建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用探究

許 濤

（安徽金江建筑規(guī)劃設計有限公司，安徽 合肥 230000）

伴隨我國科技不斷發(fā)展，人們對于建筑空間的使用同時也提出更高要求，高層建筑逐漸增多，剪力墻結構設計的應用也愈加普遍。剪力墻自身擁有諸如施工快捷、高強度與剛度、結構抗震性能佳等優(yōu)勢，能夠對不同建筑特別是高層結構的強度與穩(wěn)定性的要求充分滿足，因此，在現(xiàn)今我國建筑結構設計中，剪力墻的應用已經(jīng)成為不可或缺的一部分。

1 剪力墻結構概述

剪力墻泛指房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載和建筑豎向荷載（重力）的墻體，防止結構剪切（受剪）破壞，又稱抗震墻，一般為鋼筋混凝土，其結構體系能夠為建筑結構自身兼顧性能與穩(wěn)定性提供保障。因此，結構設計中對于其受力體系應予以更大重視力度，通過對鋼筋混凝土等材料合理應用，促使其結構堅固性得到有效提升，從而令建筑結構設計性能要求得到充分滿足。

剪力墻結構主要是由鋼筋混凝土墻板結構取代傳統(tǒng)的建筑框架結構，具有更高的側向剛度，從而對建筑結構所受水平力形成更好制約，提高對建筑豎向荷載抗力限值。經(jīng)過諸多實踐表明，剪力墻結構自身有效性優(yōu)劣對于建筑水平方向荷載能力、水平力、結構屬性等方面控制有著最為直接的影響。在通常情況下，剪力墻結構自身具備一定抗震性，因此其能夠在建筑結構設計當中得以廣泛應用［1］。

因此，在對其結構設計階段當中，設計師需合理布置結構體系，并嚴格遵守結構受力途徑與相關剛度分配比例等開展設計工作。

2 剪力墻結構優(yōu)缺點與分類

2.1 優(yōu)缺點

因普通剪力墻要求墻長必須大于8倍墻厚，具有較大的側向剛度，故而能夠令建筑結構強度與抗震能力得到有效提升，同時保證建筑整體安全穩(wěn)定性［2］。雖然剪力墻自身擁有顯著優(yōu)點，但其自身也有不可忽略的劣勢，例如剪力墻的間距不能過大，其平面布置不夠靈活，特別是針對較大空間設計時，剪力墻的應用會因其抗震受力間距限制而無法滿足大空間要求；其次建筑抗震設計中剪力墻自身強度受壓達到一定限值后便無法繼續(xù)增加，反而成下降趨勢，這點也要足夠重視。

2.2 分類

剪力墻結構可分為整體墻、聯(lián)肢墻、框支剪力墻和壁式框架剪力墻。其中，整體墻是指沒有門窗洞口或只有少量很小的洞口（可忽略不計），窗洞口的面積之和不超過剪力墻側面積的15%，且洞口間凈距及孔洞至墻邊的凈距大于洞口長邊尺寸。

聯(lián)肢墻是指剪力墻上開有一列或多列尺寸較大的洞口，相當于通過洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢，其類型結構通常是在剪力墻墻體開洞較多或洞口成列狀排列時應用，剪力墻彎矩圖處同樣不會出現(xiàn)反彎等異常情況，但是其梁連接處會有較大發(fā)生突變幾率。

框支剪力墻是指為了獲得較大底層空間而采用框架結構支撐上部剪力墻結構的剪力墻體系，具有底部剛度較弱，地震側移大，變形大等特點。

壁式框架剪力墻是指開洞較大，使得墻肢剛度較弱、連梁剛度相對較強時的受力特性已接近框架的剪力墻體系，這一類型剪力墻墻體具有較大開洞，并且其肢線自身剛度與墻體梁連接處剛度接近，其在通常情況下會伴有諸多異常狀況，其中以樓層處彎矩圖點突變極為顯著，其反彎點也同樣會在大部分樓層當中顯現(xiàn)。

3 剪力墻結構在建筑結構設計當中的應用

3.1 剪力墻結構底部加強部位高度

根據(jù)相關規(guī)定，在建筑結構設計當中，剪力墻結構底部加強部位高度可取墻肢總共體高度的八分之一與底部二層的二者較大值，并且高度不能超高15cm，如若建筑剪力墻結構與室內(nèi)為高度差異為0.6m，便需在剪力墻底部加強部位高度增加為：依照成熟計算增加二層，按照高度計算，不得大于（28-0.6）/8=3.425m這一范圍之內(nèi)。除此之外，根據(jù)相關規(guī)范要求，建筑剪力墻結構底部加強部位高度取決于建筑高度和形式，針對低于七層的多層建筑這一高度規(guī)定可能存有較小偏差。另外，由于出自對建筑剪力墻結構底部截面受到重力荷載作用下軸壓比的考慮，其高度通常不會大于0.3，根據(jù)建筑結構設計相關規(guī)范標準剪力墻結構邊緣構件可根據(jù)實際要求進行配筋，其配筋率最小限度不能低于0.25%。基于上述內(nèi)容得出，在剪力墻結構設計過程當中，剪力墻結構底部加強部位高度應取建筑底部二層為最佳，從經(jīng)濟性亦或其自身功能角度上來看，二者之間皆無過大差異。

3.2 剪力墻結構約束邊緣構件設計

剪力墻結構約束邊緣構件長度、配箍特性值、鋼筋縱向配筋方位、鋼筋縱向最小配筋率，應取其長度范圍內(nèi)部陰影部分箍筋最小直徑與最大間距值，在相關規(guī)定當中明確指出，在建筑結構設計過程中，其設計需簡單明了，易執(zhí)行。然而，在剪力強結構約束邊緣構件長度范圍陰影外部分，箍筋或拉筋是否應與陰影部分箍筋間距保持一致，其縱向又如何配筋卻尚未發(fā)布明確相關規(guī)定。因此，在建筑結構設計過程中，剪力墻約束邊緣構件長度氛圍非陰影部分箍筋與拉筋應采用以下方式。在設置箍筋，拉筋，箍肋縱向間距時，其間距不能大于間距分別為100mm與150mm，即為陰影部分與箍筋間距一致。

3.3 剪力墻結構的形式數(shù)量設計

在剪力墻結構的形式設計時，需要注意的是應慎重選擇一些短肢結構，這種短肢剪力墻雖然具有良好的靈活性，建筑結構易于布置，但其本身的抗震性能不夠良好，盡管減輕了工程建筑的重量，但不能夠有效保證工程項目的安全穩(wěn)定性，因而設計時需要對其進行著重考慮和合理化應用。同時，短肢剪力墻結構在具體設計過程中需要體現(xiàn)出較強的針對性和個性化特點，尤其是在優(yōu)化相應高層建筑的抗震性方面，更是需要以實際項目為出發(fā)點，避免僅僅根據(jù)規(guī)范標準進行設計處理。具體到抗震性能的優(yōu)化中，在短肢剪力墻結構的處理上還需要關注到各個參數(shù)的合理設置，比如地震傾覆力矩就需要充分考慮，確保整體結構具備更強的穩(wěn)定性。在剪力墻結構數(shù)量設計時，需要注意的是剪力墻并非越多越好，數(shù)量較多反而會可能對工程結構本身產(chǎn)生一定的不良影響。因此需要結合實際情況，根據(jù)工程建筑項目要求的承載力和抗震能力，設計合適的剪力墻數(shù)量，最終達到剪力墻的穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結語

綜合上文所述，通過對剪力墻結構深入探究，不難發(fā)現(xiàn)，剪力墻因其自身優(yōu)勢與廣泛適用范圍，其在建筑行業(yè)當中受到人們廣泛歡迎與應用，但是，現(xiàn)階段剪力墻自身結構作用尚未得到最大化充分發(fā)揮，對于建筑質(zhì)量的保障也尚未達到最佳程度，若想切實將其自身能效得以實現(xiàn)，現(xiàn)需相關工作人員在剪力墻結構設計過程當中對其加以精密計算，最大限度減少誤差。從而在促使其為建筑安全穩(wěn)定提供保障的同時，取得突破性成就。