建筑工程項目剪力墻結構設計方式分析

宋文景 趙永梅

濱州市規劃設計研究院 山東 濱州 256600

剪力墻結構體系是由剪力墻同時承受豎向荷載和側向水平力的，利用建筑專業給定的墻體，布置鋼筋混凝土墻（即剪力墻），從受力上講剪力墻是一個懸臂板（平面內）。

1 平面布置原則

平面布置的優劣直接從宏觀上影響整個建筑結構的力學性能和經濟指標，因此優化布置是進行剪力墻結構優化設計的關鍵。剪力墻布置宜遵循如下四點原則。

1.1 剪力墻構件

作為高層剪力墻結構主要的抗側移構件，進行結構設計時應充分發揮墻肢間的聯動效用。因此進行結構布置時，同一方向的墻肢宜均勻布置，在平面上形成多道聯肢剪力墻協同工作，盡量避免剪力墻錯位布置。某高層住宅結構平面Y向存在錯位布置的情況。稍微調整該平面的位置，可形成2道剪力墻，則對齊布置的計算模型局部側向剛度，可增加10%[1]。

1.2 高層建筑結構

在滿足承受豎向荷載和結構抗側移剛度的需要外，還應具有一定的抗扭轉剛度。具體設計過程中，可通過適當加強周邊剪力墻以及外圈梁，調整結構剛度中心與結構平面幾何形心、質量中心的相對位置，盡量做三心重合的理想效果。

1.3 剪力墻

由于剪力墻的延性較差，且構造要求高，鋼筋用量較大，結構布置時應避免使用短肢剪力墻。平面剪力墻長度過長，剛度過大，會造成地震力比較集中。剪力墻結構中如果存在少量長墻，地震作用下的樓層剪力主要由這部分長墻承受，發生超烈度地震時該部分墻肢由于承受巨大的地震力往往首先破壞，由于其他長墻的承載力較弱，容易造成剪力墻墻面由強到弱各個擊破的破壞形式，最終導致結構倒塌。因此，進行剪力墻結構布置時宜使各平面剛度接近，盡量避免使用長墻[2]。

1.4 L形、T形的剪力墻

優先采用帶翼緣墻，因墻肢端部的翼墻起到扶壁作用，穩定性較好，同時也比較容易滿足框架梁搭接在剪力墻端部時鋼筋的錨固長度要求，進行結構布置時宜優先采用，L形、T形墻的翼墻長度可控制在0.5～1.0m，翼墻長度越短，則配筋越少。

2 計算參數的敏感性

對剪力墻結構鋼筋用量敏感的參數包括：周期折減系數、連梁剛度折減系數、梁剛度增大系數、考慮壓筋影響的梁配筋計算、考慮樓板作為翼緣的梁配筋計算、樓板計算假定、次梁的抗震等級等。限于篇幅，以下選取周期折減系數、樓板計算假定和次梁的抗震等級進行分析[3]。

（1）周期折減系數不影響結構剛度，但影響結構的地震效應大小。周期折減系數可通過軟件計算得到，如采用GSSAP軟件分別計算有填充墻模型和無填充墻模型的第一周期，以這兩個周期的比值作為折減依據。

某高層剪力墻結構三維計算模型，該結構填充墻比較多，計算得到的周期折減系數為0.95。該結構填充墻比較少，計算得到的周期折減系數為1.0。工程實踐表明，周期折減系數每下降0.1，基底地震剪力增加 3%～10%，地震力的增大將會導致配筋增大。因此，周期折減系數應慎重選取，一般剪力墻住宅結構可取0.95。也可通過計算結構(考慮填充墻剛度)的基本周期來確定。

（2）剪力墻住宅結構，樓板分別采用剛性板和彈性板進行計算，得到的結構第一周期分別是2.784s和3.025s，可見，基于彈性板假定的結構整體剛度比剛性板假定大，基于彈性板假定計算結果進行設計比基于剛性板假定要節省鋼材，每平方米梁鋼筋用量減少約2kg。在結構整體計算中，一般情況下樓板可采用剛性板或彈性板假定。剛性板假定下可通過梁剛度放大系數考慮樓板的剛度貢獻，而彈性板假定下，樓板與梁共同工作，較真實地考慮了樓板面外剛度的貢獻。采用不同的樓板假定所計算得到的梁板內力分配不同，從而梁板的計算配筋也不同[4]。

（3）采用常用設計軟件建模時，與墻相連的梁的建模一般按主梁輸入，是否按次梁設計由軟件判斷或工程師指定。次梁是非抗震構件，若按抗震構件設計將提高梁的最小配筋率和其他構造要求。當前全國各地對次梁的判斷：

①所有與平面墻面垂直相連的梁判斷為框架梁； ②有一端與墻垂直相連的梁判斷為次梁； ③兩端與墻垂直相連的梁判斷為次梁； ④一端與墻方向一致，另一端搭在梁上的梁判斷為次梁；⑤一端與墻方向一致，另一端不論如何搭接均判斷為次梁。

3 案例分析

某高層住宅，結構總高度為97.5m，地下1層，地上32層，首層層高4.5m，標準層層高 3m。本工程位于7度區，基本地震加速度0.10g，Ⅱ類場地，設計地震分組為第一組，基本風壓0.30kN/m2，地面粗糙度為B類。通過修改抗側力構件的截面尺寸和局部調整結構布置，使得結構在多遇地震作用下的最大層間位移角滿足相應的限值要求。

層間位移角限值控制的鋼筋用量最少，層間位移角的限值控制的混凝土用量最少?？梢?，結構剛度越大，剪力墻用鋼量越大，梁用鋼量越小，但混凝土用量越大。比較材料總造價，則層間位移角限值越大越節省材料用量；若執行高層建筑混凝土結構技術規程，則層間位移角接近限值時材料用量最節省;則層間位移角接近限值時材料用量最節省。

4 結束語

由于剪力墻結構用于房屋結構中，具有剛度大、簡潔等特點，室內無露梁、露柱的現象，但是在現代建筑中得以廣泛應用的過程中，也要注意剪力墻的受力情況較復雜，建筑在施工中的空間有限，限制了剪力墻的最大間距。剪力墻結構設計

的優化對設計人員提出了更高的要求，必須充分認識到這些問題，才能有效保障建筑質量。

參考文獻

[1] 王修通.建筑結構設計中剪力墻結構設計[J].環球市場,2017,(34):340.

[2] 朱曉霞.建筑剪力墻結構設計分析[J].住宅與房地產,2016,(30):40,92.

[3] 賀彬.剪力墻結構設計技術分析[J].門窗,2017,(5):129.

[4] 梁改琴.高層建筑剪力墻結構設計[J].裝飾裝修天地,2018,(1):249.