建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

黃麗鴻

沈陽新大陸建筑設計有限公司

建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

黃麗鴻

沈陽新大陸建筑設計有限公司

經濟的發展帶動了建筑行業的進步，建筑物使用要求也越來越高。剪力墻結構設計以其剛度大、整體性能好等優勢在建筑結構設計中備受青睞。本文對建筑結構設計中剪力墻結構設計進行全面分析，希望能為相關工作者提供一定的借鑒。

剪力墻；建筑；結構設計

近年來建筑行業發展迅猛，人們對建筑功能和質量的要求越來越高，建筑結構的優化工作刻不容緩，剪力墻結構順應時代的發展而出現，并以其獨特的優勢得到了廣泛應用。剪力墻結構設計在我國建筑結構設計中起到重要作用，因此，對其應用進行分析有著非常重要的現實意義。

一、剪力墻結構概述

剪力墻是指在建筑物中能夠承受風荷載和地震作用引起的水平荷載的墻體。剪力墻又被人們稱為抗風墻、抗震墻以及結構墻。剪力墻的存在就是為了保護建筑整體的結構。為了確保房屋建筑的質量，通常采用鋼筋混凝土作為剪力墻的建筑材料。建筑結構指的是存在于建筑物中，并與相應的構件組成能夠承受荷載的空間體系。建筑結構的分類由于標準不同而有所不同。建筑結構根據結構類型可分為框架-抗震墻、框架結構、抗震墻（剪力墻）、筒體結構和板柱-抗震墻結構。剪力墻結構的抗側剛度強，用鋼量少，抗震性強，因此在建筑設計中應用的較為廣泛。剪力墻結構是指縱橫向的主要承重結構全部為結構墻的結構。當墻體處于建筑物中合適的位置時，它們能形成一種有效抵抗水平作用的結構體系，同時，又能起到對空間的分割作用。剪力墻結構抗側剛度較大，發生的變形基本為彎曲型變形。此種變形由正應力引起，變形時一側受拉一側受壓（框架結構抗側剛度較小，層間變形隨層高上升而減小，發生的變形基本為剪切型變形，由剪應力引起），剪力墻結構的抗震性良好，剛度很高，所以備受建筑領域的青睞。剪力墻根據開洞的尺寸分為四種，分別是實體墻（含短肢剪力墻）、整體上小開口的剪力墻、多肢剪力墻和壁式框架剪力墻。實體墻指的是截面墻體上沒有開洞，即便是截面墻體上開洞但是洞口的面積沒有超過截面積的15%。這種墻面產生曲形的變形，墻體的彎矩圖處不會出現反彎和突變的情況，因此墻體抗擊能力較強。整體上小開口的剪力墻指的是墻體是有小開口，這個開口的面積是不會超過墻體面積的15%，彎曲型是這種剪力墻的主要變形類型，雖然不會出現意外情況，但是極有可能出現突變的情況。多肢剪力墻指的是剪力墻上雖然出現了洞口，但是洞口的面積或者洞口的形狀排列有一定的規則，在這種剪力墻上不會出現意外狀況，多肢剪力墻和整體小開口剪力墻的受力情況相似程度很高。壁式框架剪力墻的洞口一般都比較大。這種剪力墻的墻肢線剛度和剪力墻墻體連梁線剛度類似。這種剪力墻變形屬于剪切型，并且受力與框架結構的相似程度很高。

二、剪力墻結構設計的原則

（一）樓層間最小剪力系數調整原則。在建筑結構設計的過程中，應當調整好樓層間最小剪力系數。為了減低房屋重量，增加建筑物的抗震能力，就要控制好剪力墻的數量，同時對剪力墻進行相關處理，保證剪力墻結構的側向剛度，這樣才能控制好建筑樓層間的最小剪力系數，減少工程的造價，從而降低建筑整體的施工成本。

（二）樓層間最大位移與層高之比調整原則。樓層間的扭轉變形和剪切變形是普通建筑的設計重點。通過豎向構件來衡量剪切變形。但是如果豎向構件過多，導致剪重比變大，從而設計就不夠科學，不能滿足樓層間的位移要求。因此，我們需要盡可能減少出現的扭轉變形，調整好樓層層間最大位移和層高比例。

（三）剪力墻連梁超限調整原則。連梁超限是剪力墻結構一種常見的現象，可用以下方法進行調整，如增加洞口高度，減少連梁計算截面。結構計算中對連梁剛度折減及對連梁調幅處理。

三、剪力墻結構設計要點

（一）剪力墻結構的布置。應沿建筑物的主要軸線雙向布置，應避免僅單向有墻的結構布置形式，并宜使兩個方向抗側剛度接近，即兩個方向的自振周期宜相近。剪力墻應盡量拉通對直，以增加抗震能力。門窗洞口上下各層對齊。剪力墻應盡量拉通對直，以增加抗震能力。較長的剪力墻宜開設洞口。高層建筑不應采用全部為短肢剪力墻的結構形式，短肢墻盡可能設置翼緣。高層建筑不應采用全部為短肢剪力墻的結構形式，短肢墻應盡可能設置翼緣。不宜將樓面主梁直接支承在剪力墻之間的連梁上。

（二）控制結構參數。只有控制好位移比、剛重比、側向剛度比、層間位移角和周期比，才能更好的保證結構布置的合理性。位移比指的是層間位移、水平位移同本樓層平均值的比值。通過位移比控制好結構的不規則性，避免出現較大的偏心力。在規定的水平力作用下，樓層的最大彈性水平位移大于該層兩端彈性水平位移平均值的1.2倍時，定義為平面不規則結構。剪力墻彈性層間位移角限值為1/1000.

（三）剪力墻結構的計算和配筋。對剪力墻的墻身進行計算時，需要明確其建筑用量，對抗彎承載力進行相關的驗算。對于抗震等級為一級、二級、三級的剪力墻有著不同的設計要求，但是都需要豎向配筋率和水平配筋率不能低于0.25%。在四級抗震的設計中，要求配筋率不能低于0.2%。對剪力墻的豎向鋼筋和水平鋼筋的距離也有要求，間距不宜大于300mm，直徑不應小于8毫米且不宜大于墻厚的1/10,豎向鋼筋直徑不宜小于10mm,墻體和連梁的協調工作的進行是需要以剪力墻自身具備的強度為基礎的。一般情況下，連梁的作用就是提高剪力墻的剛度，并且能夠連接墻肢。所以，在計算的過程中，有必要對連梁的高度進行相應折減，折減值不能小于0.5。如果折減之后，建筑結構的承載能力不足，就需要降低建筑物整體的剛度，并且將連梁的高度降低，這樣才能有效的抵抗地震。

四、小結

隨著我國建筑向著高層建筑的方向發展，剪力墻結構技術勢必得到大范圍使用，我們必須將剪力墻結構的作用發揮到最大，這樣才能有效降低建造成本，保證建筑物的質量，從而更好地推動整個建筑行業的發展。

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[2]孫海山．建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析[J]．建筑工程技術與設計，2014,11(13):42-43．

[3]楊春．建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析[J]．黑龍江科技信息，2014,15(19):152-153．