剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

史祥

（甘肅省慶陽市建筑設計院 甘肅慶陽 745000）

剪力墻結構擁有抗震能力強、用鋼量小和抗側剛度大等優勢，因此剪力墻結構成為我國建筑結構的主要形式之一。在對剪力墻結構進行設計時要更加科學，只有這樣才能夠保障剪力墻結構是合理完善的，進而增強建筑的安全性，滿足現代社會對于建筑的高要求。

1 剪力墻結構的概述及分類

1.1 剪力墻的結構

剪力墻即是在建筑結構中主要承載水平力的墻體，剪力墻又可以稱為抗震墻、抗風墻或結構墻。剪力墻的主要作用是為了建筑的穩定性，承載不同作用所產生的內力，保障建筑的安全性和可靠度。因此，剪力墻的建筑材料是相對硬度較強的鋼筋混凝土。建筑中還有一些類似的混合結構、框筒結構、框剪結構等，但由于剪力墻結構有抗震性強、用鋼量小、抗側剛度大等優勢，在現今的建筑結構設計中使用更為廣泛也更受歡迎。簡而言之，剪力墻結構的主要用料是鋼筋混凝土，剪力墻結構的主要目的是為了承載不同原因所產生的力，使建筑安全性更高。剪力墻結構主要是豎向的鋼筋混凝土墻板，在建筑領域中成為剪力墻結構，也是各個建筑物中不可缺少的結構[1]。

1.2 剪力墻結構的分類

剪力墻結構由于墻體開洞的大小和是否開洞大致可分為幾類：①實體墻。實體墻是剪力墻結構中唯一一個墻體沒有開洞的剪力墻。這種實體墻也有一部分開洞，但是開洞的面積＜15%，這種剪力墻如果變形一般為彎曲型。墻體的彎矩圖處并不會發生反彎和突變的現象，通常情況下墻體的承載能力較強。②整體上小開口的剪力墻。顧名思義，這種剪力墻是開洞的，開洞的面積相對來說還是比較小的，但是會＞15%，整個剪力墻在發生形變的時候會變為彎曲型，整體墻面高度上一般不會有反彎點，但彎矩圖的主要位置會發生突變。③雙肢或多肢剪力墻。這種剪力墻的開口面積較大，或者洞口的分布成列。這種剪力墻的彎矩圖處雖然不會發生任何的異常突變，但其受力特點和整體上小開口剪力墻極其相似，除了彎矩圖處不同外，其他都是相似的。④還與一種是壁式框架剪力墻。這種剪力墻的墻體開洞面積很大，連梁線的剛度與墻肢線的剛度是比較接近的，這種剪力墻受力形變時會為剪切形，通常情況下會出現反彎點，而且彎矩圖處也會發生突變，壁式框架剪力墻的受力特點與框架結構相近。

2 剪力墻結構的設計宗旨

2.1 剪力系數調整原則

在設計剪力墻結構時，要保證樓層之間的最小剪力系數。為了建筑物能最大程度地承受力，減輕自身建筑重量增強其抗震性和安全性，要在保證建筑規范的前提下盡量控制剪力墻的數量。并且，在此基礎上運用科學的方法使剪力墻結構的側向承載力和剛度更加合理。建筑樓層相互之間的最小剪力系數能更加合理的調整，工程本身成本會大大減小。

2.2 比例調整原則

在設計建筑物的過程中，要合理布置剪力墻，如果豎向的剪力墻數量超出范圍，那么剪力墻剪重也會隨之增加，這種剪力墻結構的設計時非常不合理的。因為這種設計方式會導致樓層之間的結構扭轉變形，而且發生形變的程度和力度都會比較大，同時對于建筑樓層之間的位移需要也不能滿足。故而在剪力墻的設計中要根據建筑的位移需求來進行相應的比例調整，以此來減小樓層之間的形變[2]。

2.3 連梁超限調整原則

對剪力墻結構的進行設計時會發現，如若剪力墻的實際跨高比例＜2.5，就有可能會出現剪力墻的彎矩超過規定限度的現象。所以在對剪力墻進行設計時，一定要遵從這一原則。而且連梁與剪力墻的跨高并不是越大越好。所以在對剪力墻進行設計時，可采用水平縫形成雙連梁或多連梁來保證結構的合理性和安全性，還要注意調整連梁的超限。這樣在保障建筑施工質量的同時縮減了施工成本。

3 剪力墻結構的設計重點

3.1 剪力墻數量的控制

剪力墻結構的設計是為了承受各個原因所產生的力，以保障建筑的穩定性。剪力墻對于建筑來說是必不可少的，但剪力墻也不是越多越好的。在設計剪力墻結構的時候為了減少建筑的重量進一步的提升建筑安全性，也要嚴格地控制剪力墻的數量。剪力墻的數量過多會導致建筑本身重量過重，從而適得其反。剪力墻在設計時最好要雙向布置.分布對稱、排列均勻、數量適中。

3.2 剪力墻的平面布置

剪力墻的建筑材料是鋼筋混凝土，所以剪力墻要嚴格的按照水平軸線來進行設計。在剪力墻的平面分布設計上，剪力墻本身也一定要對稱，剪力墻的對稱能夠保障剪力墻的剛度中心與質量中心是一致的。同時還能夠降低剪力墻扭矩現象的發生。另外在設計時要考慮到剪力墻的主要目的，如果是主要為了抗震所建立的剪力墻就一定要避免單一方向的平面布置方法，否則剪力墻的抗震效果會大打折扣。為了能夠有效地減少建筑成本并且提高建筑綜合質量，在設計剪力墻結構時，剪力墻的抗側力的剛度不適合過大。如果剪力墻的抗側力過大就會導致墻體自身的重量過大。所以剪力墻的側向剛度一定要適中，可以運用公式來計算，得出準確的數字，這樣才能夠使剪力墻的設計更加合理。

3.3 剪力墻墻肢截面最小厚度的要求

建筑行業對于剪力墻的墻肢界面厚度有著嚴格的規定，規定了厚度的最小數值。短肢剪力墻厚度最薄應≥0.18m，而且底部加強的部分應≥0.20m。所以在設計剪力墻結構時也要更嚴格地考慮其厚度，使厚度符合規范數值，進而保障建筑的整體質量。

3.4 剪力墻連梁材料的把控

連梁是剪力墻結構中非常重要的一部分。連梁在建筑中是關鍵構件，也是主要的耗能構件，連梁能夠增強剪力墻結構的延性、剛度和抗震能力。因此在對剪力墻結構進行設計的過程中，要計算好連梁的應有承重力，要保證連梁的彎曲破壞在剪切破壞之前，以此來確保結構的安全性。在選擇連梁的建筑材料時也要嚴格按照建筑行業業內標準，選用最科學合理的鋼筋，這樣才能使建筑更加穩固，避免安全隱患的發生。

3.5 剪力墻墻身建筑材料的分析

剪力墻的配筋在豎向和橫向的墻體上應≥0.2%，此標準的制定是根據嚴密的計算得出的，抗震指標可達到Ⅳ級。若想進一步增強建筑的抗震性，可適當增加配筋率，提高剪力墻的堅固性和抗震能力。

3.6 剪力墻邊緣構件的完善

剪力墻邊緣構件的設計對于剪力墻整體設計來說也是要點之一。邊緣構件完善可以使整體剪力墻更加有延性，同時能夠很大程度上避免水平位移問題的產生，提升剪力墻的抗剪能力。對于剪力墻邊緣構件的設計，要根據建筑的實際情況進行合理的調整和完善，從而使建筑物的安全性更高。

4 結束語

綜上所述，剪力墻結構的使用在我國建筑行業中越來越廣泛。不僅因為剪力墻結構具有抗側剛度大的優勢，也因為其抗震效果較好，而且空間效果極佳。剪力墻結構在建筑發揮著至關重要的作用，使建筑更加穩定、更加安全，所以在對剪力墻結構進行設計時，一定要嚴格遵循設計原則，緊抓設計要點，讓剪力墻結構在建筑中發揮更大的價值與作用。而且設計人員可更充分地發揮自身的創新能力，不斷地對剪力墻結構進行調整和完善，促進我國建筑行業更好發展。

[1]張震.框支剪力墻結構的設計與研究[D].西安：西安建筑科技大學，2011.

[2]田琦.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].中華建設，2013（03）：102～103.