建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

陳坤 張杰

摘要：近年來，隨著我國經濟建設的不斷發展及人們生活水平的不斷提高，城市人口的數量急劇增加，而面對越來越緊缺的城市土地資源，城市高層住宅的修建在一定程度上解決了人們居住的問題。在高層住宅修建中，由于剪力墻具有較高的抗震及抗風性能而被廣泛的應用。本文就剪力墻結構設計方面的問題進行了分析，并對其在建筑結構設計中的應用進行了說明，為后期建筑施工提供參考。

關鍵詞：建筑結構設計；剪力墻結構設計；應用分析

導言

自改革開放以來，建筑行業發展速度較快，隨著人們對建筑功能和質量的要求越來越高，建筑結構的優化工作迫在眉睫，剪力墻結構順應時代的發展而出現，并以其獨特的優勢得到了廣泛應用。剪力墻結構設計在我國建筑結構設計中起到重要作用，因此，對其應用進行分析有著非常重要的現實意義。

一、剪力墻結構遵循的原則

在建筑結構中應用剪力墻結構技術，必須按照一定的原則來進行，在設計過程中也要嚴格按照相關設計要求。在剪力墻結構設計時，最重要的就是墻寬和墻高問題，在實際建筑中會經常遇到一種情況，就是建筑物中的墻面比較大，但在厚度上卻很單薄，這樣的墻面在壓力承受方面很小，這種情況不適合加裝剪力墻。另外在建筑設計當中，一定要將剪力墻和其它支柱做好區分，對于建筑中的墻面來說，肢長和厚度上有具體比例，當自身比例小于3的時候，必須加裝一部分支撐，比如可以加裝一個支柱，而當這個比例大于3的時候，就可以進行安裝剪力墻結構。在剪力墻的設計過程中，要幫助墻面承擔水平方向所受到的壓力，還要承受上下產生的綜合壓力，作為一個平面結構，剪力墻在實際應用中要承受巨大壓力，所以對自身質量有著嚴格要求，另外，由于水平方向作用力的影響，要保證剪力墻在設計過程中保持一定的張力，否則很容易出現墻面裂縫現現象。

另外，剪力墻在和平面外的梁連接過程中，一定會對剪力墻自身產生彎矩現象，工作人員必須采取一定措施進行防護，保證剪力墻的平面安全。另外，剪力墻在設計時需要進行精準的設計計算，保證在各種作用力的壓迫下，實現自身形狀不變，且不受到損傷，還要對建筑物墻的寬度和剪力墻之間的距離進行細致分析，這樣才可以更好提升建筑物的質量效果。

二、剪力墻結構設計中容易出現的問題

剪力墻結構設計中側向剛度不要太大，如采用全剪力墻結構（即除了門窗洞外均為剪力墻，且無后砌填充墻），它的側向剛度會過大，其地震作用也會隨之增加，經濟性和合理性顯然不足。按照底層剪力墻厚度的設計要求：抗震設計中，簡體和一般的剪力墻所承受的第一振型底部的地震傾覆力矩不能小于總底部地震的傾覆力矩的一半。在結構設計時，很多設計人員選擇把短的墻段畫成約束邊緣構件或構造邊緣構件，還把計算中用到的縱向鋼筋均勻的配置在墻段內，使墻肢及軸附近鋼筋難以發揮效用，這種做法顯然很不妥。為改善該現象，縱向鋼筋應向著墻肢端部集中，該做法可打印出剪力墻邊緣構件配筋的計算結果，幫助完成復核工作。此外，抗震墻的截面高度與厚度之比不大于3時，設計時應按框架柱進行截面設計，箍筋應以框架柱要求來加密，SATWE等的程序在計算中也應合規。

三、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的具體應用

（一）對大墻肢的處理

在建筑結構設計中，剪力墻的結構首先要具有延展性，一些寬高比小于2的剪力墻在設計過程中就會變成具有延性、易于彎曲破壞的剪力墻，從而避免剪力墻受到脆性剪切毀壞。當剪力墻的長度較長時，為了保證每個墻段的寬高比都能不小于2，可以對長墻進行開洞分割，使長墻被均勻的分為符合條件的獨立墻段，這樣形成的墻段比較小，受彎所能產生的裂縫的寬度也會比較小，這樣就能保證墻體配筋發揮其良好的支撐作用。在剪力墻結構設計中，當出現一些長度超過8m的大墻肢時，在計算整個樓層的剪力時一般都是由這些大墻肢來承載這些力量，這樣當發生強烈震動例如地震時，這些大墻肢最先受到破壞，那些較小的墻肢由于沒有充足的配筋來支撐墻面，從而導致墻面受到全面的破壞。

（二）合理的平面布置

在對剪力墻進行結構設計時，應盡量沿著主軸方向或者其他方向展開雙向或多向布置；在對剪力墻的平面進行布置時，應該嚴格按照均勻、對稱的原則，盡可能的將墻面結構中的剛度中心和質量中心重合在一起，不管是內剪力墻還是外剪力墻都應該盡量的對直拉通，從而有效減少剪力墻的扭矩現象；在設計過程中抗側力剛度不應該設計的太大。在對剪力墻進行結構設計時，為了使剪力墻的抗側力剛度和承載能力得到充分發揮，增強剪力墻的空間利用率，剪力墻之間的距離不應太密，其設計結構的側向剛度也應合適。

（三）短肢墻的處理方法

相關管理部門在建筑結構設計中，對短肢剪力墻結構的運用方法已做了明確規定。即各個橫截面的高度與厚度之比要控制在 4～8 之間，指截面的厚度要在 300mm 以下。短肢墻與傳統長肢墻的相比，其肢厚更小，這種剪力墻結構將有利于節省空間的排布。同時，短肢墻的運用還將節省室內的空間布局，對于二次設計中容易受到的結構限制也得到一定程度的控制。然而，在實際運用過程中，短肢墻的承載能力十分有限。相關研究人員通過對短肢剪力墻結構的受力效果進行測試表明，短肢剪力墻確實對結構受力的影響較小，但在高層建筑工程項目的結構設計中，則不建議使用該類剪力墻結構。對于這方面的運用問題，需要相關建設者加大科研力度，以解決其應用缺陷。此外，在對建筑結構進行布置的過程中，如果短肢剪力墻的數量布置較多，則應將其設計成筒體或者是一般剪力墻結構。

（四）約束邊緣構件的方法

在對建筑結構進行設計時，約束剪力墻結構的邊緣構件設計，將使剪力墻結構發揮出更大的承重作用。具體來說，設計人員可采用約束邊緣構件和無約束邊緣構件兩種方法，對約束邊緣的構建進行處理。這兩種處理方式的選擇，要根據工程建設的實際情況來進行。例如，對于承載力需求量大的可采用無約束邊緣構件作為剪力墻結構設計構件；對于穩定性以及抗震性需求大的建筑工程結構，則要采用約束邊緣構件。

結語

綜上所述，在建設結構體系中，剪力墻結構設計得到了深入應用，這些新技術的加入，讓建筑改變了人們的生活，在滿足人們生活的同時，也為人類提供了很多樂趣和更安全的居住環境，為了進行更好的建筑設計，在未來的發展中建筑人員還要繼續進行創新，在建筑結構設計上應用更多新技術，這樣，才能讓建筑行業隨著人類文明的進步而不斷向前發展。

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