建筑結構中剪力墻結構設計分析

賈洋 劉廣志

摘?要：隨著經濟社會的快速發展，我國建筑設計水平也不斷提高。當前隨著城市化進程的不斷加快，城市資源的日益緊張，給建筑結構設計帶來嚴峻挑戰。剪力墻本身的剛度較大，整體性也較好。剪力墻能夠具有良好的抗震性能，同時，它的價格成本也比較低廉，因而被廣泛地應用于高層混凝土建筑中。

關鍵詞：建筑結構;剪力墻結構設計;應用

一、 設計原則

①樓層高度和層間位移比例。在限定受地震影響較重的建筑樓層的彈性位移值時，要計算高層建筑和其他建筑的整體結構扭轉變形量。一般計算高層建筑剪力墻的結構設計，關鍵在于樓層扭轉和剪切變形。控制剪切變形的主要方法是改變縱向構件的數目，縱向構件過多會造成墻面結構的扭轉變形，所以在進行建筑結構設計時，要盡量降低扭轉變形量。②連梁超限原則。連梁超限原則是指設計剪力墻時，連梁的跨高比值不小于如果連梁的跨高比值小于5∶2，建筑結構容易出現墻體彎曲或剪力值超標情況。③樓層最低剪力值原則。剪力值最低原則是指為了使樓層的剪力系數盡可能不超過規定范圍，在設計剪力墻抗地震傾覆結構時，要盡量降低剪力值、減少剪力墻布置。

二、 建筑結構設計中剪力墻結構設計

（一）剪力墻結構的合理布置

剪力墻結構設計中，必須沿主軸方向雙向均勻布置，兩個方向抗側剛度不應有較大差別，不宜采用單向方式進行布置。在設計時應當注意剛度的中心應盡量與質量中心相近，以盡可能地減小地震帶來的結構性扭轉。在對剪力墻進行結構性布設時，墻肢的選擇上以T型和L型為宜，而不應該選擇“一”字型的墻肢。

為了減輕剪力墻結構的自重，同時達到加大建筑空間的目的，剪力墻的布置應以滿足規范的側移限制為好，而不應一味地順應剛度需求，而使得剪力墻設計的布置過于密集。在進行剪力墻設計時，豎向剛度必須勻稱，由下到上的連續布置，可以根據高度的不同對剪力墻的厚度以及混凝土等級進行相應的調整。同時，剪力墻上必須布置洞口，盡量成排排列，這樣就能夠形成明確的墻肢和連梁，使應力分布較為均勻，同時盡可能地符合計算簡圖，使設計結果的可靠度較高。

（二）連梁設計

連梁主要是連接墻肢與墻肢之間的梁。連梁本身不僅能夠起到連接墻肢的作用，同時又由于在水平荷載作用下墻肢發生變形導致連梁產生內力，最終會使得連梁本身對墻肢產生約束作用。針對連梁的設計重點是要關注連梁的跨高比以及截面尺寸這兩個指標。連梁剛度如果過大時就需要折減。針對剪力墻的設計我們根據有關標準是很難實現折減配置的，因而此時就需要通過允許其適當開裂從而把內力轉移到墻體上從而來達到折減目的。在折減過程中有一個重要指標需要高度重視，這就是折減系數。一般情況下當防裂度較低時就需要少折減一些，防裂度高時就需要多折減一些。但是無論怎樣折減，折減系數一般是不能小于0.5的。只有不小于0.5才能保證連梁承受豎向荷載能力。此外為了減小連梁剛度可以通過增加剪力墻洞口寬度的方式來實現。結構整體剛度的減小，地震的作用也將會減小，因而連梁承載力也就有可能不超限。混凝土等級的提升，在實際設計過程中提高混凝土等級就會有可能使得連梁的抗剪承載力不超限。設計人員需要根據建筑實際情況來進行針對性的調整。

（三）科學確定剪力墻結構的設計厚度以及長度

在開展剪力墻結構設計工作時，應當科學的確定其厚度以及長度。其中在厚度設定方面，根據相關抗震規定要求，在建筑抗震等級大小在一、二級的情況下，剪力墻結構的底部加強墻厚應當設置在兩百毫米左右，要求其應超過樓層高度大小的1/16，同時，其他地方的墻厚需要維持在160mm左右。在開展設計作業時，若是建筑工程項目的情況較為特殊，則需要使用概念設計分析，同時對墻肢軸壓的比值進行充分、有效的控制，一方面，提升建筑墻體的整體連結，另一方面，降低墻的實際厚度。在開展剪力墻結構設計作業時，應當使剪力墻結構具有一定的延性，從而防止脆性出現剪切破壞情況。如在短肢剪力墻結構中，其抗震等級根據規定應當有所提高，剪力墻住宅中，填充墻的厚度一般為200mm，相應的剪力墻厚度也應取200mm，這樣才能使得剪力墻平面外的剛度得到保證，以防止結構在偏心荷載的情況下出現屈曲失穩的情況。

（四）剪力墻中大墻肢處理

大墻肢的長度與數量都具備更好的承受能力來容納樓層剪力。但是大墻肢也存在抗震性差的弱點，為了提高大墻肢的抗震性能，可以選擇以下幾種方式：①分解長墻肢。具體方法就是開挖施工洞，堆砌填充墻;②當施工的項目不方便在施工時開挖施工洞的時候，可以選擇在施工過程中開挖，但還要選擇混凝土墻。此種方法雖然也可行，只是提高了配筋量的使用，增加了成本。剪力墻本身的結構狀態是細高狀的，但是為了充分發揮其延展性能，提高在脆性環境下剪力墻的質量，通常會被彎曲成延性剪力墻。當墻段長度太短時，其承受彎曲力后所形成的裂縫也會比較窄，這時墻體配筋的支撐能力就開始顯現出來。

三、 結語

綜上所述，剪力墻結構設計直接影響到建筑整體安全性和工程經濟性。因此，在實際工作中有必要對剪力墻結構受力、性能和不同構件間的相互作用進行深入了解，從實際入手對設計進行不斷改進和優化，實現預期設計目標，在保證結構安全性及各項性能的基礎上，降低工程造價，提高經濟效益。

參考文獻：

[1]黎鉅宏.民用建筑結構設計中剪力墻結構設計分析[J].四川建材，2018（8）.

[2]吳杰.建筑結構設計中剪力墻結構設計分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019（6）.

作者簡介：賈洋，劉廣志，葉縣昆陽建筑安裝有限公司。