建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

史志強

建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析

史志強

（內蒙古電力勘測設計院有限責任公司 內蒙古呼和浩特市 010000）

剪力墻是建筑中的常用墻體結構之一，因其作用，又被稱之為抗震墻、抗風墻以及結構墻等。剪力墻一般是用鋼筋混凝土建成，用于承受風荷載、地震引起的水平荷載，以及重力引起的豎向荷載，通過承受荷載作用，防止建筑結構遭到剪切破壞，在建筑結構設計中發揮著重要的作用。本文首先分析了剪力墻結構的常見類型，并詳細探討了建筑結構設計中剪力墻結構設計的原則及優化策略。

建筑結構；剪力墻；結構設計；應用分析

一、剪力墻結構的分類

根據剪力墻的開洞與否、開洞大小以及洞口排列等內容，可以對剪力墻進行以下四類的劃分：①整體墻，所謂整體墻，是指墻體沒有門窗洞口，或者開洞但洞口很小，面積不超過15%，且洞口邊長要小于洞口與洞口、墻邊的間距的一種剪力墻結構。此類剪力墻的變形主要以曲型為主，墻體的整個墻肢上，彎矩圖無彎點出現，也不出現突變。②小開口整體墻。這種墻體的門窗洞口要比整體墻大，且其開洞面積大于整體面積的15%。這類剪力墻的變形則主要以彎曲型為主。不過強制墻肢高度基本不存在反彎點，但彎矩圖會發生一定的突變。③多肢剪力墻。這種剪力墻上往往有一列或者很多列洞口，洞口的開口一般也很大。雖然開口與整體強有所不同，但是多肢剪力墻與整體墻的受力特點較為接近。④壁式框架剪力墻。這種剪力墻，一般具有很大的開洞尺寸，且其墻肢線的剛度與連梁線剛度較為接近。這種剪力墻的變形以剪切型為主，且在高層建筑的運用中會出現反彎點，此外彎矩圖在樓層出也會出現突變。

二、建筑結構設計中的剪力墻結構設計原則

2.1注重剪力墻規則性

在建筑結構的設計過程中，相關的設計人員要注意建筑物內部的不同區域和不同作用。并在此基礎上安排好剪力墻的結構設計內容，從而使得剪力墻設計能有效的保障各個區域的功能劃分，使得建筑結構設計在滿足人們多樣化需求的同時，最大限度的保障整體結構設計的規則有序。此外，相關設計人員還要充分結合建筑發展的趨勢進行剪力墻的設計，從而為后期的建筑物維護和拓展工作中提供便利。例如，在高層建筑的剪力墻結構設計中，其平面布置應該順建筑物的兩個主軸方面，來進行布置，布置要用雙向布置，且此方向的剪力墻側向剛度，需要注意避免存在過大差異，從而避免建筑物出現側向位移的狀況；而在抗震結構設計的過程中，也需注意剪力墻設計的規則化和簡單化，在設計過程中還要避免出現單向有墻的情況，從而在地震發生之時，建筑物能夠防止因剪力墻倒塌而出現的變形狀況；若建筑物的整體平面結構以圓形、三角形或者多邊形為主，為了避免單向有墻的問題，可以根據平面特點，進行環向、徑向的剪力墻布置，而出現轉折時，可設計為一道剪力墻的模式。

2.2注重剪力墻的良好延性

為了保證剪力墻的穩定結構，需要注重剪力墻的良好延性特征。在整個建筑結構的設計過程中，很多細高剪力墻，由于其連梁應力的影響，往往會造成墻體的嚴重拉伸及彎曲現象，這會進一步造成墻體的脆性，引起嚴重的剪切破壞。故針對這一問題，在建筑結構設計的過程中，需要對墻體結構進行分析，若墻體的長度在9米以內（包括9米），則高度比需要高于2。當建筑結構需要用較長的墻體時，還需要做好翼緣的設置，同時剪力墻的設計要避免出現一字型，另外還要在部分截面處進行洞口設置工作，從而確保較長墻體能夠被有效分割為若干個不超過9米的段墻，從而形成弱連梁連接聯肢墻結構。需要注意的是，若短肢剪力墻較多的時候，可能會與高層建筑剪力墻的設計原則存在一定的出入。因此在布置短肢剪力墻時，一般可布置為筒體，這樣就能使其變為共同抵抗水平應力的墻體結構。

2.3注重剪力墻的連續性原則

建筑結構維護及分隔構建是剪力墻結構運用的主要作用，剪力墻在建筑中的運用，能有效發揮豎向承重以及水平抗側的作用，在此過程中就能通過降低剛度影響，從而避免剪力墻的突變和建筑物的側移狀況的發生。在整個建筑結構設計的過程中，應該自上而下進行剪力墻的設計工作，從而有效預防建筑的高度突變情況。同時，設計人員還要注意將墻體厚度設計得更厚，或者在墻體高度或部分墻肢方向上，運用更高等級的混凝土完成設計施工，從而確保剪力墻能有效分擔抗側剛度。對于特殊環境下的建筑物，如房間面積小、開間較小、有有較高的抗震性能要求，或者有較多墻體等相關的建筑結構時，若存在難以保障剪力墻連續性的問題，則需要針對性的強化延生剪力墻，并在此過程中，確保上下洞口的對齊，同時在洞口設置好連梁和重疊墻肢，從而確保抗震性不至于出現問題。

三、建筑結構設計中剪力墻結構設計的優化工作探討

通常而言，剪力墻的平面中剛度和承重力一般更大，但歐平面外剛度和承載力則較小。針對這一問題，需要對剪力墻平面外的彎矩進行嚴格控制，從而提高建立剪力墻平面外的穩定性，從而提高整個建筑物的整體質量。在剪力墻設計中，若存在剪力墻墻肢于與其平面外方向的樓面梁相連接時，就應針對性的采取措施，降低梁端部彎矩給整個墻體造成的不良影響。

在設計剪力墻的結構時，應注重滿足位移比、最大層間位移、周期比等各個指標，同時結合結構分析工作，確定好各層剪力墻的厚度。同時，在確定這些內容的基礎上，還要考慮抗震等級軸壓比的問題，避免其對整個建筑物造成的穩定性和構造方面的不良影響。特別是，若建筑位于七八度區域時，墻體的厚度需要根據構造要求和穩定性要求進行嚴格的控制，避免因厚度問題留下的建筑安全隱患。

結束語：

建筑結構設計中的剪力墻結構設計工作中，相關人員要重視基本概念設計。首先對各種剪力墻進行劃分和了解，并在了解各種剪力墻特點的基礎上，遵循好相應的設計原則，從而確定好合理的剪力墻結構長度與寬度，并對厚度進行良好控制。唯有如此，才能發揮出剪力墻結構設計的最大優勢，為整體的建筑結構設計工作打下良好基礎。

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史志強，1980.04.15，大學本科，工作單位：內蒙古電力勘測設計院有限責任公司，

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1007-6344（2017）03-0071-01