標具有高度相似，剪力墻結構形式發生變化的時候，會表現出一定的曲線狀態，在剪力墻開口較小的情況下，由于其開通面積往往已經大于規定值，此時其表現出了彎曲狀態最終引起剪力墻的形態和位置產生一定程度的變化。在高層建筑使用過多的剪力墻結構時，會使建筑在遭遇強度大的地震時出現巨大的反震力，使建筑樓體的安全性降低。

二、剪力墻結構設計的基本原則

剪力墻自身有著明確的設計原則，即剪力墻的結構主要是由墻肢和連梁結構來組成，并且這兩種結構分別有著不同的抗震性能和不同的建筑剛度，因此在進行建筑工程結構設計時設計人員應當根據工程的實際需要來對其進行選擇。在剪力墻結構體系中，剪力墻作為平面構件，承擔著水平方向的水平剪力、彎矩和豎直方向的壓力、重力。承擔著建筑物抗震、抗風等作用，除具有能夠承受地震作用和風壓影響的剛度強度外，還具有良好的延伸性能，以抵抗因地震和風吹產生的反復性非彈性形變所帶來的延伸、能量消耗等負面影響。為保障墻肢能有效防止墻體發生脆性剪切破壞，剪力墻應盡量設計成延性彎曲型。如果有和墻體不在同一平面的梁體與剪力墻相接，就會在墻肢平面外產生彎矩，導致剪力墻平面外變形過大，影響建筑使用安全，因此，設計人員在進行設計時，要盡量避免剪力墻和平面外梁體相交。剪力墻體的設計要從整個剪力墻體系進行分析，同時考慮豎直和水平方向的結構性能，要結合剪力墻結構的優勢與劣勢，使剪力墻結構的各個性能都能夠達到建筑要求。剪力墻結構設計最基本的原則就是安全、經濟，在兼顧設計質量的同時，還要考慮到經濟成本，進行設計優化，實現最佳的目標，使剪力墻結構真正的發揮出價值。為了能夠使剪力墻結構在建筑工程的結構中能夠充分的發揮出自身的優勢，設計人員應當對其進行合理設計和安排。

三、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

（一）剪力墻結構的平面設置

建筑結構中的剪力墻結構應有合理的平面設置，要本著整體化的理念來設計剪力墻平面結構，確保結構規則、對稱，使建筑墻的每一面的質量中心與剛度中心重合，結構設計過程中要以主軸為中心，向主軸方向和四周展開布置。當剪力墻缺少規則、平整的平面結構，且其長、寬都超出了規定范圍時，則需設計伸縮縫，從整體上維護剪力墻結構安全，提升其抗扭轉能力。對每一面墻都應盡力做對直拉通處理，減小剪力墻的扭曲程度。剪力墻結構的抗側力剛度要控制好不宜過大，要充分發揮剪力墻的承載能力以及抗側力，設計時要有效平衡剪力墻的重量重心與結構剛度重心的關系，減少二者的偏差，以主軸為標準，進行雙向或多向的平衡設計，維持剪力墻承載力的整體平衡，合理地加大剪力墻之間的距離，以此來保證其側向剛度得到有效發揮。

（二）剪力墻建筑結構的截面厚度設計

在建筑結構設計中之所以會規定剪力墻的最小厚度，是為了保障剪力墻平面之外的剛度以及穩定性能。當墻肢平面外出現與之相交的剪力墻的時候有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩定性。設計中在確定墻肢的最小厚度的時候，應按層高以及無肢長度兩者的較小值來計算。設計時需要注意（1）設計的剪力墻建筑結構是鋼筋混凝土材料的話，需要在設計剪力墻建筑結構的橫截面時，對剪力墻建筑結構進行橫截面上所受的建筑體各部分構件的壓力和所產生的偏離中心的壓力進行調查、分析和計算，設計人員要保證剪力墻建筑結構橫截面設計時所需要的資料和數據是準確無誤的。（2）設計人員在進行剪力墻的橫截面設計時要滿足“強剪弱彎”的基本準則：剪力墻橫截面壓力越強，剪力設計值就越大，剪力墻橫截面的壓力越弱，彎矩增大系數就越小。

（三）剪力墻連梁的優化設計

建筑剪力墻結構中，由于開間不大或墻體較長時開洞后形成連梁，在計算過程中，容易產生連梁抗剪超限的情況。根據《高規》在連梁設計方面的規定，在對連梁抗震性與非抗震性設計時，從高跨比上來分類主要有兩種，同時也對受剪承載力與截面的配筋有著相應的規范要求。①增大截面，可以提高連梁自身的抗剪能力，也可通過加寬梁寬，使得抗剪力的提高值僅大于分擔剪力的增加值。②調整設計內力，在增大連梁截面對提高抗剪能力沒有效果的情況下，通過人為的內力調整，對連梁剛度進行折減，控制剪力分配比，解決連梁抗剪問題。在計算的時候需要注意，無論采取哪種算法，在實際使用時都需要來確定相應的剪力和彎矩設計值，并且這個數值要比調整之后的數值要小。設計時也可設水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其它加強受剪承載力的構造措施來提高連梁抗剪承載力。

四、結語

建筑工程結構設計是工程建設的重要的組成部分，剪力墻結構設計已被高層建筑結構設計廣泛應用，工程結構設計離不開剪力墻設計的有效支持，剪力墻結構設計在對于高層建筑來說是靈活、成本低、經濟性好功能需求和結構安全的組合，對建筑工程結構設計中的剪力墻設計進行研究、應用具有十分重要意義。

參考文獻：[1]張金良.建筑結構設計中應用剪力墻結構設計的作用分析[J].建筑工程技術與設計，2014，（17）.

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