建筑結構設計中剪力墻結構的運用研究

◎黃兵華

引言：設計環節是建筑質量的關鍵影響因素之一，不僅對于建筑施工起到不可忽視的作用，同時與建筑的結構安全穩定息息相關，為了保證建筑具有更好的結構性能，必須要嚴格遵循剪力墻的設計原則來進行建筑結構設計，將理論知識更好的應用于實際的結構設計工作當中，提高建筑的施工質量水平。因此在當前深入研究建筑結構設計中剪力墻結構的運用是十分有意義的。

一、剪力墻概述

1.剪力墻布置特點與要求。在建筑的整體結構體系中，剪力墻的主要作用在于傳導豎向荷載，同時抵抗地震力以及風力等荷載作用。除了墻體施工外，墻體結構通常沿著主軸進行設計，起到隔離墻地作用。在實際的實施中，布置延性墻體過程中要考慮到其抗脆性能以及抗彎長度，同時還要考慮到相對較低的墻體高度和寬度。

2.剪力墻結構分類。在剪力墻設計中，其自身的寬度、高度和厚度會在一定程度上影響到承載力，具體來說主要可以分為以下幾類：第一類是設計剪力墻中不在墻體上打孔開洞，或者即使開洞，洞的面積也不會超過15%，防止出現由于孔洞過大而導致剪力墻穩定性受到影響，避免出現曲型突變。第二類是剪力墻具有較大的開洞面積，并且以分布式進行排列，需要防止發生彎曲變形。第三類是采用壁式框架設計法，剪力墻存在直徑較大的洞口，由于力的作用會發生形變。

3.剪力墻結構的優缺點。第一，在建筑設計中，剪力墻結構設計成本較低，一方面能夠提高剪力墻結構質量，強化建筑功能，另一方面也能同時降低設計和施工的實際成本。第二，剪力墻具有較好的剛度性，功能性完整，能夠承受建筑中的各類負荷。第三，應用剪力墻結構有利于將建筑承重墻體和分割墻體進行重新組合，拓展建筑內部空間，同時提高外觀的美觀性。

當然，剪力墻結構也同樣有著其缺點，第一，正是由于剪力墻剛度較好，因此當出現外力作用時便會進行抵抗，導致發生一定的變形。第二，在設計剪力墻框架結構時會導致其重量增加，同時也使得建筑整體重量提升。第三，在當前階段所應用的剪力墻結果來說，其承載功能上仍有待提高。第四，雖然剪力墻的設計成本和施工成本較低，能夠一定程度上節省施工材料，但是同樣也會影響到剪力墻結構的延續性。

二、剪力墻結構設計原則和要點

在建筑結構中進行剪力墻的設計，其原則和要點主要有：第一，在設計剪力墻過程中要仔細的分析墻體受力狀況。基于墻體的平面布置，需要充分了解墻體橫向和縱向的受力狀況，分析其剪力，以所得結果和數據為依據來設計剪力墻結構。第二，在設計剪力墻結構平面布置圖時要與主軸方向保持一致，在縱向布置中要體現出自上而下的原則，具有一定的均勻性，不能中斷，并且要考慮到剛度突變狀況的發生。第三，要以施工現場的實際情況為基礎來調整基數指標。例如，剪力墻必須滿足抗震要求符合標準和規范，在結構連梁設計中不能出現超筋現象，跨高參數要滿足實際情況，要做到具體問題具體分析，不能一貫的根據經驗來進行設計，避免發生質量問題。

三、剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

1. 剪力墻結構設計中問題解決技術應用。邊緣構件的問題有兩種情況，要采取不同的解決措施。其中一種具有約束性的邊緣構件剪力墻，另一種則是無約束能力的邊緣構件剪力墻。這兩種情況具有一定的差異，相比于無約束力的邊緣構件，有約束力的邊緣構件具有更強的承載力，承載力最大可以達到無約束能力的邊緣構件剪力墻，叫構造邊緣構件，無約束邊緣構件剪力墻和有約束邊緣構件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會減少一倍，對地震能量的消耗能力就會減少20%，因此，在設計剪力墻結構時，要根據不同級別的剪力墻軸壓比，選用相對應的邊緣構件。在剪力墻結構設計過程中要以實際情況為依據來選擇墻肢的長度和厚度，墻肢長度不合理會給剪力墻結構質量造成直接的影響，不利于提升其結構的穩定性。同時墻肢的厚度也是設計的關鍵因素之一，在設計中要從結構剛度的狀況來加以考慮。通常來說剪力墻結構的墻肢體厚度應為20cm，與其填充墻厚度保持一致。第一，設計抗震墻的厚度，嚴格遵循施工標準中的設計參數。通常來說，如果要求一級或二級的抗震性，必須要達到16cm 以上的厚度，并且要高于層高的1/20；如果要求三級或四級的抗震要求，那么墻體厚度設計應大于14cm，并且高于層高的1/25。第二，底部加強部位的墻肢厚度同樣根據抗震要求的不同等級來確定，如果抗震等級要求為一級和二級，則厚度要大于層高的1/16，并且大于20cm。如果抗震等級要求為三級和四級，則厚度要大于層高的1/20，并且不能小于16cm。保證墻肢厚度和長度設計的合理性，能夠有效提升剪力墻結構的可靠性和安全性。

2.設計連梁。連梁設計也是剪力墻結構設計中一個重要的部分，是指要科學合理的進行墻肢連接，避免發生剪力墻變形的問題。在這過程中，首先要充分明確剪力墻結構截面尺寸，掌握其跨高情況，控制好連梁的剛度，如果剛度過大則可能給連梁的設計效果造成不利影響。嚴格遵循相關的標準和要求來完成剪力墻折減工作，結合施工具體情況來采取適宜的辦法。如果施工中具有較大的操作難度，可將內力適當地轉換到墻體中。剪力墻墻體防裂指數與折減指數成正比，防裂指數越小，折減系數也就越小，反之則越大。通常來說，在當前的剪力墻結構設計過程中，折減指數通常要大于0.5，有效提高連梁設計效果。

3.合理設置邊緣構件。剪力墻結構設計中還要合理的進行邊緣構件設置，這也是一項重要的設計工作，要求施工人員全面掌握剪力墻的相關信息。通常來說邊緣構件的問題有兩種情況，要采取不同的解決措施。其中一種具有約束性的邊緣構件剪力墻，另一種則是無約束能力的邊緣構件剪力墻。這兩種情況具有一定的差異，相比于無約束力的邊緣構件，有約束力的邊緣構件具有更強的承載力，承載力最大可以達到40%以上。在實際的剪力墻施工中可以根據施工實際情況來選擇邊緣構件的種類，無論是哪種類型都必須要滿足施工中的需求。正常來說，如果指定值高于壓軸指數則可以選擇無約束能力的邊緣構件。如果建筑水平為三級或四級，底部加強位置壓軸指數小于指定值，可以構造類為主。

4.做好計算工作。在剪力墻結構設計中，如果其結構較為簡單，則需要對建筑施工空間協同面積進行精確計算。而如果剪力墻結構較為復雜，則要對建筑的內力以及抗震性進行精確計算。在這過程中，可以利用當前先進的計算機技術，采用適宜的軟件和程序來完成計算過程。要依據情況來設定不同的指標和參數，做到具體問題具體分析，有針對性的采取措施，避免剪力墻結構受到不良影響，保證其穩定性和安全性。

結束語：剪力墻結構是建筑結構設計中一項重要的內容，能夠有效提高建筑的穩定性和安全性，其設計水平水對建筑結構質量產生直接的影響，因此要予以剪力墻設計充分的重視，滿足實際的施工需求。