闡述剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

萬泉

摘要：在建筑工程的建設中，對剪力墻結構的合理設計，一方面能減少施工的成本，另一方面還能提高建筑的抗震能力。在實際應用中要注意提高結構的剛度，建筑的外形要簡潔美觀。同時針對具體的情況進行具體的分析，結合實際的施工方法采取最合適的建筑技巧，保證剪力墻的抗震效果最大化的發揮出來，保證現代建筑的質量與安全。

關鍵詞：建筑；剪力墻；結構；設計

1.剪力墻結構的基本定義

剪力墻又稱抗風墻或抗震墻、結構墻。房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體，在高層建筑結構不應采用全部剪力墻的剪力墻結構；剪力墻較多時，應布置筒體（或一般剪力墻），形成剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結構?？拐鹪O計時，墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結構總底部地震傾覆力矩的50%。當墻較少時，如墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結構總底部地震傾覆力矩的15%～40%，則可以按普通剪力墻結構設計下限規范沒有規定，用戶可以靈活掌握如果在剪力墻結構中，只有個別小墻肢，不應看成剪力墻結構而應作為一般剪力墻結構處理。

2.剪力墻結構設計的基本樣式

2.1壁式框架，主要是指在聯肢墻中，洞口相對較大，使得墻肢的剛度明顯減弱，而連梁的剛度則相對較強，剪力墻的受力特性接近于框架。與框架結構梁柱相比，剪力墻的厚度較小?？蚣艚Y構建筑中，壁式框架剪力墻可以單獨設置，也可以利用樓梯間、電梯井及管道井等墻體，在各類房屋建筑中得到了廣泛的應用。

2.2整體剪力墻，主要是指沒有門窗洞口或者只有少量很小洞口的剪力墻，在此類剪力墻設計中可以忽略洞口的存在。如果各處門窗洞口的面積總和小于剪力墻側面積的15%，洞口間凈距、孔洞與墻邊之間的凈距大于洞口長邊尺寸，即屬于整體剪力墻，其主要用于支撐建筑的主體結構，是現代建筑結構工程的重要組成部分。

2.3聯肢墻，主要是指在剪力墻上開有一列或者多列洞口，洞口的尺寸相對較大，而剪力墻的總體受力相當于通過洞口各連梁組成的一系列墻肢。聯肢墻是由多組連梁連接起來的特殊形式剪力墻，但是由于一般連梁的剛度小于墻肢的剛度，所以，墻肢單獨的作用也就顯得尤為重要。

3.剪力墻結構設計計算的原則

剪力墻的設計過程中，不能采取盲目的手段，應該根據設計規范具體考察結構的設計是否具有合理性。在進行設計時，在技術層面上應遵循一些原則，這樣才能促進剪力墻結構設計的規范化。

3.1樓層之間最小剪力系數的調整原則

為了減輕結構的自重，避免地震的發生，在建筑過程中可以考慮少布置剪力墻，但是這個前提是必須要求短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不能超過40%?？梢圆扇〈箝_間剪力墻，使其結構具有更好的側向剛度，確保樓層最小剪力系數不小于規范限值，這樣可以大大減少工程的造價。

3.2樓層層間最大位移與層高之比的調整原則

對于普通的建筑，設計重點是樓層之間的扭轉變形和剪切變形。剪切變形的控制多以豎向構件的多少來衡量，但是如果豎向構件數量很多，就會造成剪重比偏大，導致設計不合理，造成扭轉變形過大，同樣不能有效滿足樓層間位移的需要。所以，在建筑物中應盡量減少扭轉變形，而不能單靠增加豎向構件的剛度來調整樓層之間的位移。

3.3剪力墻連梁超限的調整原則

剪力墻跨高比小于2.5的連梁比較容易出現剪力和彎矩超過規定的限度的情況，所以一般規定剪力墻連梁的跨高比最好大于2.5跨高比大于5的連梁則最好按照框架梁來進行設計，而跨高比在5～6之時，在連梁剛度不折減的情況下就會出現剪力或者彎矩超出規范限值。所以在剪力墻結構設計中應充分利用連梁超限的調整原則，這將大大節省工程造價，能夠有效促進工程投資的節約。

4.剪力墻結構在建筑結構設計中的主要應用

剪力墻結構由于具備了很多的優點被廣泛的運用到現代建筑結構設計中，尤其是一些大型高層建筑結構中應用的尤為明顯。下面文章主要就剪力墻結構在建筑結構設計中的應用進行描述和分析。

4.1剪力墻肢種類和具體結構設置

剪力墻墻肢的分類主要是根據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厚度的7倍時，就是一般剪力墻，如果剪力墻高厚比值在5-8之間時，就是短肢剪力墻。此外，剪力墻還可以根據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。

一些高層建筑大多愛用剪力墻結構，尤其是那些建筑都需要較大的空間工作能力，因此，其剪力墻結構的設置就需要設計成雙向的，從而形成新的開工建設結構，在抗震區域的建筑物中的剪力墻結構就更要如此設計了。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，也要采取一定的措施來調整剪力墻的剛心，確保剪力墻的穩定性以承載性。另外，如果剪力墻出現平面外彎的現象，就要改變其結構設計或者添加裝置來緩解這種現象，進而確保梁端安全。

4.2剪力墻結構長、厚度及配筋

根據上面所說的剪力墻結構設計原則，剪力墻結構的厚度及配筋也有相關的規定和標準。根據建筑抗震相關資料的要求規定，剪力墻結構的厚度和長度也要根據抗震等級系數來調整。據相關規定，為了保證剪力墻結構的穩定性、抗震性以及鋼性，剪力墻結構厚度的最小值為200mm，而且其高厚比要小于1/6。也就是說，居住建筑物的剪力墻結構厚度一般要小于200mm，其高厚比也要符合要求。如果一些高層建筑物的剪力墻結構厚度和長度出現比值不均，在不滿足條件的情況下，就要采取L、T形截面剪力墻代替一字形剪力墻，并增加其翼緣長度或者采取其他方式，使得剪力墻結構滿足其設計構造原則和要求。對于一般剪力墻結構中的水平和垂直風險上的配筋比值而言都要大于1/400，部分剪力墻底部加強部位的配筋比值也要大于3/1000，其他特殊情況下的剪力墻結構的配筋比也要根據實際情況來調整。

4.3剪力墻邊緣結構

根據以往剪力墻結構試驗結果，剪力墻結構的邊緣約束性截面剪力墻比無約束性的截面剪力墻的極限承載力要大2/5還要多，而其抗震消耗能量也多有1/5，且墻面的穩定性也要好很多。因此，對于剪力墻的邊緣結構而言，就要根據其設計使用效果和相關承載力的規定來決定其墻體邊緣是設置約束性邊緣結構還是非約束性邊緣結構。

4.4剪力墻連梁結構設計

剪力墻肢之間相連接的梁體就是剪力墻的連梁，而剪力墻的連梁裝置能夠均衡墻肢的水平負荷力，并能夠對剪力墻肢起到一定的約束和穩定的作用，因此，剪力墻之間的連梁裝置對剪力墻的整體結構有著非常重要的作用。對于剪力墻的連梁結構來說，其結構的高度和截面大小受到很多因素的影響，一旦設計出現失誤，或者不合理的地方，就會影響整個剪力墻的結構設計。因此，在設計剪力墻連梁結構時，其設計師要主要對剪力墻的連梁結構的剛度按照相關規定進行一定的折減，對于剪力墻連梁結構的跨度要略加，對于高度要略減，從而減少結構剛度，緩解地震作用力的影響。此外，設計師也要適當增加剪力墻結構厚度，進而增加連梁截面的寬度，使得剪力墻連梁結構裝置能夠發揮其最大的優勢和特點，保證其承載力和抗震力度。

5.結語

為了保證高層建筑的質量，減少施工的成本，剪力墻的應用勢在必行。設計師要結合剪力墻的特點，為大型的高層建筑提供必要的技術支持。在建筑業的發展中，剪力墻的應用的設計過程存在一些弊端，不利于它的發展。我們應該采取先進的科學技術和設計軟件來進行建筑結構設計的研究，策劃合理的方案，設計好剪力墻布置中洞口的位置并發揮受力作用、考慮抗底豎向負荷、保證結構的剛度和承載能力。

參考文獻：

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