建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用探討

趙晟喆 四川洲宇建筑設計有限公司沈陽分公司

剪力墻結構，是一種剪力墻體，有側移小、防震能力大、抗側剛度大、承重力強、使室內墻面平整等優點，在高層建筑中得到廣泛的使用，但是，高層建筑的墻體也不能完全只是用剪力墻，一方面是因為剪力墻造價高、施工程序復雜，另一方面則是過多的使用剪力墻會使建筑物的質量遭到損壞，從而影響建筑物的壽命。另外，在剪力墻結構設計過程中還要充分考慮其抗震能力，要準確把握好剪力墻墻體所承受的地震傾覆力矩與結構承受的地震力矩之間的比例關系。

一、剪力墻結構設計所遵循的基本原則

（一）調整連梁超限相關原則

在剪力墻結構設計中，一般來說，連梁的跨高比應該大于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的連梁，在設計過程中就容易造成剪力墻的彎矩現象，嚴重超出限值。在《高規》中對剪力墻的跨高比就有明確規定，對于跨高比高于或等于5 的連梁，在結構設計環節，要以框架梁為依據，不能隨意折減其連梁的剛度。當跨高比處于5～6之間時，必須對連梁剛度進行折減，從而避免出現剪力超出限制或者連梁出現彎矩等現象。因此，在實際的建筑結構設計中，建筑企業必須合理利用該明文規定，不僅能夠有效增強建筑物的安全性和可靠性，還能節約建筑成本，為建筑企業帶來更多的經濟效益和社會效益。

（二）避免剪力墻和平面外梁搭接

剪力墻結構有一個突出的特點就是其平面內剛度和承載力比較大，而平面外剛度和承載力相對較小。這樣，如果剪力墻和平面外的梁相互連接，墻肢平面外就容易出現彎矩現象，而且，在平常的設計中，設計人員并不會對平面外承載力和剛度進行驗算，因此，為了避免彎矩現象的發生，在結構設計時要盡量避免剪力墻與平面外的梁進行搭接，在無法避免的情況下也要嚴格按照相關規定采取相應的防范措施，保證剪力墻與平面外能夠搭接安全。

（三）以主軸為中心，向四周延伸

在對剪力墻進行結構設計時，要以主軸方向作為中心，雙向甚至多向的向四周延伸，盡可能的將各個方向的剪力墻相互連接在一起，在連接過程中還要避免這些剪力墻出現拉通對直現象；在對剪力墻的抗震性進行結構設計時，應該使兩個方向的側向剛度盡可能接近，而對墻肢進行結構設計時，在符合規定的基礎上，操作要盡可能簡單易行。

二、剪力墻結構設計中容易出現的問題分析

剪力墻結構設計是建筑結構的設計的一部分，也是最重要的一環，設計質量的好壞直接影響到建筑物的安全、適用、經濟和合理性。因此，在實際設計過程中，設計剪力墻結構的側向剛度不能太大，若采用的是全剪力墻的結構，也就是除了門窗洞其他都是剪力墻，沒有任何后砌填充墻，則其側向剛度就會太大，此時的地震作用也就會變得較大，顯然是不經濟的，也是不合理的。而對底層剪力墻設計厚度要求為：在對抗震進行設計時，筒體與一般的剪力墻承所受的第一振型底部的地震傾覆力矩是不允許小于總底部地震的傾覆力矩的50%。對于短肢剪力墻比較多的結構中，不少的設計人員會將較短的墻段畫成約束邊緣構件或者是構造邊緣構件，并把計算所需要的縱向鋼筋均勻的配置于整個的墻段內，很顯然這樣是很不妥的，因為配置于墻肢中以及軸附近的鋼筋是不能發揮其作用的，所以其縱向的鋼筋必須向著墻肢端部來集中，同時可以打印出剪力墻邊緣構件配筋的計算結果來加以復核。另外，抗震墻的墻肢長度應不超過墻厚的3倍時，要按柱的設計要求來進行設計，箍筋必須沿全高進行加密和SATWE等的程序在計算時，都要按照該條的規定進行辦理。

三、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的具體應用

（一）對大墻肢的處理

在建筑結構設計中，剪力墻的結構首先要具有延展性，一些寬高比小于2 的剪力墻在設計過程中就會變成具有延性、易于彎曲破壞的剪力墻，從而避免剪力墻受到脆性剪切毀壞。當剪力墻的長度較長時，為了保證每個墻段的寬高比都能不小于2，可以對長墻進行開洞分割，使長墻被均勻的分為符合條件的獨立墻段，這樣形成的墻段比較小，受彎所能產生的裂縫的寬度也會比較小，這樣就能保證墻體配筋發揮其良好的支撐作用。在剪力墻結構設計中，當出現一些長度超過8m的大墻肢時，在計算整個樓層的剪力時一般都是由這些大墻肢來承載這些力量，這樣當發生強烈震動例如地震時，這些大墻肢最先受到破壞，那些較小的墻肢由于沒有充足的配筋來支撐墻面，從而導致墻面受到全面的破壞。針對這種問題，在對剪力墻進行結構設計時，對一些長度大于8m的墻肢，根據實際情況開施工洞（即在具體的施工過程中，在剪力墻上留下洞，當施工結束后再將這些洞填充好，這樣就能將大墻肢分成比較小的墻肢）和開計算洞（即在對剪力墻進行結構計算時設置計算洞，施工時仍然設置為混凝土墻，這樣就能強化那些較小墻肢的配筋性能）。

（二）合理的平面布置

在對剪力墻進行結構設計時，應盡量沿著主軸方向或者其他方向展開雙向或多向布置；在對剪力墻的平面進行布置時，應該嚴格按照均勻、對稱的原則，盡可能的將墻面結構中的剛度中心和質量中心重合在一起，不管是內剪力墻還是外剪力墻都應該盡量的對直拉通，從而有效減少剪力墻的扭矩現象；在設計過程中抗側力剛度不應該設計的太大。在對剪力墻進行結構設計時，為了使剪力墻的抗側力剛度和承載能力得到充分發揮，增強剪力墻的空間利用率，剪力墻之間的距離不應太密，其設計結構的側向剛度也應合適。

四、結束語

在當前社會發展中，剪力墻應用在不斷增加，其在設計中的缺陷和問題將成為制約其發展的主要因素。在剪力墻布置中，洞口宜上下對齊使之受力明確，盡量避免出現錯洞與疊合洞口，應采用科學技術手段進行計算分析。在設計和優化過程中，應從多個方向入手，提高設計質量，加強安全措施，確保建筑物安全。