剪力墻結構設計在建筑結構設計的實踐

李菊華

浙江城市空間建筑規劃設計院有限公司杭州分公司 310012

摘要：隨著經濟科學技術的飛速發展，人們生活水平的不斷提高，住宅建筑的設計也越來越美麗、科學化和人性化，剪力墻結構設計被開發和逐漸在建筑設計中普及。本文結合工作經驗主要從剪力墻結構闡述、剪力墻結構設計原則和剪力墻結構設計要點三方面進行了探討。

關鍵詞：建筑工程；剪力墻結構設計；結構設計；應用

前言

目前，土地資源正變得越來越有價值，總人口數量越來越多，市場競爭也越來越激烈，高層建筑已成為城市建筑設計的首選。高層建筑的結構設計不同于其他建筑設計，其對建筑結構的持久性、耐用性都有更高的要求，而剪力墻結構正好滿足高層建筑的墻體結構要求，因此剪力墻機構設計在高層建筑設計中被廣泛采用，這也是由剪力墻結構的實用性和耐久性所決定的。

一、剪力墻結構淺述

剪力墻是指在建筑工程中用于承受地震、風荷載等作用引起的水平荷載墻體，剪力墻也可以稱為抗震墻、抗風墻，剪力墻的主要目的是為了避免建筑承受剪切作用造成的破壞。剪力墻結構是指采用鋼筋混凝土墻板承受來自水平方向和垂直方向荷載的結構，在剪力墻結構設計中，施工單位經常會使用鋼筋混凝土墻板代替建筑物框架結構的梁柱，從而有效地控制建筑結構產生的荷載，剪力墻結構具有良好的剛度、抗震性，在建筑結構設計中有十分廣泛的應用。

二、剪力墻結構的設計原則

剪力墻的特點是外平面承載力小，內平面承載力大，外平面剛度小，內平面剛度大，因此，當剪力墻和外平面方向的梁連接時，會產生墻肢平面外彎矩，因此，在設計過程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進行剪力墻結構設計時，要盡量沿著主軸的方向進行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現拉通對直的現象；在進行抗震設計時，要盡量保證兩個方向的側向剛度相同，并且剪力墻結構要盡量簡單，防止出現單向有墻的情況，同時要盡量保證各個方向的剪力墻分布均勻，從而充分發揮剪力墻結構的工作性能。剪力墻的數量要科學、合理，如果剪力墻比較多，會增加抗側力的剛度，從而引起震力和重力的增加；如果剪力墻數量比較少，結構的抗側力則會減小。

三、建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

3.1 剪力墻平面布置

在進行剪力墻平面布置時，要盡量防止出現單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進行雙向、多向布置；剪力墻的抗側力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發揮剪力墻結構的抗側力剛度和承載力，可以適當的增加剪力墻的間距，從而保證剪力墻結構的抗側力剛度合適。設計人員可以根據經驗公式T=（0.05～0.06）n（其中n為層數），計算出T值，從而判斷剪力墻的數量及側向剛度。如果計算結果T比搭模計算周期T1大，則可以適當的增加剪力墻的數量；如果計算結果T比搭模計算周期T1小，則說明剪力墻比較多，可以適當的減少剪力墻的數量或者鑿開一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。

3.2 約束邊緣構件處理

無約束邊緣構件剪力墻和有約束邊緣構件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會減少一倍，對地震能量的消耗能力就會減少20%，因此，在設計剪力墻結構時，要根據不同級別的剪力墻軸壓比，選用相對應的邊緣構件。剪力墻邊緣構件可以分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩種情況，對于一級剪力墻和二級剪力墻結構，當剪力墻底部加強部位上面的普通部位和三級、四級非抗震設計建筑底部加強部位軸壓比小于相關規定時，要設置構造邊緣構件；當一級剪力墻和二級剪力墻結構，當剪力墻底部加強部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關規定，要設置約束邊緣構件。

3.3 剪力墻墻身鋼筋

在進行剪力墻結構設計時，一般情況下，對于四級抗震設計和非抗震設計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%；對于一級、二級、三級抗震設計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。

3.4 剪力墻連梁問題

在剪力墻結構中，在水平荷載的作用下，墻肢會發生變形，從而引起連梁產生內力，這時連梁端部的內力會減小連接墻肢產生的變形內力，從而約束墻肢變形，連梁對剪力墻結構十分重要，因此，在進行剪力墻結構設計時，要注意連梁問題的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見的問題，其本質是剪力剪壓比無法滿足相關要求，當墻段比較長時，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段；當墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時，墻肢處連梁容易出現超筋現象。出現連梁超筋現象后，可以采用以下幾種方法進行處理：（1）可以通過調整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進行處理；（2）根據實際情況，適當的減少連梁截面高度；（3）當連梁破壞對垂直方向的荷載影響不大時，可以從地震作用的角度進行思考，放棄使用該連梁，計算獨立墻肢在多遇地震情況下的結構內力，墻肢配筋則應按照兩次計算得出的大內力進行。

四、建筑剪力墻結構設計的要求

4.1 平面結構布置

平面結構要具有良好的整體性，同時要做到簡單、均勻對稱、規則，對于長度、寬度比較大，或者不規則的平面結構，要設置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結構的整體性，為增強抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對于質量中心和結構剛度中心偏差比較大的結構，在地震作用下，受扭轉力的影響會產生巨大的破壞，因此，在設計過程中要注意盡量將質量中心和結構剛度中心重合在一起。

4.2 垂直結構布置

由于垂直受力構件在轉換過程中，會對建筑的垂直剛度造成影響，如果發生地震，這部分就會成為抗震的薄弱環節，因此，要對剪力墻轉換層上下結構的剛度進行嚴格的控制。轉換層的轉換構建在傳力過程中要盡量做到簡單、直接，避免出現水平方向的多級轉換和轉換次梁的現象。由于剪力墻轉換梁上一層墻體和中間支柱承載的垂直荷載比較大，因此，要盡量避免在這些部位設置門洞，同時要盡量加強轉換層下部剪力墻的剛度。轉換層會對上下傳力構件的直接傳力造成影響，因此，要將轉換層上部的垂直抗側力構件直接設置在轉換層主結構上，防止出現多級轉換的現象。

五、剪力墻的結構設計重點

綜合所有的情況得出下面幾點剪力墻的結構設計重點：（1）假如地震的影響比較突出，就不可以單一的增強剪力墻的抗側力強度，這樣做不會有較好的收益，還會造成加大投入的可能性。（2）對于剪力墻的結構設計來說，數量是比較關鍵的因素，因此一定要注意剪力墻的數量。假如剪力墻較大就會增加自身的重量，還會出現投入浪費的現象，剪力墻如果超標就會出現不能完成支撐的作用。（3）一定要依據設計的要求來給剪力墻配筋，依據規定的要求實施構建鋼筋的施工，配筋的比率決定剪力墻結構的延伸性。（4）嚴格依據設計的要求來完成剪力墻的長度和厚度的設計，發揮好墻肢的承載能力，防止出現不必要的浪費。總之，一定要按照設計的要求來進行剪力墻的設計，要保證剪力墻具有良好的抗側強度。同時，要注意控制好剪力墻的投入成本，防止發生浪費的現象。

六、結束語

總之，剪力墻結構在建筑工程中非常的實用，在進行剪力墻結構設計時，所以我們設計人員要根據建筑工程的實際情況，確保制定的剪力墻結構施工方案既符合施工質量標準，又能滿足經濟要求，從而為建筑工程的施工質量提供保障，有效地促進和諧和會的構建。

參考文獻：

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