探討剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

陳犇時

懷遠白乳泉風景區管委會 安徽 蚌埠 233000

引言

在設計建筑墻體時，要熟練使用剪力墻結構，尤其是在高層建筑的墻體中。建筑剪力開展墻體施工時，會使用滑膜技術和模板技術開展工作，從而提升施工效率，優化施工質量。在澆筑剪力墻時，人們更加喜愛大模板技術，它有著技術水平高、操作便捷、抗震性和整體性強等優勢。剪力墻結構施工情況體現剪力墻結構的安全性和科學性，在使用建筑設計時，要優化建筑質量，提升施工的效率，因此在建筑設計中要重視使用剪力墻結構。

1 剪力墻結構的相關闡述

1.1 剪力墻結構概述

剪力墻結構屬于剪力墻體，通常它使建筑墻體截面高度和厚度存在著適當比值范圍，并且是使用鋼筋混凝土取替墻體的一種新型方式。剪力墻的優勢是承重力強、抗側剛度大和防震性強，它能被廣泛應用在高層建筑中。目前高層建筑墻體要把控好剪力墻墻體承受的地震力矩和傾覆力矩，減少剪力墻墻體的傾覆力矩，將其把控在適當的范圍內。

1.2 剪力墻結構特征

剪力墻俗稱抗震墻、擋風墻，有著多種結構特征，建筑結構的剪力墻作用是可以承載建筑負荷力，將其作為核心。新型建筑結構中的剪力墻結構能夠承載建筑負荷，并且擔當建筑骨架，在樓板和墻體間構建復合體系，若是使用剪力墻結構則無法拆除，更無法被破壞，建筑結構施工費用高、施工難度大，目前有待進一步完善剪力墻結構技術。

1.3 設計剪力墻房屋結構的原則

在設計剪力墻房屋時需要遵守的原則有：第一，延性設計。在設計墻體延性功能時，要增加材料墻體部位的延展性，在設計時要合理分配構件的功能，綜合性分析墻體承載力，從而解決墻體產生坍塌的情況。如果是墻體設計底面面積大，則要根據主體建筑的層高進行調配，保證構建墻體結構延性功能，能夠有效控制墻體發生變形；第二，抗震性設計。在設計抗震性時，要保證統一框架結構的支架剛度、功能和尺寸。使用測試辦法探究墻體的應力功能和承載功能，進而優化設計建筑結構的質量，按照墻體載面情況進行測試，保證材料變形參數和收縮功能數據符合標準。工作人員需要設計規劃筑體功能，針對性解決梁的優化功能，合理把控墻體的承載性和剪力功能，保證管件材料有著可塑性。分析承載力功能與變形的情況，優化抗震設計指標；第三，雙向布置原則。在設計墻體時，通過設計雙向布置原則，增加軸線的多樣化功能。在規劃設計工作機制中，要保證構件墻體框架的有效性。在布置時，把控相同軸線材料的抗側剛度，統一自振周期。在設計整體墻面時，要確保窗口面積低于墻板面積，并且要設計上下窗面兒，保證梁體和墻面兒能夠均勻受力。在設計抗震時，也要防止墻體有疊合的情況發生，使墻體開口距離在指定的范圍內減小支撐結構的不穩定性。按照墻體構件規則明確連接墻體的情況，在連接墻體時，保證不會有墻體裂縫產生。

2 剪力墻結構內容

剪力墻厚度小，高度和寬度大，因此剪力墻的尺寸也決定著受力形態與幾何特征。幾何特征相當于板，但受力的情況和柱子相同。剪力墻的比值和柱子存在差異，剪力墻結構中的墻屬于平面結構，墻承受著水平剪力和豎向壓力。在風載和地震的作用下，剪力墻的剛度和強度值較小，若想符合非彈性變形反復循環以及控制結構斷裂、消耗能量的要求，在設計剪力時，要將其設計為延性彎曲型。按照剪力墻墻體開洞尺寸開展工作，因此剪力墻通常分成：

2.1 壁式框架剪力墻

此種剪力墻的洞口尺寸大，墻肢線剛度與連梁線的剛度相近，受力墻變形屬于剪切型，框架結構與受力特征接近，大多數是在高層建筑中會有反彎點出現。在樓層中，彎距圖也會產生突變。

2.2 剪力墻整體小開口

剪力墻小開口的開洞面積大于15%，剪力墻變形多數是彎曲型墻直高度，反彎點存在彎矩圖的位置產生突變。

2.3 實體墻

實體墻尚未開動或開動的情況下均屬正常，開動的面積通常小于超剪力墻墻體面積的15%。實力墻承受能力強，剪力墻的彎矩圖無反彎情況出現，也不會發生突變。

2.4 多肢行剪力墻和雙肢型剪力墻

多肢行剪力墻或雙肢型剪力墻指的是剪力墻墻體的洞口以列狀排列或者是剪力墻開洞的面積大存在，此種剪力墻墻體的彎曲處通常不會發生異常情況，產生異常的位置大多數是在連梁處。

3 優化設計建筑剪力墻結構要點

某建筑位于商業區域，下部三層是商業區域，上部十八層是工作區域，使用部分剪力墻結構，結構的主體高度大約是70m，工程抗震設計為7度，設計的地震加速度是0.05g。底部加強框支框架抗震等級是三級，剪力墻抗震等級是四級，柱混凝土強度和底部強等級是c40。

3.1 科學合理的規劃墻面

工作人員在設計剪力墻結構時，工作重點是抗側力構件和軸方向，從抗震角度看，剪力墻抗震強度會使墻體的剛韌性受到影響，若是抗震強度大，則墻體的剛韌性會降低，設計人員要科學合理的設計墻土抗震強度和鋼韌性，確保其維持在合理范圍內。設計人員在規劃設計方案時，需要考慮施工的材料，把控施工成本的預算。在設計房屋質量時，要節省施工管理的費用，合理把控安全防范措施，確保全方位的設計剪力墻結構，使其滿足合理性與科學性的需求。剪力墻結構中會使用較多的鋼筋，因此結構設計人員也要考慮合理設置配筋的情況，對配置最小值有著明確的規定，能夠將水平和豎向的鋼筋在墻體外側、內側分別設置。在選擇鋼筋網片時，要優化鋼筋的強度等級與直徑，從而減少結構的配筋量，保證能夠實現節約材料的目的。

3.2 合理布置平面和結構

第一，平面布置。在設計剪力墻時需要開展平面布置工作，如果是平面控制工作不達標，則會使結構設計的規則受到影響，進而無法合理地分布剪力墻結構的承載力和剛度，導致結構整體短，效率差。局部的墻體有彎曲情況出現，設計人員要根據方案開展相關設計工作，實施剪力墻布置，保證平面設計房屋結構合理。把控平面布局時期在指定的范圍內，有效連接外墻體和內墻體，同時解體的墻面也要有著規律性。布置結構在建筑的四角橫向與電梯周圍需要設置剪力墻，寬度大約在300mm左右。在墻角會設置扶壁柱，縱向與橫向的外墻間要設置壁柱和剪力墻，從而和墻肢的剪力墻構建成外框筒墻，其厚度大約是200mm。門窗洞口位置上下相同，避免由于布置問題而減弱剪力墻承載力，使受力不勻產生變形。剪力墻在垂直方向不間斷布置，防止剛度發生改變，同時剪力墻也要有著規則性，在數值上保證均勻適中的剛度。當裝機完成施工后，要開展基坑回填土，并且壓實系數要低于0.95。地下室地面也要設置混凝土地面，商業區域和工作區域的轉換層要明確受力和傳力轉換構件，使用雙層雙向配筋增加轉換層的整體性。建筑在各方向最小配筋率要大于0.25%。

3.3 剪力墻開洞處理和大墻肢處理

為了實現建筑功能的要求，需要實施剪力墻開洞措施（如圖1所示），例如在電梯井的位置需要將電梯口通道預留出來，從而實施剪力墻開洞措施。為了讓結構側向剛度能夠均勻受力，減少扭轉結果，需要在剪力墻上開展開動處理，剪力墻開洞能夠減小剛度，保證整體結構的側向剛度更完整且均勻，從而調整結構扭轉剛度，中心位置墻長需要超出8m的剪力墻，單片墻的剛度大，會增加地震的作用，在地震時發揮失誤作用，使其他墻肢承擔地震作用。為保證結構安全，需要開動處理超長墻肢，使墻之間能夠有著適當的連鑄。在設計建筑結構時，要保證剪力墻結構的延性。若是其高度大于3，則延性高，容易彎曲，能夠破壞脆性。如果剪力墻長度大，強度寬大于三，則長墻上可分割均勻的獨立墻段，減少受彎裂縫出現概率，提升墻體配筋支撐性[1]。

圖1 剪力墻開洞

3.4 明確墻體位置處理邊緣構件

工作人員要按照剪力墻的核心設置墻體位置，按照設計規則開展實驗測試，保證剪力墻結構能夠增加材料的剛性。工作人員要根據要求規劃設計縱向墻體，實施控制措施進行簡化操作。使用信息化分析技術定位剪力墻的位置，綜合設計墻體的功能，保證墻體剛度滿足剪力墻承載的需求[2]。在處理邊緣構件時（如圖2所示），要按照剪力墻邊緣構件情況開展測試工作，從而鞏固控制墻體承載力。工作人員要分析邊緣構件應用的材料種類，使用比例測試法探究邊緣構件的契合性，從而增加屬性結構的邊緣，構建功能功能分為兩種，即結構構造性和約束性構建結構，兩者均能夠進行檢測，從而開展綜合設計，鞏固墻面的功能[3]。

圖2 處理邊緣構件

3.5 剪力墻連梁結構設計和剪力墻肢類型

剪力墻連梁結構和截面大小、結構高度間是由多種因素影響，若是設計產生失誤或者不合理，則會讓剪力墻結構設計受到影響。因此設計剪力墻連梁結構時，需要設計師根據規定折減剪力墻連梁結構剛度，也可適當添加剪力墻結構跨度。適當減少剛度，降低結構剛度。設計師也要加強剪力墻結構厚度，擴大連梁截面寬度，確保剪力墻連梁結構的作用充分發展，提升抗震力。剪力墻要按照墻面開口大小劃分成壁式框架、整面剪力墻等。高層建筑偏愛剪力墻結構，特別是大建筑，因此要設計剪力墻結構為雙向，形成新建設結構。剪力墻雙向墻體剛度值接近，確保墻面的受力均勻，實施有效的方式把控剪力墻剛心，增加剪力墻承載性和穩定性。

4 結束語

綜上所述，建筑結構設計人員使用剪力墻結構開展設計工作時，要合理引進國內外先進技術，選擇剪力墻種類，增加設計建筑結構的合理性和有效性，提升設計建筑結構的經濟效益，保證建筑結構建設質量符合標準，從而為后續探究提供參考。