建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

丁 芳

（克孜勒蘇柯爾克孜自治州第一建筑安裝工程有限責任公司 845350）

建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

丁 芳

（克孜勒蘇柯爾克孜自治州第一建筑安裝工程有限責任公司 845350）

隨著我國經濟的飛速發展，建筑行業的發展迎來了新的高度，相關建筑結構設計方案也逐步滲透到了人們的日常生活之中。同時，人們對物質文化的需求也更加多樣化，這對建筑結構設計提出了更高的、更嚴格的要求。對于此本文首先介紹剪力墻結構設計的分類及特點，并分析了剪力墻結構的設計原則，最后提出了建筑結構設計中剪力墻結構設計的優化措施，希望對相關結構設計人員提供一定幫助。

建筑結構；剪力墻設計；應用

在城市化部分不斷加快的過程中，我國建設施工技術水平也有了很大的提升，在促進建筑行業發展上發揮出了巨大的作用。但是在實際建筑施工過程中，仍然暴露出了一系列問題，這些都引起了社會的強烈關注。在建筑結構設計中，剪力墻結構設計是其中主要的結構設計方法之一，在維持建筑結構穩定、降低施工難度、延長建筑使用壽命等方面意義重大。所以，相關結構設計人員在設計建筑結構的過程中，要從實際建筑特點及其使用目的出發，采用最合適的剪力墻結構，從而有效提升整個建筑工程質量。

1 剪力墻結構設計的分類及特點

為讓建筑使用者多元化的需求得到滿足，在剪力墻結構設計中，整個墻體通常會開設一定數量的門窗洞口，而這些門窗洞口對剪力墻的受力分析與荷載變形等情況有著重要影響。所以剪力墻結構設計中墻上洞口的數量與大小，以及墻體與開口間的排列方式等，主要分為以下四種不同的類型。

1.1 整體剪力墻

如果墻體沒有設置洞口，或者是整個門窗洞口的總面積低于剪力墻側面積的15%，則可以被稱為整體剪力墻。整體剪力墻的受力特點與整體懸臂墻相類似，也就是下端被固定，而上端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。而在整個墻肢高度上，彎矩圖通常不會有彎點出現，突發情況下也只有較少彎點出現。

1.2 整體小開口剪力墻

整體小開口剪力墻是基于整體剪力墻概念而提出的，這類剪力墻雖然一般開口比較小，但是總體而言，整體門窗洞口的總面積是超過了剪力墻側面積的15%。所以，對變形和受力曲線圖而言，整體小開口剪力墻通常變為彎曲形。在建筑水平荷載的作用下，整個正應力呈現出直線分布的態勢，其局部彎曲應力與整體墻彎曲應力的部分。同時，雖然整體小開口剪力墻的彎矩圖通常不會在整個墻肢的高度基礎上產生彎曲點，但是因為有著較大的開口面積，所以突變容易在彎矩圖的主要幾個位置上出現。

1.3 雙肢及多肢剪力墻

簡單來說，雙肢及多肢剪力墻就是整個墻面開有一列或者是多個成列分布的洞口的剪力墻，雖然雙肢及多肢剪力墻所開洞口的尺寸很大，因為墻體受力狀況和整體小開口剪力墻相類似，所以相關概念以及彎矩圖差異并不大。但是從連梁對墻肢產生的約束作用上看，由于開設了過多的洞口，而導致整個墻體的結構出現破壞，所以墻肢局部會產生比較大的彎曲情況。如果開設了過多的洞口，容易導致正應力分布的曲線圖與直線分布相偏離。

1.4 壁式框架剪力墻

壁式框架一般在高層建筑中運用的比較普遍，并且開設了大量的洞口，洞口的尺寸也比較大，所以與洞口相比，整個墻肢寬度就顯得很小。從線剛度來說，墻體與連梁并沒有較大的差異，所以壁式框架剪力墻的受力分析和框架結構比較類似，從正應力分布來看，墻肢截面通常會出現局部彎矩，并且反彎點也會出現在大多數樓層的內墻肢中。

2 剪力墻結構設計的應用原則分析

2.1 規則性

設計師在設計建筑結構時，首先要全面考慮到建筑物內部不同區域的不同作用，通過對簡單規則的剪力墻的運用，根據建筑區域的不同，將整個建筑劃分為擁有不同功能的區域，這樣所設計出的建筑結構方案，能夠在滿足現階段建筑多樣化需求的同時，還能夠與時代發展緊密的結合在一起，這樣有利于發揮出最佳的效果，并有利于后期的維護與拓展。所以在設計與使用剪力墻的過程中，規則性是最主要的原則。

例如：在現代高層建筑中，剪力墻的平面布置應該沿著建筑的兩個主軸方向雙向布置，同時這兩個主軸方向的剪力墻的側向剛度的差異不能太大，否則建筑容易出現側向位移[1]。而在設計抗震結構的建筑時，簡單規則的剪力墻設計十分重要，建筑設計人員在設計過程中，必須綜合考慮多方面的因素，防治出現單向有墻的情況，這樣能夠確保在發生地震之后，建筑體不會受到剪力墻倒塌的影響，而出現嚴重的變形問題。若整個建筑平面是對變形、三角形或者圓形，為防止出現單向有墻的情況，可以根據環向和徑向布置整個剪力墻的結構，若存在轉折或稍有錯開的情況，在設計過程中可以考慮按照一道剪力墻的模式進行。

2.2 連續性

因為剪力墻結構主要是作為建筑結構的維護和分隔構建，在建筑結構中起到一種水平抗側以及豎向承重的關鍵作用。所以為了防止剪力墻因為剛度變化而出現的建筑偏移情況，我們在進行建筑結構設計時，剪力墻的設計必須要從上到下進行連續布置，最大程度的防止剛度突然變化。建筑設計人員應當在墻肢或者墻體高度方向上，選擇更加高標號的混凝土或者提高墻體的厚度，進而讓其能夠在一定程度上分擔剪力墻結構抗側剛度[2]。對住宅或者客房這類開間小、墻體多、房間小且抗震性能需求較高的結構來說，若無法確保剪力墻的連續性，則考慮對其加強延伸，可以選擇上下洞口對齊的方式，在洞口設置不明顯重疊的連梁來提升其結構抗震性。

2.3 延性

只有具備較好的延性，才能確保剪力墻的穩定性與可靠性，在建筑結構設計中，在連梁應力的作用下，細高的剪力墻容易出現彎曲或嚴重拉伸的問題，從而出現無法恢復的脆性剪切破壞。所以在建筑結構設計過程中，特別是在高層建筑結構設計中，所采用的細高剪力墻整個墻體長度的設計不能夠大于9m，高寬比不能大于2。如果實際建筑結構必須用到較長的墻體時，要盡量設置好翼緣，最大限度防止整個剪力墻形成一字型，或者考慮將洞口開設在部分截面處，這樣能夠將整個較長長度的墻體被分割為若干段均勻墻段，并且墻體長度不超過9m，形成弱連梁連接的連肢墻[3]。這里必須引起重視的問題是，只要存在較多的短肢剪力墻，這樣是與高層建筑剪力墻設計中的規定相違背的，所以通常要將部分短肢剪力墻布置成一般剪力墻或筒體，讓所形成的剪力墻能夠能夠共同抵抗水平應力。

3 建筑結構設計中剪力墻結構設計的優化措施

3.1 剪力墻連梁設計的優化措施

近年來，人們對建筑提出了更高的要求，在設計剪力墻連梁的過程中，因為其可以確保結構有一定剛度，并能夠減少建筑側移等優點，所以在建筑結構設計中有著極其重要的價值。在建筑結構的設計過程中，一般存在有大量因素制約連梁的設計，一方面，對梁的內力與結構抗側力剛度而言，必須對與之相連的剪力墻墻肢剛度加以考慮，若在進行設計師，連梁跨高比較小，經常會受到反復荷載的作用，從而出現斜裂縫，并形成剪切破壞[4]。所以，建筑結構設計師要認真處理剪力墻連梁問題，盡量選擇使用跨高比較大的連梁，如表1所示，這樣能夠有效避免其過早的出現剪切破壞，確保連梁有一定的可延性。此外，在進行設計時，需要分析其內力，折減計算連梁的剛力，這樣能夠減少甚至避免連梁出現剪切破壞的問題。

表1 剪力墻連梁設計中的建議連梁高度

3.2 墻肢平面外彎矩的優化措施

如果剪力墻平面內剛度和承載力遠大于其平面外剛度及承載力時，在剛度突變的影響下，整個剪力墻方向的梁連接處容易出現墻肢平面外彎矩，這是在設計剪力墻結構過程中，最容易出現的問題。因此，建筑設計人員在設計剪力墻結構過程中，可沿著梁軸線的方向，設置一定長度的剪力墻與梁相連，或是將一定數量的扶壁柱和暗柱等相關設施設置在整個梁與墻的連接處，這樣能夠有效解決墻肢平面外彎矩的問題。

4 結語

總之，在我國經濟的發展過程中，人們對建筑結構的安全性與可靠性提出了更高的要求，為確保建筑結構設計中剪力墻結構的設計更加科學合理，既需要建筑結構設計師運用一系列科學有效的方法，實現施工設計水平的提升，同時還要以嚴謹、認真、負責的工作態度，不斷進行創新，從而進一步提高建筑結構設計中剪力墻設計質量的提升，只有這樣才能真正推動我國建筑行業的穩定長遠的發展。

[1]宋士忠.解析建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用[J].四川建材，2014（02）：76～77.

[2]孫士臣.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].黑龍江科技信息，2014（16）：194.

[3]陳民樂.試析剪力墻在建筑結構設計中的應用資料[J].門窗，2014（08）：192.

[4]胡金焱.淺談剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].科技創新與應用，2013（31）：220.

TU973+.16

A

1673-0038（2015）37-0046-02

2015-8-26