剪力墻結構在結構設計中應用

譚 武

（北京華咨工程設計公司山西分公司）

剪力墻結構在結構設計中應用

譚 武

（北京華咨工程設計公司山西分公司）

剪力墻存在于房屋與構筑物里面，存在著普通剪力墻結構、框支剪力墻結構以及框架剪力墻結構三類。與此同時，剪力墻還擁有側向剛度以及抗壓抗側能力都很優良、與建筑物室內空間不可分割和造價很高并且具有很好的抗震性等特點。在結構設計當中，剪力墻結構也有應用。

剪力墻 結構設計 應用

一、前言

對于建筑而言，墻體會將豎向承重構件承擔，而水平構件傳來的豎向荷載它同樣也會承擔，更需要將風力、地震等傳來的水平作用一并承擔起來。正是因為這樣，才有了剪力墻的說法，它會對建筑物起到分隔以及圍護的作用，是以在布置的時候無論是平面還是結構等布置要求都必須滿足才行。

二、有關于剪力墻結構的概述

1.基本概念

一般情況下，在房屋和構筑物當中，對風荷載或者是地震等作用而導致的水平荷載起到主要承受作用的就是剪力墻。從結構上來分析，剪力墻擁有普通剪力墻結構、框支剪力墻結構以及框架剪力墻結構三類。所謂普通剪力墻結構，實際上就是指這個結構體系，只由剪力墻來進行組成?？蚣?剪力墻結構則有別于普通剪力墻結構，它的結構體系中包含框架以及剪力墻，并且在又局部大空間的建筑當中更為適用。這主要是因為在這類建筑當中其局部大空間部分，除了要依靠框架結構之外，還需要借助于剪力墻讓抗震能力得到提升。

需要使用到框支剪力墻結構的情況，通常是剪力墻沒有辦法全部落地且其底部存在大空間的時候，則可以采用這樣的結構形式。對于剪力墻結構體系而言，除去需要良好承載能力之外，還需要有良好的空間作用以及整體性，甚至要有比起框架結構來說更加好的抗側力能力才行。正因為這樣，它才能夠用于高建筑的建造。側向剛度大的優點能夠讓剪力墻結構在水平荷載作用下側移小，而其弊端也在于間距存在限制且建筑平面在布置的時候不夠靈活，更不適用于空間比較大的公共建筑當中，加之結構自重大也就缺乏了靈活性。

2.主要特點

剪力墻之所以能夠對建筑起到持續穩定的作用并且能夠在縱向上將所有的重量都承擔，主要來自于它本身的特點。第一是，鋼筋混凝土剪力墻具有側向剛度以及抗壓抗側能力都很優良的特點。在建筑結構當中占據著特殊位置的剪力墻，確定位置的一個依據就是地域最大風向，這也是為了保證結構體系在承載來自于高層建筑豎向以及水平方向的荷載都能夠順利。第二是，對于建筑的室內空間而言，剪力墻是不可分割的一個部分。第三是，剪力墻的造價很高并且具有很好的抗震性。在剪力墻結構當中存在的鋼筋與混凝土之類的材質使得剪力墻結構的重量不斷增大，以致于讓建筑結構的性能得到增強。無論是從材料還是模板的施工難易上還是造價上來說，剪力墻結構都比梁柱的施工更具優勢。

3.主要分類

一般情況下，基于在建筑當中有不一樣的功能與設計，剪力結構墻主要有四大分類。首先是實體墻結構，剪力墻是實體墻結構的情況是比較常見的，這種情況下墻面通常不存在開口或者是開口的面積小于墻面表面積的15%，且其為鋼筋混凝土墻。優良的剛度性能，很強的抗側能力以及不容易出現水平方向的扭曲變形，使用壽命長都是這類實體墻結構的優點，并且這種類型的結構主要是用在高層建筑的外墻部分。其次是存在開口的實體墻結構，這種類型剪力墻的開口也是比較小的，并且主要作用是讓扭曲變形移位等情況不會在建筑中出現的保證，是以在住宅設計里面更容易用到。再則是多肢剪力墻結構，這種類型的剪力墻不但存在開口并且開口的面積是超過了墻面面積的15%的，但是開口并不會對剪力墻的整體受力情況造成影響，它同樣能夠保證建筑不會出現異常或變形的情況。最后是壁式框架剪力墻結構，這類結構同樣開口的尺寸會比較大而且能夠讓剪力墻的不同部分剛度大小比較一致，從形狀上來看，剪力墻面的造型和框架結構的造型也是差不多的。這種剪力墻結構能夠保證樓層轉角不會因為受力不均勻而出現結構裂縫的情況，也不會影響到建筑結構的整體性能，只是在水平受到外力的時候比較容易有異常變形情況發生。

三、剪力墻結構在結構設計中的應用

1.設計的原則與標準

在進行剪力墻結構設計的時候，需要遵循的原則與標準的第一條是要把外形墻體實際的長度和厚度的比值來作為設計的依據。因為具有高度與寬度大而厚度小的特點，以致于剪力墻雖然外形是板狀卻擁有和柱體十分類似的受力狀態，是以設計的時候要特別注意上述比值。若比值小于3，那么在設計的時候往往會以柱體作為標準，若是比值介于3和5之間，那么就需要以雙向受壓結構作為依據。第二則是應該在設計的時候盡可能避免出現外接設計，若是不得不采用也應該將防護措施做好。這主要是因為如果剪力墻和平面外梁進行連接，很容易出現外彎的情況。第三是，設計人員在對剪力墻結構進行設計的時候，對于墻體水平與垂直方向上存在的作用力和整體結構的作用力都應該有充分的考慮，并且要分析驗算好關于墻體正截面與斜截面的承載力。

2.關于剪力墻的大墻肢

因為擁有比較好的延展性，是以如果是細高類型的剪力墻很容易被設計成具有彎曲破壞的延性剪力墻，這樣也能夠讓剪切脆性破壞得到有效的阻止。通常情況下，在進行建筑結構的設計時，會借助于開洞讓比較長的墻被分割成為更小的獨立墻段并且保證其寬高比值不會超過2。想要讓墻體配筋的支撐力可以有更加好的發揮，就需要讓小長度強度因為受彎而產生比較小的裂縫寬度。

3.關于剪力墻的平面布置

在進行剪力墻的平面布置時，考慮到其科學性，則需要將建筑物的抗震性考慮在內，并且確保剪力墻結構不好出現單向有墻這一類的結構布置方式。剪力墻的平面應該盡可能得布置得均勻且對稱，從而保證墻面結構其質量與剛度的中心是重合一致的，在減少扭矩的同時還能夠達到拉通并且對直內外剪力墻的目的。在進行剪力墻平面布置的時候，沿著主軸以及其他方向做到雙向布置是比較好的形式。想要讓剪力墻將最好的承載力以及抗側力剛度發揮出來，并且讓剪力墻能夠利用的空間得到增加，需要確保其是有著合適側向剛度的，并且它的間距要有所保證。

4.關于約束邊緣構件的處理

相關的實驗結果顯示，相比于約束邊緣剪力墻而言，無約束邊緣構件的矩形截面剪力墻的承載力其極限值是要更低四成的，而當極限層間的移角有一倍減少的時候，會影響到墻板的穩定性。這樣的情況導致剪力墻在進行邊緣構件設置的時候，無論是約束邊緣構件還是構造邊緣構件，都需要根據建筑物的類別與結構等實際情況來科學合理地進行選擇，這也能夠更加讓剪力墻結構的穩定性有保證，也讓建筑物的質量與安全等都有保障。

5.關于剪力墻的連梁處理

剪力墻結構當中的連梁實際上就是墻肢以及連接墻肢的梁。對于建筑來說，剪力墻結構當中的連梁是有著非常重要的作用的，它除了可以起到墻肢連接的作用之外還能夠約束墻肢。當水平負載力發生作用的時候，墻肢變形就會導致連梁出現內力，以致于連梁頂部的內力減少而讓連接在一起的墻肢出現變形情況。這也會讓墻肢的受力情況出現變化，而約束作用的存在，能夠讓剪力墻的穩定性得到保證。

四、結束語

未來高層建筑將會涌現更多，而高層建筑剪力墻結構的應用也將會變得更加廣泛。盡管尚且存在著一些缺點，但是剪力墻因為具有良好的穩定性、抗壓性、抗震性，依然是一種很好的選擇。在結構設計當中，剪力墻結構也必然會有越來越多的應用。

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1007-6344（2015）12-0137-01