建筑結構設計中剪力墻結構的應用和優化設計探討

高青 李林明

摘要：建筑剪力墻結構具有抗側剛度大，其可以有效減少側移，且具有較好的抗震性能等優點，被廣泛應用于多層和高層鋼筋混凝土建筑中?；诖?，本文概述了建筑剪力墻結構，對建筑結構設計中剪力墻結構的應用及其優化設計進行了探討分析。

關鍵詞：剪力墻結構；建筑結構設計；應用；優化設計

一、剪力墻結構的概述

建筑剪力墻結構主要是指豎向的鋼筋混凝土墻板，建筑物的水平方向仍然是用鋼筋混凝土的大樓板搭載墻上，其主要是用來承受風荷載或者地震作用引起的水平荷載的墻體。建設剪力墻的主要目的是防止建筑結構遭到剪切破壞。為了保證房屋及構筑物的堅固性，剪力墻的建筑材料一般選用鋼筋混凝土。由于建筑剪力墻結構具有抗側剛度大、用鋼量小以及抗震性能強等優點，目前已經在我國建筑結構設計中得到了較為廣泛的應用。

二、建筑結構設計中剪力墻結構的應用分析

建筑結構設計中剪力墻結構的應用分析：（1）在調整樓層之間最大位移和樓層高之間比例中的應用分析。在建筑剪力墻結構的設計過程中，設計的重點主要集中在對樓層之間的扭轉變形和剪切變形的處理上。建筑物的剪切變形處理是用豎向構件的數量進行控制的。因此，一旦豎向構件的數量過多，剪力墻的剪重比例勢必變得偏大。這種不合理的建筑剪力墻結構設計將直接導致建筑樓層之間的扭轉變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，建筑剪力墻結構同樣難以滿足建筑物樓層之間發生位移的需要。因此在建筑剪力墻結構設計中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構件的剛度進行調整，還應該盡可能地減少樓層之間的扭轉變形，這就需要注意調整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。（2）在調整樓層之間最小剪力系數中的應用分析。首先，在施工的過程當中，為了降低房屋及構筑物的自身重量，進一步增強建筑物的抗震能力，應該在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩40%以內的前提之下，盡量控制剪力墻的數量。其次，在遵循上一前提的基礎之上，對剪力墻進行大開間處理，使得建筑剪力墻結構的側向剛度變得更好。這樣，建筑樓層之間的最小剪力系數將得到有效的控制，有效地降低了建筑工程成本。（3）在調整剪力墻連梁超限中的應用分析。剪力墻的跨高比小于2.5，可能會出現剪力和彎矩超過相應的規定限度的現象。因此，建筑剪力墻結構設計還應該遵循建筑剪力墻結構的連梁跨高比大于2.5的原則。應該注意的是，剪力墻的連梁跨高比也不是越大越好，例如：在保證剪力墻連梁剛度不發生變化的前提下，當剪力墻的連梁跨高比在5～6之間的時候，剪力墻的剪力或者彎矩就會出現超出規定限值的現象，勢必導致建筑剪力墻結構出現異常。所以，在剪力墻的連梁跨度比超過5的時候，我們就應該采用框架梁的方式進行建筑剪力墻結構設計了?？傊?，在建筑剪力墻結構的設計過程中，必須對剪力墻連梁的超限情況進行調整，一方面保證剪力墻建筑的施工質量，一方面實現對建筑工程資金成本投入的有效控制。

三、建筑結構設計中剪力墻結構的優化設計分析

1、嚴格基礎方案的優化設計。基礎方案是建筑剪力墻結構設計的基礎，非常關鍵和重要，相關設計者要想把好這一關就要積極深入實際、展開考察、調查和研究，特別是要積極預防和處理可能會發生的質量問題。具體的考察項目應該包括工程所在地的地質條件、水文狀況等等，同時要對設計技術標準、臨近工程項目的布局狀況等實行妥善、科學的規劃，只有這樣才能確保所設計出的基礎方案能夠積極發揮有效作用。相關設計工作者要本著不斷修改、更新與完善的原則，在已制定設計的基礎方案上進行完善，這樣才能確保其質量。

2、剪力墻平面的優化布置。首先，由于建筑剪力墻結構中的全部豎向荷載和水平力都是由鋼筋混凝土墻來承受，因此剪力墻應該沿著平面主要軸線的方向進行布置。其次，在剪力墻的平面布置中，為了使剪力墻的質量中心與其剛度中心保持一致，剪力墻的平面應該盡量講究對稱，這樣還可以起到降低剪力墻扭矩的作用。另外，我們還應該注意到，對于以抗震為主要目的的建筑剪力墻結構，在對其進行設計的時候應該避免使用單向的平面布置形式，否則將大大影響建筑剪力墻結構的抗震效果。

3、合理配置剪力墻暗柱鋼筋。根據相關規范規定，一、二、三級剪力墻加強部位都必須設置暗柱、端柱。這主要是為了滿足抗震的要求，因為設置暗柱、端柱等邊緣構件的剪力墻在地震作用下可以消耗大量的地震波能量，其邊緣構件抗拉能力強，相應的結構整體穩定性也有很大程度的提高。

4、嚴格剪力墻數量的控制。剪力墻的建設是為了承受風荷載或者地震作用引起的水平荷載，但是剪力墻的建設也不是越多越好。事實上，在建筑施工過程中，為了降低建筑結構的自身重量，進一步增強其抗震性能，反倒應該盡量控制剪力墻的數量。一般而言，剪力墻的建設比較講究對稱和均勻，數量適當就好。

5、承重構件的優化設計。在高質量的基礎方案已經得到了優化設計和確定以后，相關設計者就需要根據有關的制度、指標以及規范等來加強對承重構件的優選，這樣才能有效保證建筑主體結構質量，確保其穩定性、安全度。例如：要重點加強剪力墻承重構件的優化設計，集中把握剪力墻墻體自身的配筋率，根據我國當前制定并實施的一些指標中已經明確規定：通常的剪力墻抗震有三個等級，水平方向、豎直方向的配筋率至少要在0.25%以上，同以往對比起來，當前的配筋率安排水平得到了顯著提高，甚至正在接近國際化水平，因此，要想確保剪力墻設計質量，相關設計者就需要重點把握基礎方案設計，承重構件的設計等等，要在遵循國家相關規定標準的基礎上注重一些科學指標以及工藝參數的正確選擇與完美結合。

結束語

綜上所述，剪力墻結構不僅在性能上具有良好的抗震性，而且具有非常好的剛度，因此在建筑結構設計中得到了較為廣泛的應用。為了充分發揮剪力墻結構在建筑結構設計中的作用，必須加強對其進行優化設計。

參考文獻：

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