建筑結構設計中剪力墻結構設計的使用研究

（廣東鴻宇建筑與工程設計顧問有限公司，廣東 東莞 523080）

建筑結構設計中剪力墻結構設計的使用研究

鄭若飛

（廣東鴻宇建筑與工程設計顧問有限公司，廣東 東莞 523080）

自從改革開放以后，隨著社會主義經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，我國經(jīng)濟發(fā)展成果有目共睹。人們的生存離不開衣食住行，城市化進行的加快，城市中的高樓鱗次櫛比，為了顯現(xiàn)其不同和別具一格，高樓設計樣式也是層出不窮，樣式越是新穎的樓層，其結構設計也就越難，結構設計是影響建筑質量的尤為重要的一個因素，其中剪力墻結構幾乎在所有的建筑結構設計中都有設計，具有靈活組成建筑空間的優(yōu)點，并且其也有較高的承載力、延生性、以及抗震能力，能夠大大加強建筑整體質量，減少建筑側移，所以在建筑建造過程中有廣泛使用，故而探討建筑結構設計中剪力墻的結構設計具有社會意義。

建筑結構；剪力墻；社會意義

1 剪力墻的特點和類別

根據(jù)剪力墻上洞口的大小、多少以及排列方式，一般情況下，可以將剪力墻分為以下幾種類型。

1.1 整體墻

整體墻就是指沒有洞口，或者門窗洞口的面積之和不超過剪力墻側面積15%的并且洞口之間的凈距離以及孔洞到墻邊的凈距離大于洞口長邊的尺寸。整體墻的受力特點就如同一面懸臂墻，整體墻的彎矩圖上既沒有突點變，沒看不到反彎點，整體墻的變形主要是以彎曲型為主。

1.2 小開口整體墻

小開口的整體墻指的是墻面的開孔面積超過整個墻體面積的15%，但是總體來說還是小面積開孔的范疇之內，這種小開口整體墻一個顯著的特點就是彎矩圖在連接房梁的部分會發(fā)生明顯的突變，而在高度上并沒有反彎點，但這種情況也并非是絕對的，在個別的樓層還是會有反彎點。

1.3 連肢墻

連肢墻指的是在墻面開有一列或者多列洞口，并且洞口的尺寸相對較大，這時剪力墻的受力特點和小開口的整體墻有些類似。

1.4 壁式框架

這種類型的剪力墻洞墻面洞口的尺寸相對來說比較大，此時，連接梁線以及墻肢線的剛度較為接近。壁式框架的一個顯著的特點就是彎矩圖在有樓層的地方會發(fā)生明顯的突變，并且會出現(xiàn)反彎點。

2 剪力墻結構設計的原則

2.1 按照墻面肢長和厚度的比例進行結構設計

在眾多的高層建筑中，剪力墻的高度、寬度尺寸都是不一樣的，所以，在剪力墻的設計過程中要根據(jù)墻面的結合特征以及受力情況來計算墻面肢長和厚度的比例，并根據(jù)得出的比例結果來決定是按柱設計還是按照雙向受壓結構進行建筑設計。

2.2 剪力墻要具有高強度的承載力、延生性

在剪力墻的結構設計中，要考慮到墻體會經(jīng)受到多方面的壓力，例如水平剪力、豎向壓力等，所以，設計師在設計的時候一般采用的是延性彎曲型，這樣就可以有效地增加建筑物的抗壓防震的能力。

2.3 保證施工安全

剪力墻在設計的過程中要盡可能地不使用平面外搭接的方法，如若是在避免不了此類事情的發(fā)生，就必須要采用規(guī)范的措施方法，進而有效保證剪力墻平面外的安全。

3 剪力墻的布置原則

剪力墻的布置一般涉及四方面，即均勻、分散、對稱以及周邊。其中分散的原則是要求設計師在設計的過程中要求剪力墻的片數(shù)不能太少，每片剪力墻的剛度以及尺寸也不能過大，彎曲剛度也要適中，還要考慮剪力墻的距離問題，如果距離太遠的話，就會造成墻面的剛度過大，缺乏韌性。剪力墻的周邊原則是就因外力而致使建筑物扭轉現(xiàn)象發(fā)生而言的，剪力墻的布置于周邊對稱的位置，進而增加建筑物抵抗扭轉的內力臂，使剛度中心和平面中心相適應。建筑墻面平面形狀往往富于變化，剪力墻的布置應該集中在這些地方，剪力墻的設置對于建筑物整體質量的提高是不容分說的，但是如果在高層建筑的電梯點、樓面、樓梯間等地方進行開動便會嚴重影響建筑的剛性，所以，在施工過程中，對這些薄弱的地方，需要使用鋼筋混泥土剪力墻進行建造[3]。

4 剪力墻設計使用的優(yōu)化措施

4.1 剪力墻設計的優(yōu)化措施

在對剪力墻進行布置時，最好是沿著主軸或者其他方向進行雙向結構的布置，盡量避免單向布置。在進行雙向結構布置的時候，要在兩個受力方向上進行布置，這樣才能使剪力墻的抗側剛度能夠達到恰到的好處，還要注意在剪力墻布置的時候，不能夠太密，并盡量減輕剪力墻其本身部位的重量。如果剪力墻較長，應該對其進行均勻劃分，然后使用弱連梁進行連接，獨立性的剪力墻其高度和截面高度的比例至少要在2以上，進而提高剪力墻的剛性，對于剪力墻的抗震效果的設計，要保證剪力墻的洞口與墻邊的高度和厚度的比例在4以上，不然很容易會出現(xiàn)小墻肢的情況。對于剪力墻的墻肢截面的設計應該簡單、規(guī)范，門窗洞口在上下兩個方向要形成對稱的情況，對于洞口的設計，要盡量避免墻肢之間剛度過大現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 剪力墻結構計算的優(yōu)化措施

對于剪力墻結構的計算首先要考慮到樓層高度以及層與層之間位移的比例，最小弱化建筑扭曲變形的力度，側向剛度要適度，不能過大也不能過小。還要調整樓層之間的最小剪力系數(shù)，如果第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩的40%以下，剪力墻就可以進行大開間，其側向剛度也最合適，最小剪力系數(shù)也最接近規(guī)范。在連梁問題上，要適時調整連梁的塑性幅度，在計算內力之前，要對連梁的剛度進行折減，或者將計算內力后的剪力以及梁彎矩的組合數(shù)值和折減系數(shù)進行相乘，無論采用的是哪一種方法，都能夠連梁子在較小的地震發(fā)生時或者在日常使用中，不會出現(xiàn)裂縫的問題[4]。

結語

近年來，我國鋼產(chǎn)量已經(jīng)位居世界第一位，同時也是鋼鐵、混凝土使用量第一大國，在我國所有的高層建筑中，12-30層的建筑占據(jù)多數(shù)，占比額為80%，采用的大多是鋼筋混泥土結構，建筑物的結構體系以框架、剪力墻、框架-剪力墻三大結構為主，我國西南臨海，處于世界地震多發(fā)地帶，房屋建筑作為人們安生立命、生活工作的地方，其質量問題是人們普遍關注的問題，在建筑設計中，剪力墻具有較高的承載力、延生性、以及抗震能力能力。所以在設計的時候，一定要對多方面進行優(yōu)化，只有這樣，才能有效保證建筑本身的質量，進而保障人們的生命財產(chǎn)安全，順應構建社會主義和諧社會以及經(jīng)濟現(xiàn)代化建設的要求。

[1]崔維華．高層建筑框架剪力墻結構設計中幾個問題的探討[J]．中國高新技術企業(yè)，2009，06：152-153．

[2]秦瑩．剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J]．科技致富向導，2013（29）：309． [3]趙宇．剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析[J]．科技傳播，2012（17）：45-46．

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