建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用探析

夏紅光

【摘要】文章分析剪力墻結構設計的原則，并以某建筑工程為例，探析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的實踐應用，旨在為類似建筑工程的剪力墻結構設計人員提供參考。

【關鍵詞】建筑結構設計；剪力墻結構設計；應用

隨著城市化進程的快速發展，人們對居住和工作環境提出了高要求，建筑結構設計也不斷的推陳出現，剪力墻結構具有較高的剛度、良好的抗震性能、較小的側移能力等優點，致使其被廣泛的推廣和應用在多層以及高程建筑結構設計中。

一、剪力墻結構設計的原則

剪力墻結構主要由連梁、墻肢兩種結構組成，具有較高的剛度以及良好的抗震性能，其在建筑結構中的作用是抵抗各種荷載，尤其是水平地震作用、荷載以及雪荷載等，是建筑物的主要支撐結構，為了保證剪力墻結構在建筑結構中充分的發揮作用，在進行剪力墻結構設計時應該尊徐以下幾個原則：

1剪力墻結構設計時需要考慮墻體整體結構作用，以及墻體垂直方向和水平方向上的作用，同時還應該計算正截面荷載力，并且需要對斜截面的受力狀況進行分析與驗算。如果建筑物墻體受到的荷載作用比較大并且集中，需要對該部分的局部受壓荷載力進行計算。

2剪力墻結構在平面內的實際承載力和剛度相對較大，在平面外的承載力和剛度則相對較小，導致連接平面外梁和剪力墻時很容易出現墻肢外彎的現象，因此在設計的過程中應該盡可能的避免兩者發生連接，如果工程需要必須進行連接，則必須采取一定的保護措施。

3剪力墻結構設計時必須考慮寬度和高度，對于剪力墻結構來說，其寬度和高度相對較大，厚度相對較小，其形態與柱子結構相似，外形類似板狀，因此應該根據外墻的厚度以及長度的比值進行剪力墻結構的設計，當比值在3-5之間時，應該按照雙向受壓結構設計，這樣能夠更好的滿足剪力墻結構具有延伸性、非彈性和彈性等需求；當比值小于3時，通常按照柱體結構要求進行設計。

二、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的實踐應用

1工程概況。文章以某建筑工程為例，該建筑工程為15層住宅樓，該住宅的安全等級為二級，Ⅱ類場地，抗震設計分類為丙類，地基基礎設計等級為乙級，建筑的使用年限為50年，抗震設防烈度為8度，采用純剪力墻結構，現澆剪力墻結構，結構阻尼比為0.05，修正之后的風壓為0.42KN/㎡，整體建筑結構設計考慮了水平地震作用、雪荷載、風荷載等。

2剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析

2.1剪力墻結構設計方案。建筑結構設計中的剪力墻結構設計，通常采用兩種剪力墻結構設計方案，即短肢剪力墻結構方案和傳統現澆剪力墻結構方案，需要根據建筑層數確定合理的結構設計方案，剪力墻結構設計方案如下所示：

2.1.1 20層以上建筑結構。對于建筑層數超過20層的建筑工程，采用傳統的現澆剪力墻結構設計方案，主要是因為建筑的高度相對較高，建筑結構體系的結構頂點位移、底部剪力系數、層間位移等都難以控制，如果采用短肢剪力墻結構設計方案，很難滿足相關的限制要求，需要采用傳統的現澆剪力墻結構設計方案。

2.1.2 20層以下建筑結構。對于建筑層數籌低于20層的建筑工程，采用短肢剪力墻結構設計方案，主要是因為對于20層以下的建筑工程，短肢剪力墻結構設計方案具有以下兩個方面的優勢：一方面，短肢剪力墻結構的承載能力能夠充分的發揮，不僅能夠提高建筑結構的承載能力，同時還能有效的降低建筑成本，短肢剪力墻結構設計方案節約工程成本的原因主要表現為：（1）降低了結構剛度，相應的降低了由于水平力導致的結構反應大小，降低了建筑物基礎和上部結構的費用支出；（2）降低建筑結構自重，相應的降低了建筑上部結構截面，上部結構鋼筋、混凝土等材料的使用量降低，降低了該部分的費用支出；（3）短肢剪力墻面有限度開洞，鋼筋混凝土被造價低的其他材料所代替，有效的降低工程成本；另一方面，短肢剪力墻結構存在開洞，能夠有效的降低建筑結構自重，在地震作用下剪力墻結構的地震反應也相對較小，提高建筑的抗震性能。

2.2剪力墻結構設計要點分析。剪力墻結構設計要點主要包括以下幾個方面：

2.2.1剪力墻數量控制要點。剪力墻結構在建筑結構中的作用是承受地震、風荷載以及雪荷載等作用導致的水平荷載，但是在建筑結構設計中，并不是剪力墻的數量越多越好，在建筑結構設計過程中，為了降低建筑結構的自重，同時增加建筑結構的抗震性能，應該盡可能的控制剪力墻的數量，通常狀況下，剪力墻結構在建筑結構設計中的應用，應該根據工程需要選擇適當的數量，并進行均勻和對稱的布置。

2.2.2剪力墻結構計算要點。在進行地震作用下樓層最大層間位移的計算時，應該以樓間彎曲變形為主。因此，對于高層建筑來說，應該盡可能的降低扭轉變形量，同時不能只根據層間位移不足盲目的增加構件的剛度。設計師在剪力墻結構的實際設計中，當看到某方向的層間位移不足時，應該增加該層的側向剛度，如果剪重比與規范值相近則不考慮結構剛度，如果剪重比過大，則不能降低另一側的結構剛度，如果剪重比減小，則地震作用也相對較小，更能夠滿足建筑需求。

2.2.3剪力墻的平面布置要點。通常狀況下，剪力墻結構的全部水平力和豎向荷載都是由鋼筋混凝土承擔的，因此剪力墻結構必須沿著平面主要軸線的方向進行布置。為了保證剪力墻的剛度中心和質量中心的一致性，在剪力墻的平面布置中，剪力墻的平面應該盡可能的對稱設計，這樣能夠有效的降低剪力墻的扭矩作用。

2.2.4剪力墻薄厚設計要點。建筑結構設計的剪力墻薄厚設計應該嚴格的按照以下標準進行：（1）對于抗震等級為一、二級的剪力墻結構，剪力墻底部加強的厚度不應小于200mm，同時不宜小于層高或無支長度的1/16，其他結構的厚度不應小于160mm；（2）對于抗震等級為三、四的剪力墻結構，剪力墻加強位置的厚度不應小于160mm，同時不宜小于層高的1/20。

2.2.5剪力墻鋼筋的設計要點。在剪力墻結構設計的過程中，鋼筋設計和施工占據著非常重要的地位，考慮建筑工程的抗震設計要求，在進行剪力墻鋼筋的構造和分布設計時，應該遵循以下要求：（1）對于四級和非抗震標準，水平和豎向方向分布的鋼筋配筋率不能低于0.20%；（2）對于一、二、三級的抗震標準設計時，應該保證剪力墻水平和豎直方向的鋼筋配筋率不能低于0.25%。

2.2.6剪力墻結構設計的其他要點。剪力墻結構設計的其他要點包括以下幾個方面：（1）工程造價要點，為了盡可能的降低建筑工程總造價，應該從建筑施工材料、施工工藝等方面進行控制，例如在對建筑結構的剪力墻結構進行設計，施工材料的含鋼量不能超過規定的范圍，在不影響建筑工程整體性能與使用壽命的基礎上，充分的發揮施工材料的最大用途，這樣不僅能夠實現對建筑結構的優化設計，同時還能降低工程造價；（2）安全要點分析，剪力墻結構在建筑結構中的主要作用包括承擔地震作用、風荷載作用以及雪荷載作用等，提高建筑的整體抗震性能，進而保證建筑工程的安全性，因此，剪力墻結構設計過程中，首先應該保證剪力墻結構的安全性，這樣才能夠最大化程度的發揮剪力墻結構的功能，達到經濟、合理的設計目的；（3）剪力墻結構設計的施工要點，為了保證建筑質量，應該保證剪力墻結構能夠順利的施工，這是保證剪力墻結構發揮作用的基礎保障。

結束語

剪力墻結構具有抗震能力強、安全、可靠、節約成本等特點，在建筑結構設計中發揮著至關重要的作用。因此，文章針對建筑結構設計中剪力墻結構設計原則和實踐應用的研究具有非常重要的現實意義。