建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

范壘

摘? 要：建筑工程隨著科技的的發展有個更大的空間發展，然而，隨著房地產市場的高速發展，越來越多的開發商對建筑的經濟成本提出了要求，這就使得設計師必須采取良好的措施減少鋼筋混凝土用量的同時保證建筑的承重能力和穩定性。因此，優化建筑結構設計中的剪力墻設計方案、尋找合適的力學結構是當今建筑結構設計的重中之重。基于此，本文主要探討了建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用。

關鍵詞：建筑工程;結構設計;剪力墻結構;應用

引言

隨著我國建筑施工水平的不斷提升，建筑工程項目遍布城市的各個區域，建筑工程項目的建設規模逐步擴大。當前常應用的建筑施工形式為剪力墻結構，這是由于剪力墻結構設計較為靈活，能夠滿足建筑工程項目不同的使用要求。

1剪力墻結構形式特點

剪力墻又稱抗震墻，該結構形式由于在承受外力的情況下所受側向變形小，承載力大，延展性較好，因此其抗震性能比較好。但是剪力墻結構形式在進行平面布置時會有一定局限性，其間距較小，空間會顯得稍微局促，因而廣泛應用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑應用較少。另外，剪力墻結構由于承受豎向力和水平力的能力較大，且橫向剛度大，因而建筑物建造的層數、高度要比框架結構更多、更高。由于剪力墻結構形式沒有梁、柱等外露與凸出部分，室內空間會顯得更為簡潔、寬敞，但剪力墻不能進行拆除或破壞，對室內布局無法自行改造。隨著短肢剪力墻結構的應用越來越廣泛，室內布局改造的靈活性得到增加，但有試驗研究表明該布置是以降低整個結構受力性能為代價的，雖然降低幅度較小，但在設計中還需根據建筑物整體情況慎重選擇。

2建筑結構設計中剪力墻設計基本原則

2.1保證合理的經濟成本

實際工程設計過程中，必須采取合理的結構，減少不必要的成本浪費。例如剪力墻設計應盡可能處于水平或垂直平面，減少突起、拐彎等情況，建筑平面的長度和寬度也應在合理的范圍內，降低施工困難度，從而降低施工成本。不規則、不規范的剪力墻設計不僅會增加施工成本，也會帶來質量檢測成本的提高，建筑后續的優化和修繕措施成本也會顯著增多。因此，控制經濟成本是結構剪力墻設計的原則之一，標準化規范化設計是保證合理經濟成本的關鍵。

2.2保證合理的設計基本布局

合理的布局便于施工，并且是保證建筑結構穩定的關鍵。主要有以下基本標準：首先，保證剪力墻的走向與高層建筑軸線平行或垂直，并且需要保證墻體四周抗側移能力相近，保證建筑結構的抗地震能力;其次，應保證剪力墻在垂直方向的分布均勻，隨著樓層的升高需要調整剪力墻的分布位置及其厚度，避免出現承重能力突變造成樓體坍塌;最后，應綜合利用各種形式的剪力墻結構，保證一般剪力墻與短肢剪力墻交叉使用，形成高抵抗外界影響的穩定體系。

2.3抗風抗震動能力達標

對建筑結構最基本的要求是其安全性，即需要保證在大風、地震等情況下住宅的穩定性達到標準化要求，只有抗風、抗震動能力達標才能保證居住人員的生命安全。首先需要保證剪力墻的抗側移能力，通常用施加的水平壓力與造成的水平位移之比來衡量，抗側移能力越強，結構穩定性越強;其次需要保證剪力墻的抗扭轉效應能力，扭轉效應是指由于平面分布不規則導致的樓層最大層間位移大于樓體兩端的層間水位移，如果剪力墻結構抗扭轉效應能力弱會導致地震來臨時樓體出現明顯扭轉，造成巨大的安全隱患。

3建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

3.1剪力墻構造設計

3.1.1配筋

建筑工程剪力墻地面以上水平鋼筋于外側放置，豎向鋼筋于內側放置，地下部分墻體配筋經過簡化計算由豎向筋控制，可將地下部分墻體水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側，以此來增大計算墻體的高度。

3.1.2邊緣構件

設置邊緣構件剪力墻會提高約40%的極限承載力，增大20%的耗能能力，并使墻體穩定性增加。剪力墻邊緣構件通常分為三種，即約束邊緣構件、構造邊緣構件及特殊邊緣構件。剪力墻抗震延性設計主要包括兩個構造措施：一是限制墻肢軸壓比;二是底部墻肢軸壓比達到一定限值后，墻肢兩端設置約束邊緣構件。約束邊緣構件內的縱筋可有效減小墻肢相對受壓區的高度，箍筋可對混凝土有效約束，提高混凝土極限應變值，從而保證墻肢在地震作用下具有良好的塑性變形能力。在剪力墻邊緣構件設置中，可根據SATWE軟件計算配筋結果和暗柱配筋，此時表示柱對稱配筋計算的單邊鋼筋面積。建筑工程嚴格按照《高層建筑混凝土結構技術規程》，短肢剪力墻控制配筋率在加強區取1.2%，在一般部位取1.0%;小墻肢其受力性能較差，應對軸壓比進行控制，宜按照框架柱進行截面設計，并對其縱向鋼筋配筋率在加強區取1.2%，在一般部位取1.0%來進行控制;而對于一個方向長肢另一個方向短肢的墻體，在設計中如按照長肢墻進行暗柱配筋并不恰當，這時可采用以下兩種方法：第一，在計算中，另一方向短肢不計入剛度，配筋對該方向短肢的影響可不考慮;第二，在計算中，將短肢計入剛度，配筋對該方向短肢的不利影響予以考慮。建議該短肢配筋率在加強區取1.0%，一般部位取0.8%。建筑工程地面1～5層設置了約束邊緣構件，6層以上為構造邊緣構件，配筋率約在0.50%～1.00%。

3.2剪力墻結構水平鋼筋的連接設計

對于剪力墻水平鋼筋連接過程，施工人員一般會選用預留U型鋼筋連接方式，這樣才能提高剪力墻水平鋼筋施工的可操作性，給施工人員提供了良好的便利，降低了施工的難度。然而，在實際操作過程中，如果施工人員在進行墻體吊裝施工中發現疊合板兩側預留的鋼筋產生“打架”現象，那么就要采取針對性的措施進行及時解決，如果置之不理，那么就會給施工工期、施工質量帶來不利影響。因此，如果發生預留鋼筋“打架”現象，那么施工人員就要將原有的預留U型鋼筋連接方式轉變為預留直線錨固方式。然而，在使用預留直線錨固方式時，施工人員需要保持一定的錨固長度，這樣就會使得混凝土現澆區域面積產生擴大的現象。目前，對于這個問題而言，部分建筑企業選擇在梁底部鋼筋的外圍再插入一排鋼筋，這樣就能降低鋼筋在澆筑過程中產生位移現象的可能性，從而就能提高柱內混凝土、外部附加鋼筋之間的咬合能力，不會產生錨固長度縮短的現象，提高了預制構件之間的抗滑移摩擦能力，給剪力墻施工作業帶來了良好的積極影響。

結束語

綜上，在實際工程設計中，為了進一步強化剪力墻結構設計，就必須對剪力墻結構設計要點進行綜合分析，根據分析論證對結構受力進行計算，以此科學配筋，合理布置剪力墻結構，加強剪力大墻肢處理，從而使結構的穩固性得以提高，達到設計規范的要求，促進我國建筑設計水平的發展。

參考文獻

[1]沈國勇.剪力墻結構在建筑結構設計中的應用研究[J].建材與裝飾，2016（40）：18-19.

[2]楊媛媛.試論建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用研究[J].建材與裝飾，2018（50）：141-142.