試論建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用研究

楊媛媛

（天津市新型建材建筑設計研究院 天津 300384）

引言

在建筑結構設計中，剪力墻結構由于其自身獨有的優勢，被廣泛應用。如果這種結構設計科學合理，得到恰當的運用，那么不僅能夠縮短建筑施工時間，而且還能延長建筑的使用時間。雖然剪力墻結構優勢獨特并應用廣泛，但是并不是所有建筑都適合選用這種結構，此外，目前剪力墻位置、尺寸等方面的設計都還沒有形成相應的規范，僅僅只是靠設計師的實踐經驗來設計，這使得剪力墻結構存在一定的安全隱患。設計者應結合實際情況，綜合考慮各種因素，進行優化設計，最大程度的發揮剪力墻結構的作用。

1 剪力墻結構的基本概述

1.1 剪力墻結構概念

剪力墻結構又被稱為抗風墻、抗震墻或者結構墻，是一種剪力墻體，它實際厚度較小，但建設規模較大，主要采用鋼筋混凝土板來代替傳統框架中的梁柱，承載外界的各種壓力，自身所具備的承受能力較高，與柱子的受力程度不相上下，并能夠控制結構的水平力。剪力墻結構是建筑物主要的支撐結構，不能被拆除或無法被輕易破壞，承受的壓力主要是外界風力或地震等自然災害引起的水平荷載，抵抗來自外界的破壞，在一定程度上提升建筑的穩定性和安全性。根據墻體開洞的情況，通常將剪力墻分為雙肢或多肢型剪力墻、壁式框架剪力墻等類型[1]。

1.2 剪力墻結構的優點

剪力墻結構有穩定性高、經濟實惠、美觀大方三大優勢。穩定性高是指剪力墻結構擁有相對較大的剛度，承受力較高，能夠抵擋住來自外界的各種荷載，尤其是水平荷載，支撐效果良好。它的存在極大地提高了建筑物的穩定性，這也是剪力墻結構最為重要的作用。經濟實惠是指剪力墻結構采取混凝土澆筑的方式，減少了用鋼量，在很大程度上節省了成本投入。這一優勢對很多施工單位有較強的吸引力，這也是它能被廣泛應用得原因之一[2]。隨著經濟的發展，人們越來越注重生活品質，對建筑不僅要求安全可靠，還要求美觀舒適。而剪力墻結構的出現則很好的滿足了人們的這一需求。剪力墻結構將建筑物內部的分隔墻與承重墻完美的結合在一起，尤其是隔斷墻的結構設計，在一定程度上增加了建筑物內部空間，不但增加了使用功能，而且美觀舒適。

1.3 剪力墻結構的缺點

剪力墻結構雖然有很多優點，但也存在一些問題阻礙著其進一步發展。①與框架結構相比，自重較大。剪力墻結構采用混凝土澆筑的方式，自身的重量比較大，它的存在使得建筑物的重量和負擔也會增加，這對建筑承重和承壓能力提出了更大的挑戰。②延續性差。剪力墻結構材料主要是混凝土，鋼筋配比比較小，雖然節省了鋼材，但是使得結構延性變小，承載力的優勢不能充分發揮，而且施工程序因此更加復雜，增加了建設的難度[3]。

2 剪力墻結構設計的原則

2.1 墻體延性

延性的大小直接影響到剪力墻結構的穩定性，所以設計人員在進行剪力墻結構設計時一定要注重墻體延性這一方面。在建筑結構設計中，剪力墻如果過高或過細，在荷載力的影響下很容易被拉伸或者彎曲，遭到破壞并且難以修復。因此，在進行結構設計時，尤其關于高層建筑的結構設計，一定要科學把控好剪力墻的長度與高寬比。長度比盡可能的控制在9m以內，高寬比高于2m。如果無法避免使用較長的墻體，應該采取措施增強墻體的延性，比如設置好翼緣，把整個墻體分割成多段均勻墻段，形成一個聯肢墻或多肢墻[4]。

2.2 調整最小剪力系數

剪力墻結構缺點之一就是自身重大，增加了建筑的負重，不利于建筑的穩定性，所以針對這一不利之處，設計人員在進行設計時，應該盡可能的減少構件和框架的布置，進行大開間剪力墻結構的布置。采取這種方式布置，可以使其側向荷載、剛性強度發揮最大作用。除此之外，設計人員還應該結合實際情況，盡可能的讓剪力墻的系數較小，確保系數在相關規定的極限范圍內。同時，剪力墻承受的外部沖擊力和建筑整體底部承受的沖擊力之比一定要控制好，不可超過1∶4。這樣不僅減少了剪力墻所承受的壓力，也在一定程度上緩解了建筑的自重壓力，既能節省成本的投入，又能增強建筑的抗震能力和穩定性。

2.3 調整連梁超限

在剪力墻的設計中，設計人員必須要重視剪力墻的跨高超限問題，這一問題在結構設計中經常出現。如果剪力墻的連續跨高比過小，彎曲力和剪力就會過大，容易導致建筑出現斷裂情況，存在很大的安全隱患。所以，在進行設計時一定要對連梁跨高進行合理調整，控制在一個科學合理的范圍內，以防彎曲力和剪力處于異常狀態。根據相關規定，一般剪力墻結構的跨度比控制在不小于2.5的范圍內，當跨度比小于5時，不能拆除連續梁，同時要保證剪力墻的連梁剛度處于平穩狀態。在進行設計時，一定要結合實際情況，綜合考慮，不能只是一味地按照規定設計，忽略了其他因素。

3 剪力墻結構設計在建筑結構中的應用

3.1 平面布置

根據剪力墻設計的原則及要點，在對剪力墻的平面布置時，要符合均勻對稱的要求，確保兩大中心即剛度中心和質量中心能夠重合，增強結構的穩定性。內在剪力墻和外在剪力墻要盡量拉直或者延伸，這樣可以避免一些不平衡力的出現。除此之外，在進行抗震結構設計時，最好對剪力墻進行雙向或者多向設置，以便于更大程度上發揮剪力墻的功能作用。同時，還要重視剪力墻結構抗側力剛度的設計。結合實際，根據相關的計算公式精確地算出抗側力剛度數值，避免抗側力剛度過大導致墻體的自身重力上升以及產生過大的震力，不僅增加建設的成本投入，還影響建筑的穩定性和可靠性[5]。

3.2 合理布置剪力墻結構

剪力墻結構在整個建筑結構設計中占據十分重要的地位，在建筑的抗震能力及承受外在負荷方面發揮重要作用，所以一定要合理布置剪力墻結構。在進行布置的時候，一定要按照規定要求進行，對其進行規則性布置，考慮周全，建筑豎向承載構件的布置和建筑結構的對稱性都要考慮在內。除此之外，在進行布置時，慎重的選擇短肢的剪力墻結構，避免出現獨立的小墻肢，可以采用合并洞口的方式對剪力墻進行布置，盡可能的降低建筑復雜程度[6]。剪力墻一般都設置在建筑物的角落部位，為確保建筑的安全性和穩定性，在樓梯間、電梯間處的墻體也要設置一部分剪力墻，剪力墻盡量在一條直線上，避免出現短肢剪力墻。

4 結語

剪力墻結構在建筑結構設計發揮著重要的作用，直接關系到建筑物整體結構的穩定性、安全性和可靠性。由于其自身所具有的獨特優勢，在建筑行業內被廣泛應用。所以在進行建筑結構設計時，一定要重視剪力墻結構。設計人員在設計剪力墻結構時，應結合建筑實際情況和設計要求，掌握剪力墻的設計要點，綜合考慮，及時處理好可能存在的問題和缺陷，在最大程度上發揮剪力墻作用，保證建筑物整體質量，進而推動我國建筑行業的進步與發展。