建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

程世鵬

（中煤科工集團重慶設計研究院 重慶市 400000）

建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

程世鵬

（中煤科工集團重慶設計研究院 重慶市 400000）

隨著社會的不斷發展，建筑行業也取得了日新月異的發展，建筑結構設計方法開始在人們的日常生活中滲透，隨著人們對物質文化需求的多樣化，建筑結構設計也面臨著新的挑戰。鑒于此，本文首先對剪力墻結構設計分類及特點進行了簡單的概述，然后論述了剪力墻結構設計的應用原則，最后針對建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用展開了進一步的分析，希望本文的分析可以為同行業人士的研究提供一些借鑒或者參考。

建筑結構設計；剪力墻結構設計；應用

近年來隨著城市化進程的不斷加快，建筑工程建設施工技術水平取得了極大的提升，但是在建筑施工過程中也暴露出了一系列問題，這些問題的休閑引起了全社會的關注。就建筑結構設計剪力墻結構設計來說，作為一種主要的建筑結構設計方法，對于降低施工難度、延長建筑使用時間存在非常重要的現實意義。因此結構設計人員應該在建筑結構設計過程中，與具體建筑特點相結合對合適的剪力墻結構進行選擇。

1　剪力墻結構設計分類及特點分析

為了進一步滿足建筑使用者的多元化需求，在剪力墻結構設計過程中會在整個墻體中開出一定蘇亮的門窗洞口，據相關實例分析，剪力墻洞口的開設情況對剪力墻荷載變形情況及洞口開設情況具有非常重要的影響，因此在剪力墻結構設計過程中，洞口開設的數量、大小、排列方式，一般被劃分成以下幾種不同的形式，不同類型剪力墻因為截面應力分布差異可以在不同結構特點的建筑類型中使用。

1.1整體剪力墻

整體剪力墻主要是指整個剪力墻上沒有開設洞口，或者整個門窗洞口的面積和在剪力墻側面積15%以內的墻體。這種墻體的受力特點與整體懸臂墻比較類似，實際上就是下端沒有被固定，但是同時上端是自由的豎向懸臂構件，在建筑水平荷載的作用下，整個截面的正應力呈現出直線分布的態勢。一般來說，彎矩圖在整個墻肢高度上是不會出現彎點的，突變情況更是很少發生。

1.2整體小開口剪力墻

這種剪力墻的開口比較小，因此基于整體剪力墻的概念提出了整體小開口剪力墻的概念，雖然墻體開口比較小，但是從總體上來看，所有門窗洞口之和始終要大于剪力墻側面積的15%。所以，這種剪力墻在變形及受力曲線圖上經常會變成彎曲形。在建筑水平荷載的影響下，整個正應力分布呈現直線分布，這主要是因為整體墻彎矩應力和局部彎曲應力部分疊加的結果。此外，一般來說這種剪力墻彎矩圖是不會在墻肢高度上出現彎曲點的，雖然如此，但是因為開口的面積相對較大，所以在一些彎矩圖的主要位置上極有可能會出現突變。

1.3雙肢及多肢剪力墻

這種剪力墻主要是指在整個墻面上開設一列或者多個列的洞口，這種墻體其洞口開設面積比較大，從受力情況以及開口大小來看，與整體小開口剪力墻比較類似，所以其彎矩圖以及相關概念在二者之間是不存在較大差異的。但是從連續對墻肢的約束作用角度上來看，因為整個墻體的機構受到開設過多的洞口而受到破壞，所以墻肢局部會有較大彎曲現象出現，如果洞口開設過多，極有可能會出現正應力分布曲線圖與直線分布完全背離的情況。

1.4壁式框架剪力墻

高層建筑多采用這種壁式框架剪力墻結構，這種剪力墻開設洞口的數量比較多，同時洞口開設的尺寸也比較大，與洞口相比較，整個墻肢寬度顯得比較小，從線剛度角度上來說，墻肢和連續不存在較大的差異性，也就是說，這種剪力墻從受力分析和框架結構上來看，和框架結構是比較類似的，其正應力分布比較集中，同時墻肢截面上容易有局部彎矩出現。

2　剪力墻結構設計的應用原則

2.1規則性

在對建筑結構進行設計的時候，設計師不僅要對建筑物內部不同區域的不同作用進行充分考慮，同時還要利用一些簡單規則的剪力墻將建筑區域進行劃分，這樣一來就形成了不同的功能區域，這種設計方法設計出來的方案，不僅可以使現代建筑多樣化的需求得到滿足，同時還能緊密的和時代發展相結合，將最好的效果發揮出來，此外，對于后期維護和拓展來說也非常重要。所以，在剪力墻設計過程中，首先應該重視規則性原則。

2.2連續性

剪力墻結構設置的第一個目的就是在建筑結構中起到維護與分隔構件的作用，承受水平和豎向的承載力，為了避免因為剛度突變而出現建筑側移的問題，應該在建筑結構設計的過程中，自上而下對剪力墻進行連續布置，這樣就可以從最大程度上避免出現剛度突變的問題。建筑人員在建筑結構設計的過程中應該對部分墻肢或墻體高度的方向，利用更加剛登記的混凝土去分擔剪力墻結構的抗側剛度，對于一些對抗震性能要求比較高的結構，其剪力墻連續性很難得到保證，因此需要加強剪力墻的延伸，使結構抗震性得到增加。

2.3延性

對于建筑結構剪力墻來說，較好的延性對其穩定性是非常重要的，細高的剪力墻結構會在建筑結構設計過程中因為連梁應力而出現嚴重的拉伸問題，甚至會出現很難恢復的脆性剪切破壞。所以在建筑結構設計過程中，注意整個墻體的長度不應該在9m以上，采用9m以上場地，小于2m寬度的剪力墻，如果其結構采用的是較長的墻體，那么一定要對翼緣進行設置，這樣才能盡量避免剪力墻出現一字型，也可以在一些截面上開設洞口，將整個墻體的長度分割成不同的段，這樣一來就可以形成連梁連接的聯肢墻。

3　建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

現階段我國建筑工程中，高層建筑結構占有的比例在不斷增大，逐漸成為建筑市場中的主流，所以，在高層建筑結構設計中，剪力墻結構的應用顯得非常重要。

3.1剪力墻的整體布局

在高層建筑結構設計中，剪力墻結構布局非常重要，在建筑結構中剪力墻不僅需要承載高層建筑自身的荷載，同時還要承載風荷載以及地震作用等，因此在布局上一定要對軸線受力最小的特點進行充分的考慮，同時還要保證在聚不上體現出很好的穩定性。所以，在剪力墻結構布局設計過程中，應該對一些抗震性能比較低的短肢剪力墻結構進行謹慎的選用，并在設計過程中對開設的洞口進行良好的合并處理，還要對剪力墻進行合理布置，這樣才能避免出現獨立墻肢，同時還要針對剪力墻結構整體上的剛度進行良好的控制，這樣才能保證達到位移限制的相關要求，促進剪力墻結構抗震性能的提高。

3.2剪力墻結構設計參數控制

從整體上來看，剪力墻結構設計參數主要包括剛重比、位移比以及周期比等，其中，位移比主要是指高層建筑豎向構件層間位移、水平位移以及本樓層平均值的比值。在剪力墻結構布置過程中應對整體結構上存在的不規則形進行相應的限制，這樣才能避免大偏心問題的出現，進而使得整體結構出現扭轉效應。此外，位移比的提出主要是針對剛性樓板而言的，不僅要對偏心的問題進行充分的考慮，在位移比高于1.2的時候還要對雙向地震作用進行考慮。

3.3鋼筋配比驗算

在剪力墻結構設計過程中，配筋率的計算主要包括墻體本身和連梁兩個部分，在對配筋率進行計算的時候，需要從水平方向和豎向兩方面，針對鋼筋展開抗彎承載力以及抗剪承載力等驗算，進而對鋼筋用量進行控制，在此基礎上有效保證抗震性能。在剪力墻結構設計中，對鋼筋配置的要求為：在一、二、三級抗震設計中，水平和豎向的配筋率都不弄那個比0.25%低。此外，在剪力墻結構設計中，水平和豎向鋼筋之間的距離應該保持在300mm左右，直徑應該在8mm以上。針對連梁來說，其設置有助于提高剪力墻的剛度，同時對連接墻肢也存在非常重要的作用，所以，應對連梁的剛度進行相應的折減，折減值應保證在0.5以上，如果剛度折減之后，建筑結構正結構面的受剪承載力和受彎承載力都不足，那么，在結構設計中應該利用降低連梁高度以及減少整體上的剛度的方式，來減少地震對建筑物帶來的影響。

4　結語

綜上所述，近年來隨著建筑技術的不斷發展，建筑結構設計領域中不斷引進新的工藝和技術，建筑整體質量和抗震性能均得到了一定程度的提高。在建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用，不僅使建筑質量得到了提高，增加了建筑物的抗震性能和穩定性，最重要的是充分滿足了人們各方面的需求，因此剪力墻在建筑結構設計中得到了越來越廣泛的應用。

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TU398+.2

A

1673-0038（2015）42-0081-02

2015-10-2

程世鵬（1977-），男，工程師，碩士研究生，主要從事建筑結構設計方面的工作。