建筑結構設計中剪力墻的結構設計分析

摘 要：隨著國民經濟的持續發展以及科技水平的升高，建筑行業也如同雨后新筍一樣蓬勃的發展，在近年來建筑行業的結構設計中，剪力墻結構得到了普遍的使用。文章首先介紹了剪力墻結構設計的特征和分類，進而對建立結構的長度和寬度設計原理、計算設計原理進行了分析，最后提出了剪力墻設計優化原則，對建筑行業更好的在建筑結構中采用剪力墻結構，促進建筑行業發展有著積極的意義。

關鍵詞：建筑結構分析；剪力墻；機構設計

剪力墻結構在建筑中具有整體好、剛度大和抗震性強等優勢，因此在建筑行業中被廣泛的利用，并受到了開發商和用戶的認可。因此對建筑結構中剪力墻結構設計進行分析探討，剖析剪力墻的優缺點，具有實際的經濟意義。文章圍繞建筑結構設計中剪力墻的結構設計為中心展開了細致的探討，以下是具體內容。

一、剪力墻結構設計的特征及分類

（一）剪力墻結構的特征。剪力墻的寬和高尺寸很大，厚度較小，因此剪力墻的幾何特征與受力形態具備一定的特點。在幾何形態上剪力墻接近板狀；在受力情況上剪力墻卻接近柱狀，不過在具體的受力比例上和柱體受力比例有所不同。在剪力墻結構中，剪力墻整體呈一個平面結構，因此在受力上承受平面作用上的水平剪力和豎向壓力的雙重作用，剪力墻在其強度上必須具備能夠承受風載力和地震作用力的剛性強度，同時還必須具備一定的韌性，能夠在反復的非彈性變形中保持其結構穩定，因此在剪力墻的設計中多要求其結構為延性彎曲型結構。

（二）剪力墻結構的分類。根據剪力墻額開洞與否，以及開洞的大小可以將剪力墻分成四個類別：1.實體墻，即墻體不開洞后者開通面積不超過15%的剪力墻，曲形變形是此類墻型的主要變形方式，如同一個懸壁墻，在整體的墻高上，彎矩圖不會發生突變也不存在彎點；2.小開口剪力墻，此類剪力墻額開口大于15%，但總體而言開口面積仍舊偏小，彎曲形變形是此類墻的主要變形模式，彎矩圖的位置發生可改變但是任然不存在反彎點；3.多肢剪力墻，此類墻的開口面積整體偏大，其開口呈列分布，雖然其開口的面積有所增大，但性質和小開口剪力墻相似，彎曲形變形是此類墻的主要變形模式，彎矩圖的位置發生可改變但是任然不存在反彎點；4.壁式框架墻，此類剪力墻的開口面積很大，墻肢線剛度與連梁線剛度較為接近，剪切型變形是此類墻的主要變形形式，在受力特點上和框架結構接近，彎矩圖在部分樓層處會出現突變，高層建筑中也會出現反彎點。

二、剪力墻結構長度、厚度設計原則分析

（一）剪力墻結構厚度設計原則。根據剪力墻的結構特點，結合國家抗震規范中的6.4.1中嚴格要求，在建筑物的剪力墻結構設計時，其剪力墻的底部需要對墻的厚度進行加強，在其一、二級地震等級時墻體底部厚度最好超過200mm，同時也必須滿足其不能低于樓層整體高度的1/16，在處理底部之外剪力墻墻體厚度也不得少于160mm。另一方面在實際的建筑剪力墻結構設計中，需要根據實際遇到的情況，對建筑物進行概念設計分析，實現對墻肢軸壓的比值控制，保障整個建筑的整體連接性，進而實現剪力墻厚度的減少。

（二）剪力墻結構長度設計原則。剪力墻機構的長度主要指墻肢的長度。而剪力墻墻肢的長度即剪力墻的墻肢截面高度，根據剪力墻的結構特點以及國家的具體規定，剪力墻的墻肢長度不得高于8mm。在實際的剪力墻結構設計中為了保障剪力墻的韌性和延展性，避免剪力墻發生脆性的剪切破壞，需要將高寬比超過2的細高剪力墻設計為彎曲式的延性剪力墻。在面對部分墻肢長度很長的剪力墻時，要確保堅強的高寬比超過2，可以采用多開口的方式，實現對長度很長的墻均勻的分成長度較小的連肢墻，在其洞口方面的設計的可采用彎矩很小的弱連梁模式實現剪力墻的延展性保障。

三、剪力墻機構設計的計算原則

（一）保障最小剪力系數。在剪力墻結構的設計時，為了避免地震發生時剪力墻自身結構過重的問題，可以在建筑中減少剪力墻的使用，不過這需要滿足建筑的最小剪力墻系數，即短肢剪力墻所承受的第一級振型的地震傾覆力矩在總結構底部地震傾覆力距的比例不能大于40%。通常可以采用大開間剪力墻的方式，使剪力墻的結構側向剛度合格，保障建筑的最小剪力系數在規范值以內，還可以減少建筑的造價。

（二）綜合調整建筑位移變形。在普遍的建筑物中，剪力墻機構設計的重點在于樓層之間的剪切變形和扭變變形之間的綜合調整。通常采用增加豎向構件的數量來實現剪切變形的控制，然而當建筑物中有過多的豎向構件時，會導致剪重比例過大，進而致使建筑物的扭轉變形加劇，也不能實現建筑物樓層之間的穩定。因此在對建筑物的的位移變形控制進行設計時，必須綜合考慮，必須尋找到剪切變形控制和扭轉變形控制最好的平衡點，保障建筑的安全性。

（三）合理的連梁比設計。在建筑物的剪力墻跨高設計時，必須充分的考慮到其和連梁之間的關系。當剪力墻的跨高連梁比低于2.5時，容易出現剪力墻的彎矩和剪力超過標準，，而當跨高比在5-6時，如果連梁剛度不減少，也會出現剪力墻的彎矩和剪力超過規范的情況。因此在具體的剪力墻結構設計中，必須充分的考慮到連梁比，合理的設計連梁比，實現建筑物的質量保障，同時減少建筑的造價。

四、剪力墻設計優化的原則

在剪力墻的設計優化中首先需要遵守的原則是保障建筑物的安全性，在此基礎上最大程度的降低建筑成本，結合安全與成本兩個主要因素進行合理的剪力墻設計優化。在安全方面嚴格的遵守國家對剪力墻設計中的所有要求，保障剪力墻中的每一個結構都能發揮相應的作用，提高剪力墻的經濟性；在造價方面。可從設計技術和原材料采購兩方面入手，在確保材料合格前提下盡可能的降低買進價格，同時采用最先進的技術，用最少的資源實現最大的成果。

五、結語

綜上所述，在建筑的剪力墻設計中需要充分的認知剪力墻的本質，根據實際情況選擇相應的剪力墻類型，遵守剪力墻設計的厚度和長度的規定，在設計時滿足保障最小剪力系數、綜合調整建筑位移變形以及合理的連梁比設計的剪力墻計算設計的原則，同時通過優化設計方案，在保障建筑物安全的前提下降低建筑造價，促進建行行業的穩定發展。

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