剪力墻設計在建筑工程結(jié)構(gòu)設計中的運用分析

耿嘉蔚

摘? ? 要：隨著剪力墻結(jié)構(gòu)被越來越多地應用到高層建筑中，在對建筑工程進行設計時，剪力墻結(jié)構(gòu)的合理性、規(guī)范性、科學性將會對建筑項目產(chǎn)生很大的影響。然而目前剪力墻結(jié)構(gòu)的應用還存在著諸多問題，因此還需不斷地進行探索，提高剪力墻結(jié)構(gòu)設計的水平，從而為建筑工程的發(fā)展提供更多、更可靠的技術(shù)保障。本文對建筑工程結(jié)構(gòu)設計中的剪力墻設計進行分析。

關鍵詞：建筑工程;結(jié)構(gòu)設計;剪力墻設計

1? 引言

避免剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不合理，避免給實際工程項目帶來質(zhì)量缺陷，有必要對剪力墻結(jié)構(gòu)設計進行深入的分析和研究，并根據(jù)客觀存在的主要問題制定有效的整改措施，幫助項目施工單位提高施工水平，為建設單位帶來經(jīng)濟效益。

2? 剪力墻的特征

作為一種重要的建筑結(jié)構(gòu)設計形式，剪力墻結(jié)構(gòu)具有自身顯著特點和優(yōu)勢。常見剪力墻結(jié)構(gòu)類型包括實體墻、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻、壁式框架剪力墻等，其顯著特點是側(cè)移小，抗側(cè)剛度大，抗震性能強，吸收地震能力大，結(jié)構(gòu)自重大，室內(nèi)墻面平整，能有效保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與可靠，尤其適應高層建筑結(jié)構(gòu)設計需要，其應用變得更加廣泛。但不能否定的是，剪力墻結(jié)構(gòu)也存在一些不足，例如，其中最為明顯的缺陷與不足表現(xiàn)為造價相對較高，施工工藝流程復雜，對施工人員的素質(zhì)要求高。盡管剪力墻結(jié)構(gòu)存在一些不足與缺陷，但仍然得到施工單位普遍關注和重視，其應用也比較普遍。

3? 剪力墻結(jié)構(gòu)設計原則

設計原則對剪力墻結(jié)構(gòu)設計發(fā)揮指導作用，也是設計過程中必須嚴格遵循的規(guī)范和指導，具體來說，主要包括以下幾項原則：

（1）最大位移比例。嚴格遵循相關規(guī)范要求，以變形彎曲為主要形式的高層建筑，計算其他結(jié)構(gòu)時，可以不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，而是采用計算扭矩變形方法。高層建筑結(jié)構(gòu)設計的計算過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)計算重點為樓層間扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形，剪切變形基本由豎向構(gòu)件數(shù)量所決定，但豎向構(gòu)件過多會導致結(jié)構(gòu)扭矩變形，而設計中需要盡可能的減少扭矩變形。

（2）平面外穩(wěn)定。剪力墻自身的特點決定了其在同一平面內(nèi)的剛度和承載力比較大，而在平面外的剛度和承載力則相對較小。如果有平面外的梁體與剪力墻進行連接，就會產(chǎn)生較大的墻肢平面外彎矩，而對于一般建筑施工而言，并不會對墻的平面外剛度和承載力進行驗算，這就會導致對于墻體受力情況的計算不足，造成安全隱患。因此，在對剪力墻進行結(jié)構(gòu)設計時，要盡量避免平面外的連接，如果實在無法避免，必須按照工程施工相關的標準采取加固措施，確保剪力墻平面外的安全。

（3）樓層最小剪力系數(shù)。剪力墻承受地震傾覆力矩設計時，要確保滿足相關規(guī)范要求，不得超過規(guī)定系數(shù)范圍，同時還應該盡量減少剪力墻布置。堅持該設計原則，能確保樓層的最小剪力系數(shù)盡量接近規(guī)范限值，滿足設計需要。

4? 建筑工程結(jié)構(gòu)設計剪力墻設計的要點

4.1? 剪力墻優(yōu)化設計的策略

剪力墻結(jié)構(gòu)在進行設計過程中一定要充分發(fā)揮剪力墻的重要作用。這樣不僅僅可以保障建筑工程的質(zhì)量，更能有效的節(jié)約成本。所以，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時，一定要與實際施工作業(yè)情況相結(jié)合，利用先進的科學技術(shù)進行合理設計布局，將剪力墻設計結(jié)構(gòu)功能有效的發(fā)揮出來。針對施工中，長度較長的剪力墻可以依據(jù)施工需要將其剪力墻進行截段，但需要確保各長度的一致性，同時還應開設相應洞口。各個墻段之間要利用弱連梁進行連接，且每個獨立墻段的高度與截面高度之比控制在三左右，為了有效防止剪力墻出現(xiàn)破壞的情況，在結(jié)構(gòu)設計過程中可以將洞口與截面高度之比控制在四以下，小墻肢體的高度要高于實際截面的墻體厚度。

4.2? 剪力墻肢種類和具體結(jié)構(gòu)設置

剪力墻墻肢的分類主要是根據(jù)墻肢厚度和高度比來劃分的，主要有兩類：短肢剪力墻和一般剪力墻。如果剪力墻高度超過其8倍，就是普通剪力墻，如果高厚比4～8倍且截面的厚度不大于300mm稱之為短剪力墻。就是短肢剪力墻。此外，剪力墻還可以根據(jù)其墻面開口大小的狀況來分為整面剪力墻、整體小開口剪力墻、連肢剪力墻以及壁式框架等這幾種。

一些高層建筑通常使用剪力墻結(jié)構(gòu)，在抗震區(qū)域的建筑物中的剪力墻結(jié)構(gòu)就更要如此設計了。此外，對于剪力墻雙向的墻體剛度最好要接近，其墻面受力要均勻，可以通過一是結(jié)構(gòu)周邊部位布置剪力墻的原則：在結(jié)構(gòu)周邊，建筑允許設墻的位置應盡量布置剪力墻。與周邊剪力墻相連的另一方向肢的長度應在滿足建筑使用功能的前提下根據(jù)結(jié)構(gòu)位移計算需要而增減;二是在不違反規(guī)范前提下應盡量布置長墻：從經(jīng)濟性考慮，結(jié)構(gòu)剪力墻布置若短而多，則剪力墻暗柱數(shù)量也會很多，如果設置長墻，減少一些不必要的墻或者開洞，這樣剪力墻暗柱數(shù)量少，在墻數(shù)量相同的情況下可以減少鋼筋用量。來調(diào)整剪力墻的剛心，確保剪力墻的穩(wěn)定性以強度。

4.3? 對剪力墻的延伸性進行有效處理

通常剪力墻自身具有較大的延伸性，其延伸性過大，對剪力墻的整體結(jié)構(gòu)及其耐久性產(chǎn)生嚴重影響，因此設計人員在設計以及施工人員在項目施工過程中，使剪力墻結(jié)構(gòu)的延伸性控制在一定的范圍之內(nèi)，確保其不能夠影響到建筑安全穩(wěn)定。另外，在處理剪力墻結(jié)構(gòu)延伸性問題時，設計人員可以讓剪力墻擁有足夠的承載力避免其帶來破壞現(xiàn)象。通過對剪力墻結(jié)構(gòu)對稱合理、受力均勻、上下連貫的設計，可以有效的提升剪力墻對建筑物整體的支撐效果，保障其安全性，從而也使得建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠性也進一步提高。

4.4? 增強性能與強度

在建筑工程結(jié)構(gòu)設計過程中，增強性能與強度是剪力墻設計的重要內(nèi)容，也是確保建筑工程整體結(jié)構(gòu)安全性能和使用要求的重要舉措。在我國相關機構(gòu)頒布的相關規(guī)定中要求，在建筑工程結(jié)構(gòu)的設計和實際施工過程中，應嚴格確保剪力墻設計水平的可靠性，以及豎向分布筋的合理配筋率，其主要表現(xiàn)為在進行四級抗震和非抗震的設計時，配筋率應大于0.20%;而在進行一、二、三級抗震設計時，應確保配筋率大于0.25%，從而確保建筑工程的抗震強度和較高的安全性能。另外，在增強剪力墻的性能與強度過程中，設計人員應嚴格遵守相關規(guī)范中的相關規(guī)定，通過充分利用構(gòu)造邊緣和約束邊緣的剪力墻構(gòu)件，來確保矩形面剪力墻的最大承載力可提升40%以上，并使其抗震能力提升20%，從而不斷提升剪力墻設計水平的可靠性以及合理性。

5? 結(jié)束語

經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展和擴大，使得建筑工程得到極大發(fā)展，從而對建筑工程結(jié)構(gòu)設計的選型、布局、計算等方面提出了更高的要求。由于剪力墻具有結(jié)構(gòu)側(cè)移較小、抗震性能較高、抗側(cè)剛度較大、可適用于不同風格的建筑等優(yōu)點，已被廣泛應用于高層建筑結(jié)構(gòu)設計中。因此在建筑工程結(jié)構(gòu)的設計中，設計人員應對剪力墻的設計要求、特點和設計原則等事項進行明確分析，增強對剪力墻的認識深度，在保證建筑工程的安全、合理、經(jīng)濟的前提下，不斷提升我國建筑工程結(jié)構(gòu)設計的整體水平。

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