建筑結構設計中剪力墻結構的應用

閆欣 景鵬翀

【摘 ?要】剪力墻應用于建筑的結構設計能夠提高建筑整體結構剛度以及抗震性能。借助剪力墻的結構分析幫助設計科學安全的剪力墻類型，使剪力墻的結構作用充分發揮。

【關鍵詞】建筑設計;結構設計;剪力墻;結構應用

引言

剪力墻能夠保障建筑質量，其結構應用于建筑中提供足夠的安全保障。本文主要以剪力墻結構為對象，介紹了其特點及結構，并對其在結構設計中的應用原則及方式加以說明，以期對未來行業發展有一定借鑒。

1簡述剪力墻

1.1剪力墻的結構特點以及類別

剪力墻根據是否開洞來對剪力墻進行類型劃分，共分為四種，即實體墻與小開口的剪力墻和框架壁墻以及雙肢多肢的剪力墻。剪力墻具有穩定的結構特性，可以有效提升建筑結構的質量安全，但是在施工中由于涉及諸多復雜環節，因此相較于其他結構其施工成本偏高。下面簡單敘述不同剪力墻所具備的特征：首先整體剪力墻。這一類剪力墻指洞口沒有或者洞口數量較少且一定的剪力墻;其次框架剪力墻。這一類剪力墻通常開洞尺寸較大，同時墻肢，連梁部位十分明顯，墻肢偏寬以及連梁的高度較高。由于墻肢及連梁的相交部位形成節點，同時節點尺寸較大，會形成彎曲剛度很大的一處剛性區域;此外水平荷載作用下不計剪切變形以及梁柱的節點剛域，選擇D值法進行內力分析;第三聯肢剪力墻。這一類剪力墻通常洞口布置成列，剪力墻存在明確的墻肢以及連梁，墻壁所有洞口分布均呈直線;最后小開口剪力墻。這一類剪力墻的洞口沿豎向布置成列，同時整體墻體的洞口總面積占墻面積的15%以上，然而洞口占比依舊很小。由于水平荷載作用使得剪力墻出現整體的彎曲變形，與此同時墻肢出現局部變形，值得注意的是局部變形這一過程中墻肢變形繞著截面的中心軸出現，此外對應處局部彎曲的應力以及墻肢造成的整體墻體彎曲應力也會相應出現。安全問題是建筑進行剪力墻的結構設計時最重要的問題。然而建筑進行剪力墻的結構設計時被資金與設計技術水平等因素影響，使得結構設計的質量難以完全滿足建筑要求。優秀的結構設計是建筑提高安全性的前提，借助先進技術對設計流程進行優化，最大限度上增強建筑安全，滿足建筑質量要求。此外可以抵消大部分水平剪力以及作用力的組合應力，因此使得剪力墻相較其他建筑結構具有良好的抗震性;此外能夠符合建筑結構的美觀設計要求。

1.2剪力墻的布置要求

整體建筑的結構設計中剪力墻往往承擔傳導荷載，風荷載與地震軸力以及剪力作用的組合作用，此外還起到建筑隔離墻作用，通常情況剪力墻的結構布置順序是沿著主軸線布置的。由于剪力墻的延性變形，彎曲延性以及抗脆性較強，在剪力墻進行結構設計時需要注意使剪力墻高寬相對布置大一點，墻厚要相對布置小一些。

1.3簡述剪力墻的設計原則

1.3.1系數調整

建筑進行結構設計首先考慮的就是結構抗震性能，這是由于抗震性能是建筑能夠穩定與耐用的保障，需要知道建筑抗震性能的高低主要受到建筑樓層之間水平作用以及剪力的影響，設計首要任務就是把結構間可能受到的水平地震作用造成的剪力以及作用力保持在最低限度。而剪力墻在結構設計中應用需要根據建筑具體的工程項目情況調整好結構重量和相關力學系數，目的是盡量不影響結構自身穩定的基礎上，借助自身自重降低的方法有效增強結構抗震的力學性能。

1.3.2連梁調整

若是結構設計出現連梁的跨度比低于五這個數值，那么建筑所受總彎矩所占較小比例的是只有極小部分室友豎向荷載造成彎矩，同時水平荷載作用會產生較大反彎變形引起剪切變形，最終使得墻體內部引起剪切裂縫。如果連梁跨高高于五這個數值時，則總彎矩所占較大比例的主要是受到豎向荷載作用引起的彎矩，其受力情況基本與一般框架梁一致。因此設計需要嚴格要求結構中連梁跨高比的大小，有效做到剪力及彎矩避免在抗震組合作用下發生不符合設計規定情況。為了安全起見，實際建筑進行剪力墻的結構設計需要設計人員充分分析工程情況，做到具體情況具體分析，同時調整好橫梁距離，盡量保證最終工程建筑滿足抗震要求，并在保證建筑質量情況下減少成本支出。

1.3.3調整樓層位移

建筑進行結構設計需要注意的設計要點與重點無疑是樓層間剪切變形和扭轉變形的位移控制，這項控制想要實現離不開剪力墻的結構應用，對結構進行豎向構件的合理數量調整，能夠有效控制最終剪切變形的大小。需要十分注意調整豎向構件，重新安排數量時必須要保障構件合理的數量，由于豎向構件過多結構會導致剪力不平衡，進而影響建筑穩固性，最終導致運營過程質量問題的出現，此外剪力失衡也會出現樓層間因不平衡的剪力出現較大程度扭轉變形危害建筑安全。因此設計過程為了結構整體有效提升抗震性能，重點需要關注同一結構的各個樓層的變形以及剪力的變化情況，借助樓層位移以及高度比的變化進行及時的結構調整，使得整體結構科學穩定以及合理。

2簡述剪力墻的設計重點

2.1平面布置

剪力墻開始布置時必須注意平面布置的墻體情況，剪力墻雖然有著豎向荷載較強承受力，然而橫向荷載僅有較弱承受力，剪力墻結構體系中橫向荷載多數依靠樓板負擔，因而布置墻體時保證剛度的中心及墻體質量的中心處于同一中心點，使得剪力墻的設計體系保證結構對稱布置平面，降低不對稱產生的結構扭矩，此外設計盡量沿不同方向雙向開展結構布置，這樣可以有效避免單項墻體由于布置的側向剛度差異過大。

2.2定位剪力墻

在建筑結構設計中應用剪力墻結構，應準確的進行剪力墻定位，將其剛度中心與質量中心重合，這樣才能保障平面布置上，結構整體處于均勻、對稱的狀態，從而發揮出保障結構整體穩定性的作用。所以設計中最好沿著建筑的主軸作為設計方向，同時展開對稱式的設計，并盡量在設計上避免出現單向有墻的設計。在剪力墻平面設計的定位上要遵循對稱性原則，盡量保障建筑結構的兩側對稱，并使質量中心與剛度中心重合在一起，控制墻體的扭矩程度，避免出現變形。而在對內外部剪力墻結構進行設計時，要遵循拉通與對直的設計原則，并保障剪力墻肢體截面處于規則的狀態。

2.3數量適中

工程剪力墻的使用能夠吸收水平荷載以及風荷載的組合作用，有效提升建筑抗震的力學性能。然而建筑設計不需要過多或過少的剪力墻，即其數目不僅僅是只看重數量，而是必須根據抗震要求進行科學計算以保證剪力墻的設計數量控制。

2.4設計優化

剪力墻進行設計時對于影響剪力墻的結構因素需要多方考慮，務必確保順利施工以及保證剪力墻的結構安全。因此設計人員設計剪力墻時需要控制好墻的數目，做好監理工作，避免由于不必要的成本開支引起的項目成本最終超出預算的情況出現，例如選擇原材料時對材料開展剛度比例的控制，盡量在建筑質量不被影響的同時降低成本。

3結束語

剪力墻極大的提升了建筑物抗震性能，為建筑的結構安全保障提供重要作用，因此建筑工程的結構設計中大量應用剪力墻。具體設計時相關力學分析以及承壓計算工作必須做好，保證剪力墻的高跨比以及墻厚參數合理安全，使得剪力墻既符合實際工程需要，又給建筑的穩定性提高保障。

參考文獻：

[1]賈智立.淺析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的具體實踐[J].江西建材，2017（9）：59-61.

[2]蘇立強.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的運用研究[J].建材與裝飾，2016（26）：106-107.

[3]余添朋.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用價值分析[J].江西建材，2016（11）：11-18.

[4]李汗珠.建筑工程結構設計中的剪力墻設計分析[J].江西建材，2015（2）：42-45.

[5]張敏.建筑工程結構設計中的剪力墻設計分析[J].中國新技術新產品，2015（12）：14-17.