芻議剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

文/ 楊湘輝　浙江天韻建筑設計有限公司　浙江金華　322000

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芻議剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

文/ 楊湘輝浙江天韻建筑設計有限公司浙江金華322000

【摘要】在我國社會經濟發展水平不斷提升的時代背景下，建筑行業的發展也逐漸步入一個輝煌的時期，現代建筑不僅應滿足人們對居住質量的要求，同時也必須符合一定的安全標準，這樣才能確保人們的生命財產安全，為了提高建筑物的安全性，就必須重視建筑結構設計，尤其是剪力墻結構設計，剪力墻的位置、厚度、等都對建筑結構的安全性具有直接影響。本文就針對剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用進行了分析和探討。

【關鍵詞】剪力墻結構設計；建筑結構設計；應用

目前，剪力墻結構在建筑工程施工中的應用越來越廣泛，該結構類型主要具有剛度大、抗震性能強等優點，有利于提升建筑結構的耐久性，進而延長建筑的使用壽命。但是該技術對施工人員的要求也比較高，施工人員必須全面掌握剪力墻結構的施工理論知識與技能，并嚴格按照施工方案要求進行，這樣才能保證剪力墻結構施工的綜合質量。

一、剪力墻結構的概述

（一）剪力墻結構的基本定義

簡單來說，剪力墻結構指的就是建筑結構設計中經常出現的抗風墻、結構墻等，其主要作用在于分散地震及其他外力所造成的荷載，能有效提升建筑結構的整體穩定性，不僅如此，剪力墻結構對建筑物的整體牢固度來說也是大有裨益的，一般來說，剪力墻都是采用的鋼筋混凝土墻體，該墻體的寬度較小、長度和高度較大，比傳統設計中梁柱的功能相比具有較強的優越性，有利于提升我國建筑事業的發展水平。然而，該技術同時也具有成本高、施工難度大、材料消耗量大、不能拆除等主要缺陷，正是由于這些缺陷，一些小型施工單位往往會對該技術的應用進行限制。

（二）剪力墻結構的主要類型

根據不同的分類標準，剪力墻結構的類型劃分也各不相同，按照剪力墻的開動大小來分，主要可將其分為壁式框架剪力墻、多肢剪力墻和整體小開口剪力墻，而不在墻上開洞的剪力墻則只有實體墻一種類型，實體墻雖然不會出現反彎現象，但是可能會在一定條件下發生突變。壁式框架剪力墻指的是開口幅度較大，且洞口是按照框架結構排列的剪力墻，多肢剪力墻則指的是洞口按照縱向列狀分布且開洞較大的剪力墻。開洞面積在15%以下的剪力墻是整體小開口剪力墻。

二、剪力墻結構設計的主要原則

（一）整體性原則

在設計剪力墻的時候，必須站在整體的角度考慮剪力墻的位置、高度等。一般來說，剪力墻的縱向高度應不低于建筑物的總高度，當剪力墻在縱向方向上發生變化時，應適當調整墻體的厚度和混凝土選用的等級、類型，也可適當減少墻肢的數量，進而提升墻體的整體抗側剛度，以免各不同層數的剛度發生變化，導致應力過度集中的問題出現。

（二）為了保證墻體的抗震能力，必須確保墻體的拉通対直

在建筑結構設計規范中，一般要求門、窗等各部位的上下各層必須位于同一垂直線上，以確保墻肢和連接梁的受力明確，這樣才能簡化計算，對建筑抗震結構進行設計的時候，必須杜絕錯洞剪力墻和疊合錯洞剪力墻的出現，因為一旦出現這種現象，剪力墻肢就會出現不符合規范的問題，同時，墻上的洞口部位的抗震性會大大降低，一旦發生地震便很容易影響到整個建筑物的安全。

（三）最大限度控制剪力墻的平面外彎矩

剪力墻的平面外彎矩對建筑結構的整體穩定性具有極大影響，因此，在實際設計過程中，必須對剪力墻的平面外彎矩進行嚴格控制，可采用增設垂直墻肢或者壁柱的方法，此外，針對截面積較小的樓面梁，可采用鉸接或者半剛接的方法，從而有效降低墻肢的平面外彎矩。

（四）避免全部采用短肢剪力墻結構

建筑結構設計中不能全部采用短肢剪力墻的結構形式，因為該類結構在抵抗水平力方面的性能較弱，若采用的短肢剪力墻結構較多，必須適當布置一些筒體，從而使剪力墻結構的整體剛度增強。

三、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

（一）剪力墻的科學定位

在進行剪力墻結構設計的時候，首先應對剪力墻進行科學合理地定位，遵循對稱、均勻的基本原則，最大限度減少剪力墻的扭矩，剪力墻的墻面結構剛度中心必須與其質量中心必須在同一水平高度和垂直線上，內外剪力墻必須拉通對齊，保證剪力墻截面形狀規則、結構簡單。

（二）基礎方案的設計

基礎方案的設計是剪力墻結構設計中一個十分關鍵的環節，該項設計工作具有一定的復雜性，要求設計人員具備基本的理論知識與實踐經驗，在設計之前，首先必須對施工現場進行全面深入地調查，對于發現的可能對施工產生不利影響的因素，應及時采取預防和處理措施，現場考察的主要內容包括當地的天氣、氣候、水文、地質等條件，其次，在設計的過程中，設計人員必須按照相關的設計要求進行設計，不能一意孤行，對于設計出的初步方案，應在多方探討之后進一步修訂和完善，這樣才能確保基礎方案的質量。

（三）剪力墻結構的配筋

在剪力墻結構設計中，墻體配筋是十分重要的一個環節，科學合理的配筋能提高剪力墻結構的安全效益及經濟效益，由于剪力墻本身具有面積大、數量多的特點，因此，在進行配筋的時候，應注意鋼筋的放置方向，這樣才能達到經濟、安全、實用的效果，對于墻體外側來說，應配置水平方向的鋼筋，對于墻體內側來說，則應當配置垂直方向的鋼筋，在配置鋼筋之前，首先必須根據建筑結構設計的規范要求，計算出準確的最小配筋率，大多數剪力墻結構都可采用雙向鋼筋網片的方法進行配筋，這樣有利于降低保護層的厚度，以達到節省鋼筋的目標。

（四）剪力墻中大墻肢的處理

剪力墻結構設計中經常容易出現的問題就是出現大墻肢，這種墻肢結構剛度較小，比較容易遭到外力破壞，因此，在設計的過程中，為了避免大墻肢的出現，使剪力墻結構在分層間隔設計的時候達到標準的承載力，就必須將長度較長的墻肢分割成短小的單獨存在的個體，事實證明，該方法對于大墻肢的處理來說非常有效，將其分割成小塊之后，墻體的受彎會增大，進而使其產生一些細小的裂縫，這樣便能最大限度發揮出墻體配筋的支撐保護功能。

（五）結構連接梁的處理

在將剪力墻結構運用到建筑結構設計中時，通常會出現結構連接梁超限的問題，這就需要對其進行適當處理，一般來說，剪力墻的跨高比規定必須超過2.5，若跨高比低于這一標準比例，墻體產生的彎矩和剪力就很可能高于設計規定的最大限額，在這種情況下，建筑結構的穩定性就會顯著降低，產生嚴重的安全隱患，同時，若剪力墻的跨高比高于設計標準的時候，墻體結構很可能發生異常變化，一旦跨高比達到5～6之間時，便會直接危害建筑的穩定性，要確保建筑的穩固系數和安全系數，首先就必須對剪力墻的結構連接梁進行科學處理，設計最為適當的跨高比，在提升建筑物整體承載力和穩固性的同時，確保建筑企業的綜合效益。

結語：

綜上所述，剪力墻結構與傳統建筑結構相比具有明顯的優勢，將該結構應用于建筑結構設計中，能顯著提升建筑結構的抗震能力和剛度，對現代建筑尤其是高層建筑的安全性來說具有重要的現實意義，但是，剪力墻結構設計具有較強的專業性、綜合性和復雜性，在設計過程中很容易遇到各種各樣的問題，因此，設計人員必須具備較高的綜合素質，這樣才能設計出真正科學、實用的剪力墻結構，促進我國建筑業的進一步發展。

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