淺論剪力墻結構在建筑結構設計中的分析應用

周玥君

【摘要】為了對剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用進行研究，本文首先介紹了剪力墻結構的基本概念，其中包括剪力墻的幾種分類形式。然后介紹了剪力墻結構在建筑結構設計中的應用原則：樓層之間最小剪力系數的調整；樓層層間最大位移與層高之比的調整；剪力墻結構連梁超限的調整。最后介紹了剪力墻結構設計的優化措施。本文的研究可以作為剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用過程中的參考。

【關鍵詞】剪力墻；結構設計；建筑結構設計；應用分析

前言

近年來剪力墻結構在我國的建筑工程中的應用越來越廣泛，在實際結構設計過程中關于這方面的可探討內容也日益增多，因此本文對剪力墻結構設計在建筑結構設計中的分析及應用進行了一定研究。

1 剪力墻結構的基本概念

在一些房屋及其附屬的構筑物等建筑中用來承受負荷或者地震作用引起的水平荷載的墻體就是剪力墻，因此可以將剪力墻稱之為抗風墻、抗震墻或者結構墻。通常情況下為了防止建筑結構遭到剪切破壞而建設相應的剪力墻，通過采用鋼筋混凝土作為剪力墻的材料，這樣能夠有效的保證房屋和建筑的堅固性。在一些構筑物或者房屋中，利用一定數量的建筑結構單元，如梁、板、柱等相互連接而構成的能夠承受一定的荷載的空間或者平面體系稱之為建筑結構。抗側剛度大、用鋼量小以及抗震性能強是剪力墻結構所具有的主要優點，剪力墻結構在我國的建筑行業中已經得到了廣泛的應用。在剪力墻結構中，來自垂直方向和水平方向的力可以通過鋼筋混凝土墻板來承受，在設計剪力墻結構的過程中，施工單位通常情況下將建筑物框架結構中的梁柱替代為鋼筋混凝土墻板，這樣能夠有效的承受豎向和水平方向的各類荷載，對于建筑結構產生的水平力有很好的控制效果。從以上研究可以看出，豎向的鋼筋混凝土墻板是剪力墻結構的主要組成部分，在水平方向依然采用在墻上搭建鋼筋混凝土大樓板的方式，采用這種方法構建的建筑體系統稱為剪力墻結構，在抗震性和剛度上這種剪力墻結構效果非常好，這也是剪力墻結構在建筑工程中得到廣泛應用的主要原因。

在剪力墻的分類方面，從剪力墻的墻體上是否開洞以及開洞的洞口尺寸大小角度上可以將剪力墻分為整體上小開口的剪力墻、壁式框架剪力墻、多肢剪力墻以及實體墻。其中在剪力墻的墻體中不開洞的是實體墻，其余三種類型的剪力墻都需要通過在墻體開洞來建設。下面將對這三種不同類型的剪力墻類型進行介紹。

首先是實體墻，顧名思義，實體墻指的就是在墻洞的截面上沒有洞，同時也包括開洞的墻體，但是具體的開洞面積在總面積的15%以下，這種類型的剪力墻為實體墻。曲型的變形是這種墻體主要的變形方式，在這種墻體的彎矩圖上不會出現反彎的趨勢，同時彎矩也不會發生突然的變化，在沒有異常情況發生的前提下這種墻體具有非常強的承受能力。

其次是整體上小開口的剪力墻，從名稱上可以看出這種類型的剪力墻是在剪力墻的墻體上開洞，而開小口指的是剪力墻上的開洞面積小于整個墻體面積的十分之一，彎曲型是這種剪力墻的主要變形方式，在這種剪力墻的彎矩圖上也不會有反彎的異常情況出現，但是彎矩突變的情況是有可能在這種墻體的彎矩圖上出現的，

再次是多肢剪力墻，對于比較大面積的開洞情況所建立的剪力墻為多肢剪力墻，同時在這種剪力墻上開出的洞口呈現列狀分布的趨勢。在這種剪力墻的彎矩圖上不會出現明顯的異常情況，在受力特點上和整體上小開口的剪力墻有一定的一致性。

最后是壁式框架剪力墻，這種剪力墻墻體上開了比較大的洞，同時在剛度上墻肢線和剪力墻墻體的連梁線基本上是相等的，剪切型是這種剪力墻的主要變形方式，在受力特點上這種剪力墻和框架結構的墻體具有一定的一致性。

2 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用原則

2.1 樓層之間最小剪力系數的調整

調整最小剪力系數原則是在剪力墻結構設計過程中需要堅持的原則，這種調整最小剪力系數的原則主要在建筑物的樓層之間實施。主要有以下兩個方面：一方面，在對房屋的自身重量進行降低的基礎上增強建筑物的抗震能力，需要在施工過程中使短肢剪力墻承受的第一振型底部大于在短肢剪力墻承受的第一振型底部，同時對于剪力墻的數量也要嚴格的控制。另一方面，在保證以上前提的基礎上用大開間的處理方式對剪力墻進行處理，這樣能夠有效的增強剪力墻結構的側向剛度，在這個過程中能夠有效的控制建筑樓層之間的最小剪力系數，在減少工程造價的基礎上對于建筑工程的成本能夠有效的降低。

2.2 樓層層間最大位移與層高之比的調整

通常情況下，對樓層之間的扭轉變形和剪切變形的處理是普通建筑施工設計過程中的主要內容，通常采用豎向構件的數量來控制建筑物的剪切變形。因此在這種因素的影響下剪力墻的剪重比例會由于豎向構件的數量過多出現偏大的現象。很多建筑樓層之間的扭轉變形都是由于這種不合理的剪力墻結構設計所造成的，這種設計方式造成的變形程度是比較大的。因此，對于建筑物樓層之間發生位移的需求這種剪力墻結構也無法有效的滿足。僅僅依靠豎向構件的剛度進行調整并不能很好的滿足建筑物樓層的位移，我們在剪力墻結構設計的過程中還應該盡可能的將樓層之間的扭轉變形減少，在這個過程中整樓層之間最大位移和樓層高之間比例的調整非常的重要。

2.3 剪力墻結構連梁超限的調整

對于剪力墻的跨高比小于2.5的剪力墻設計結構容易出現剪力和彎矩超過相應規定限度的現象，因此應當在遵循剪力墻結構的連梁跨高比大于2.5的原則的基礎上來設計剪力墻結構，另外一方面對于剪力墻的連梁跨高比也不能過大，例如，5到6之間的剪力墻連梁跨高比在保證剪力墻連梁剛度不發生變化的前提下會導致剪力墻的剪力或者彎矩超出了規定的極限值，這樣就容易導致剪力墻的結構異常，因此應當采取框架梁的方式處理連梁跨度比超過5的剪力墻結構。由以上研究可以看出，為了保證施工的整體質量，應當對剪力墻施工過程中的剪力墻連梁超限情況進行有效的調整，只有這樣才能夠有效的保證建筑工程資金投入的有效性。

3 剪力墻結構設計的優化措施

首先對剪力墻結構優化過程中的優化原則進行介紹，在對剪力墻的結構進行布置的時候通常沿著主軸方向或者其它方向，同時采用雙向布置的方法，這樣能夠有效的形成相應的空間結構，另外，單一的剪力墻布置方式也不利于提升剪力墻的抗震性能，為了保證剪力墻的空間工作性能應當使其兩個受力方向的抗側剛度相互接近，由于抗側剛度和承載力在剪力墻上是比較大的，應當采用不太緊密的布置方式以保證結構的重量不過大以及保證剪力墻的充分運用，這樣能夠有效保證剪力墻的側向剛度。將洞口開設在較長的剪力墻上，同時并將其分成長度相等的幾段墻面，采用弱連梁連接各個墻段，每個獨立墻段的總高度不應當大于截面高度的二倍，這樣能夠有效的避免在剪力墻中出現剪切破壞的現象。另外為了保證剪力墻的抗震性能，在洞口與墻邊或洞口之間形成墻肢截面高度應當大于厚度的四倍。

4 結束語

總之，建筑工程設計人員應當不斷的對剪力墻設計技術進行研究，合理選擇剪力墻的類型，保證剪力墻結構達到期望的要求，后續還應當對剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用進行更加深入的研究

【參考文獻】

[1] 莊金宏.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].江西建材，2014，24（18）：56-58.

[2] 李云驥.試論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].建筑工程技術與設計，2014，26（22）：32-36.

[3] 唐利平.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析[J].建材與裝飾，2014，34（23）：32-36.