對建筑結構設計中剪力墻結構設計應用的幾點探討

郭容林

摘要：在建筑結構設計中，提高結構抗震性，需要注重結構的抗側向位移，減小樓層剪力系數，而剪力墻結構可以增強建筑的抗側向位移。文章主要針對建筑結構中剪力墻結構的設計原則和設計應用做簡要分析。

關鍵詞：建筑結構;剪力墻結構;穩定性

一、建筑結構設計過程中常見問題

（一）建筑設計安全等級存在不足。從事一線結構設計人員多是剛畢業的學生，他們缺少現場工作的實際經驗，在其設計時多機械式的套用結構設計規范，未積累豐富的設計經驗，結構設計安全程度較低。此外，即便設計人員充分考慮了建筑結構安全與使用的影響因素，但是在結構使用中每個構件不可能完全按照設計時應用的數學模型進行受力，這就造成設計與實際存在一定的差距，為建筑后期使用埋下安全隱患。

（二）結構不符合實際受力。根據筆者多年設計經驗可知，在建筑結構設計中，從理論上評價建筑結構設計的安全程度過于保守，安全程度過高;但是若降低房屋建筑結構設計安全系數則又不滿足規范的要求，與工程實際情況存在一定的差距。同時，房屋建筑結構穩定性呈動態分布，隨著時間的積累，結構變形加大，其穩定性降低，局部構件易出現過大變形。

（三）結構布置不合理。在建筑結構布置設計中，一些設計人員經驗不足，易出現以下幾點不足：第一，建筑結構平面平整性較差，不滿足規則性要求;第二，樓層出現錯層，在建筑結構設計中，尤其是高層建筑結構中，若出現樓層錯層現象時，會分割樓層，降低整體結構的抗震性;第三，在房屋建筑結構設計中采用多種結構，例如結構設計方案中存在轉換層結構、錯層結構，從而降低結構的整體性，不滿足結構抗震要求。

（四）抗震設計較差。抗震等級較低是我國結構設計安全保障的主要障礙，尤其是近幾年汶川大地震、青海大地震等給人們帶來無可估量的損失，讓人們深刻意識到建筑結構抗震等級的嚴重不足。盡管國家出臺了建筑結構抗震設計相關規范，并要求：大震不倒、中震可修、小震不壞等具體要求，但一些設計院仍對結構抗震設計起不到足夠的重視，這就造成建筑結構抗震強度較低，甚至在小震中發生坍塌事故。

二、提高墻體抗震特性――剪力墻結構

我國建筑結構的抗震性差，主要是結構側向抗位移性能較差。而根據筆者設計經驗可知，剪力墻結構可以有效地提高結構的抗震性。因此，在房屋建筑結構設計中，需要重視剪力墻設計，由于不同類型的剪力的墻截面應力分布不同，所以在計算剪力墻的位移和內力時，需要采用不同的計算方法。一般在剪力墻的計算時，大多采用有限元方法，此計算方法結果準確可靠，且可以適用于各類剪力墻結構體系中。但由于有限元計算法劃分的單元比較多，從而使得計算機所需要的時間較長。因此，此計算方法只適用于框肢墻、特殊開洞墻等結構中。

剪力墻具有以下優點：它可以承受彎矩、水平剪力、豎向壓力等，且可以在剪力墻上進行開洞，若洞口較大時，則結構受力類似于框架結構;同時，剪力墻的承載能力較強、水平向抗剪剛度大，且墻體結構變形較小，適用于墻體表面平整的建筑結構中。

三、建筑剪力墻結構設計中應注意事項

（一）剪力墻的數量合理。由于剪力墻的有固有特性，具有較高的側向剛度、豎向承載特性，以及良好的抗風能力，但是在設計剪力墻時，其數量并非越多越好。為了確保建筑結構有效的發揮剪力墻的優勢，需要設計合適數量的剪力墻，且剪力墻的位置不可任意布置，應根據需要合理布置。

（二）優化樓層最小剪力系數。在建筑結構剪力墻設計中，需適當的減少墻體結構，若大墻體可以采取在剪力墻中設置大開間，從而有效地保障墻體側向剛度滿足建筑結構設計要求。同時，需確保樓層間剪力系數要適當，需要結構規范所允許的范圍內，且需減輕剪力墻結構自重，增強側向剛度。

四、建筑結構設計中剪力墻結構設計應用

（一） 剪力墻結構定位設計。在建筑剪力墻結構定位設計時，需注意以下幾點：第一，對于特殊平面結構，如J角形平面、Y形平面，則需要根據三條軸線布置剪力墻;第二，對于一般平面結構，如矩形平面、T形平面、L形平面，需要根據兩條軸線走向合理布置剪力墻;第三，對于對稱平面結構，如圓形平面、正多邊形平面、弧形平面，則需要沿著徑向或環向布置剪力墻。即在定位剪力墻結構時，應遵守對稱、均勻的基本原則，保持剪力墻結構的質量中心和剛度中心相互重合，以有效地減少扭矩。此外，建筑內外剪力墻結構需對正、拉通，不得交叉，增加結構復雜性，且其墻肢截面需規則、簡單，確保剪力墻的抗側力剛度。此外，為有效提高剪力墻結構的抗側力剛度和墻體的承載能力，需確保剪力墻之間的間距在一定的范圍內，不宜過密。

（二）合理控制剪力墻結構參數。為合理設計建筑結構中的剪力墻結構，滿足設計規范的基本要求，需要對剪力墻的側向剛度比、位移比和周期比等設計參數進行合理優化設計。剪力墻的位移比主要是指建筑結構構件的水平方向位移和樓層平均值的比值。此外，還需要對剪力墻結構自身不規則進行優化，避免結構本身出現偏心作用而導致建筑結構發生扭轉問題。位移比是在剛性樓板的假設條件下確定建筑結構豎向位移不大于1.2倍。

（三）剪力墻連梁設計。在建筑結構剪力墻結構中，若剪力墻結構受水平作用時，其底部的墻肢部位就會發生扭曲變形，而連梁結構可以平衡結構的水平力，調整結構的受力狀態，并可以一定程度上約束墻肢。所以在連梁結構設計階段，要對連梁的高度和剛度進行優化，從而可以提高結構的抗水平位移，增強結構的抗震性。

（四）剪力墻連梁超筋的處理。在建筑結構剪力墻結構設計中常出現連梁超筋現象。即剪力墻結構的剪力不符合墻體結構的剪壓比設計要求。根據筆者多年的建筑結構設計經驗發現，連梁出現超筋的部位主要出現在剪力墻結構總高度的1/3位置;若剪力墻長度較長，則連梁超筋易出現在中部的連梁部位;同時，若剪力墻結構中墻肢高度相差較大，則超筋易出現在墻肢連梁部位。

當連梁出現超筋現象，可采取以下處理措施：第一，降低連梁的截面高度;第二，在剪力墻抗震設計中，采取塑性調幅連梁的彎矩和剪力;第三，若結構豎向承載能力不受連梁破壞影響時，可以按照在地震荷載下，連梁不參與結構內力分析，墻肢可根據兩次分析中的最大內力進行配筋分析。

五、結語 ：

綜上所述，建筑剪力墻結構具有較高的抗側向位移，較高的水平抗側向位移，很大程度上可以減小樓層的水平向變形，對建筑結構設計具有推進作用。

參考文獻 ：

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