建筑工程設計中的剪力墻結構設計分析

郭偉剛

摘要：新的發展環境下，建筑工程項目呈現出高層化、集成化和大體量化的特點，對其結構設計的合理性和安全性提出了更加嚴格的要求。剪力墻結構在建筑工程中的應用能夠在保證建筑主體穩定、牢固的同時，延長建筑的使用壽命。剪力墻結構的形式眾多，適用于不同的地質環境以及項目類型，設計人員在對其進行設計的過程中，需要充分考慮各方面的影響因素，將剪力墻的優勢充分發揮出來。鑒于此，本文主要分析探討了建筑工程設計中的剪力墻結構設計，以供參閱。

關鍵詞：建筑工程;剪力墻;結構設計

引言

隨著土地資源的緊缺以及城市化進程的高速發展，建筑逐漸向空間方向發展，近年來市場上出現越來越多的剪力墻結構的高層住宅，高層住宅的安全性及可靠性就顯得尤為重要。一旦遭受地震作用或者外部撞擊時，高層住宅會發生劇烈晃動，嚴重的甚至會出現局部塌陷，這就要求設計人員設計時提高結構的抗震性能，保證結構的安全性和穩定性，滿足規范要求的各項指標。

1剪力墻結構設計的優勢

（1）設置剪力墻有其經濟性：與傳統的框架梁柱相比，剪力墻的材料和造價似乎更高。事實上，從其安全性來看，設置剪力墻更有優勢，因為剪力墻是將混凝土和鋼筋混合在一起，不需要填充太多的鋼材，另外，也不需要用鋼筋材料向建筑結構中灌注混凝土來增強結構的穩定性該建筑不僅節省了時間和成本，而且符合企業發展的初衷，有利于企業的經濟利益;（2）剪力墻設計具有穩定性：從考慮建筑物的穩定性出發，剪力墻是使用的鋼筋混凝土，其比傳統的框架式的梁柱更加穩定，就外觀上而言，剪力墻的整體外觀感受較傳統的框架式梁柱更好，并且剪力墻用鋼筋混凝土，其支撐效果也更好;（3）剪力墻的設計具有連續性：剪力墻在設計的過程中會進行不同區域的劃分，主要的目的就是分隔構件，并且從豎直方向和水平方向對各個劃分的區域進行維護，這樣就是的剪力墻在整個建筑工程當中既保持了建筑物的穩定性的同時又建筑物具有一定的連續性，這樣建筑物之間即使其格局是分開，但其又是連續的，構成一個整體。

2建筑工程設計中的剪力墻結構設計

2.1選擇科學合理的設計方法

剪力墻結構由于處于受彎工作狀體，具有較高的延展性，設計人員在選擇設計方法時，應先將剪力墻形狀確定為寬細狀，還需要注意剪力墻的長度，以防止出現低寬剪力墻，不利于建筑工程的安全、質量，滿足不了建筑工程的抗震需求。同時，剪力墻的數量不是越多越好，數量過多會增加建筑負重，極易導致樓層出現位移或者扭轉變形，要根據建筑的抗震要求對剪力墻數量進行控制。另外，隨著科學技術的不斷發展、進步，還可利用計算機技術對剪力墻結構設計進行精確計算，并參照以往設計經驗，更好的提升剪力墻結構的適用性。

2.2對大墻肢的處理

建筑結構設計中，剪力墻的結構必須有延性，當其高寬比>3時，就會變成延性高、易彎曲的剪力墻，能有效降低脆性剪切破壞。而當剪力墻的長度過大時，為使各墻段的寬高比均>3，可在長墻上開洞分割成均勻合理的獨立墻段，降低受彎裂縫出現的可能，并增強墻體配筋的支撐性能。一旦出現>8m的大墻肢時，在樓層建立整體計算中，多把主要承載力算到大墻肢上，這樣一旦發生地震等震動，首先遭破壞的就是大墻肢，而小墻肢因配筋不足也會受到損害，進而造成整個墻面的破壞。為解決這一問題，在剪力墻結構設計中，當墻肢長度>8m時，應根據實際情況采取措施，方法有二，一是開施工洞，即施工中在剪力墻上開動，施工完成后再把洞填好，以將大墻肢分解為小墻肢來降低破壞;二是開計算洞，即在結構計算中設置計算洞，施工中仍設置混凝土墻，以提升小墻肢的配筋性能。

2.3墻體厚度設計

在剪力墻結構設計環節，需要對其厚度進行合理設計，確保結構在使用期間具備較強的穩定性和安全性。設計人員應參照相關設計標準的要求，做好建筑結構的受力分析，確定最佳墻體厚度。一方面，如果剪力墻需要設置開洞，需要確保墻體厚度不小于邊緣構件的寬度，以保證構件在澆筑后與剪力墻形成整體，提高結構整體的強度。邊緣構件的作用是提高剪力墻的水平剛度，減小墻體的位移。另一方面，在我國相關建筑結構設計標準中，對建筑剪力墻的最小厚度進行了明確，如短肢剪力墻的最小厚度為18cm，受力狀態下墻體的變形和位移不能超過10cm等。剪力墻結構的設計方案必須滿足這些基本要求。

2.4平面布置的設計

①在建筑專業提供建筑平面布置圖之后結構人員先對建筑平布布置圖做概念設計，從整體把握剪力墻結構布置的方向及類型，如布置矩形（如電梯間位置處）、T形（如分戶墻位置處）、L形（如墻體轉角處）剪力墻墻肢，確保建筑平面三個方向上均有剪力墻結構以提升剪力墻結構受力均勻、抗扭能力強;②如果在特殊位置處布置了三角形或Y形剪力墻結構，也應沿著建筑平面三個方向布置剪力墻;③如果建筑平面墻體呈現正多邊形或圓弧形墻體布置情況，應沿著正多邊形或圓弧形的徑向或環向方向布置剪力墻，以確保在X軸方向和Y軸方向上剪力墻墻體的抗側力剛度均勻;④據《抗規》具體條文表明剪力墻布置長度不宜過長，可選擇在剪力墻墻體上布置連梁或框架梁的方式控制剪力墻的長度，這也在一定程度上有效控制了不同方向上剪力墻墻肢剛度過大的情況。

2.5配筋設計

設計配筋時需要依照剪力墻厚度來科學設計，在14厘米墻厚度時，配筋應當設置成雙排，如果是40厘米到70厘米厚度時，配筋應當設置成三排;超過70厘米的墻厚度時，配筋應當設置成四排，同時也應當合理布置受力主筋，成排布置。在非抗震設計以及（1-4級）抗震設計過程中，配筋在水平及豎向剪力墻上的分布需要在0.20%以上，同時利用八毫米以上的鋼筋，間距控制在30厘米以下。針對一些框支剪力墻結構，為達到抗震要求，配筋率在加強部位需要控制在0.3%以上，采用大于八毫米的鋼筋，按照20厘米的間距進行設計。如果屬于非抗震設計，需要控制在0.25%的配筋率。如果是電梯間、房頂以及樓梯間剪力墻應當依照0.25%以上設置配筋率，并按照20厘米設置鋼筋間距。

2.6墻體連梁設計

在建筑剪力墻結構中，因為水平荷載的影響，墻肢會發生一定的變形，在連梁中產生內力，此時，連梁端部內力會影響連接墻體的變形及內力，對墻肢變形問題進行有效約束。從這個角度分析，連梁對剪力墻結構非常重要。在對剪力墻結構進行設計的過程中，應做好連梁問題的處理。以剪力墻連梁設計中常見的連梁超筋問題為例，主要是因為剪力和減壓比無法很好地滿足相關要求，在墻段相對較長的情況下，連梁中間段容易出現超筋問題。對于連梁超筋問題的處理，可以從實際情況出發，適當削減連梁界面的高度，若連梁破壞不會對垂直方向的荷載產生巨大影響，可以就獨立墻肢在遭遇地震時的結構應力進行分析，依照多次計算得到的最大應力對墻肢配筋進行計算，以避免出現連梁超筋的問題。

結束語

綜上所述，剪力墻結構工程在建筑結構中的應用已經取得很大成效，因此在剪力墻結構的設計中，要遵循設計的基本原則，根據實際情況設計相應的結構，達到每項設計的規范要求，確保剪力墻結構設計的可行性、經濟性，進而減少施工項目施工成本，使剪力墻結構在建筑工程中的應用發揮出最大效果，為使用者增添便利性與舒適性。

參考文獻

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