建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

李淑娟

摘 ?要：剪力墻結構是目前建筑施工領域中非常普遍的一種結構設計方式，其能夠有效提升整個建筑物框架結構的穩定性與安全性，對建筑綜合施工質量問題的影響非常顯著。目前來看，剪力墻結構的應用技術已經相對成熟，剪力墻結構設計及施工研究也在不斷增多。對此，為進一步提高建筑結構施工綜合水平，簡要分析建筑結構設計中剪力墻結構的運用，希望可以為建筑施工提供幫助。

關鍵詞：結構設計;剪力墻結構;結構位置

引言

剪力墻結構作為目前建筑工程結構設計中較常使用的形式，具有抗側剛度大、抗震性好等特征，尤其是對于現階段的高層建筑來說，剪力墻結構的運用能夠確保建筑的穩定性和安全性，提高建筑的實用價值。本文就重點對建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用加以說明，希望可改善建筑結構設計水平，豐富建筑實用性能。

1剪力墻結構的基本概念

建筑結構設計中的剪力墻結構是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，承受著豎向壓力和其平面作用下的水平剪力的雙重力量。剪力墻的寬度和高度較大，但厚度相對較小，這使得剪力墻具備幾何特性以及不同于其他結構的受力特征。由于剪力墻厚度較小，相當于板的厚度，所以如果單獨使用，在地震災害下，很容易因剛度不足引起結構變形、斷裂等問題。所以在設計過程中，除要考慮增大剪力墻剛度外，還需對彈性變形能力和抗震性進行綜合分析，合理設計結構種類和規模，確保結構的穩定性、安全性。通常情況下，剪力墻結構設計以延性彎曲型為主。

2剪力墻結構設計分類

2.1整體墻

剪力墻結構自身具有較強的穩定性，而且抗拉和抗壓能力都比較強，整體墻孔洞比較大，但是數量少，部分墻體上并沒有設置孔洞，從受力方向上來看屬于豎向受力的情況。從水平結構來看，較大的荷載會使剪力墻的高度和寬度擴大，導致墻體界面出現變形的情況。整體墻截面雖然可能會出現變形，但是仍然是符合剪力墻標準的，墻體正面在應力的影響下形成線性分布，使墻體始終保持安全性和穩定性。

2.2小開口墻

小開口墻也是剪力墻結構中比較常用的一種模式，剪力墻的孔洞面積如果不斷變大的情況下就會形成小開口墻。從墻體的水平結構來看，荷載的壓力會導致小開口剪力墻結構受到影響，使得墻體截面存在正應力，而這些正應力的分布呈現規范性，屬于偏離直線分布。這種力的分布方式，會使剪力墻的局部彎應力與主應力之間互相疊加，如果這種疊加力不產生反彎點的情況下，小開口剪力墻形成。

2.3聯肢墻

聯肢墻與小開口墻相似，都是孔洞比較大的墻體，如果開孔連接位置強度比墻肢小時，水平荷載將導致剪力墻連接位置出現反彎點的情況。這種結構中每個墻肢都是獨立的個體，并獨立發揮作用。而這些獨立的墻肢個體進行連接就會形成剪力墻，這種剪力墻也被稱為聯肢墻。

2.4壁式框架墻

建筑剪力墻中孔洞最大的墻體為壁式框架剪力墻，墻體的孔洞越大，墻肢的獨立性越強，如果孔洞連接位置強度遠遠超出墻肢時，剪力墻的受力情況也會發生變化。壁式框架墻與框架結構墻體具有相似性，在負荷的情況下截面會出現彎矩的情況，而且建筑內墻還可能會引起比較多的反彎情況。

3建筑設計剪力墻結構設計的應用策略

3.1剪力墻的規劃布置

在剪力墻結構設計中，需要參照空間特點展開合理布局，一般情況下，如果是高層建筑，會采用雙向剪力墻結構，確保兩側剪力墻剛度的均衡性，減少水平位移的產生，避免剪力墻在外界荷載作用下出現扭轉，提高建筑結構的穩定性。剪力墻的水平地震作用力較大，自振周期短，結構本身穩定性很容易受到影響。所以在設計過程中，需考慮到力的平衡，可通過減小剪力墻厚度，或者增加剪力墻之間的間距，來降低水平地震作用力帶來的影響，防止位移、斷裂等問題的出現。同時上述操作也能夠降低剪力墻自重，削弱建筑結構承擔荷載。如果剪力墻設計中存在較大洞口，洞口位置要保證在一條線上。考慮到墻體結構受力情況，應展開應力的科學劃分，確保兩者均衡性、對稱性。底部結構如果設置框架支撐層，落地剪力墻的數量要在上部剪力墻數量的一半以上。剪力墻設計中，需充分考慮抗震性能要求，避免樓板平面等結構因變形發生危險。

3.2確定剪力墻墻肢長度

確定剪力墻墻肢長度時，首先應考慮滿足建筑功能的要求，其次是剪力墻墻肢長度不能太長也不能太短，確定原則是，盡可能布置長墻，少布置短墻。當墻肢長度很長時，受彎后產生的裂縫寬度會較大，墻體的配筋容易拉斷，因此墻段的長度不應過大，墻肢長度宜控制在8m以內;當墻肢長度很短時，可能形成短肢剪力墻，短支剪力墻的出現可能會導致多樓層出現反彎點，受力發生改變，逐漸接近異形柱的狀態，抗震性能較差。所以為保障建筑的安全性，不會將其應用在地震區域內，且不得采用全短肢的剪力墻的結構。

3.3剪力墻連續梁方案

連續梁指的是剪力墻中連接墻肢結構的梁，具有跨高比小、連接墻肢剛度大等特點。連續梁除起到連接作用外，還具有較為明顯的支撐作用，能夠有效抵抗地震荷載、風荷載帶來的影響，一旦連續梁結構出現問題，建筑結構也將受到較大影響。所以在設計中需結合實際情況，合理設計連續梁施工方案，增大其剛度，保障結構的穩定性。在工程實際設計中，剪力墻連續梁的設計宜按“強墻肢弱連續梁”原則進行抗震設計，為了提高連續梁的延性，通常情況是對于跨高比較小的連續梁內宜設置交叉斜筋，交叉斜筋的走向與主拉應力的走向一致，目的是抵抗彎剪作用下主拉應力的變化，從而控制應力變化產生的裂縫問題。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相較于傳統配筋連續梁具有更大優勢，在提高剪力墻結構質量，增強建筑結構整體性和穩定性上起到了顯著作用。

3.4剪力墻墻體配筋的合理設置

在剪力墻結構中鋼筋使用量較大，因此合理配置剪力墻鋼筋是結構設計人員應該考慮的重要問題之一，通常情況下，墻體配筋是根據結構計算得來的，但部分墻配筋是按照規范規定確定的，在剪力墻墻身配筋過程中建議在滿足結構計算的前提下，將墻體的水平、豎向分布鋼筋分別按墻體的外側、內側進行配筋設計，這樣既滿足墻體承載力的要求，又能降低鋼材的用量，從而實現節約鋼筋材料的目的。

3.5合理確定剪力墻結構邊緣構件

剪力墻布置完成后合理確定剪力墻邊緣構件顯得尤為重要。設置剪力墻邊緣構件目的是為了增加墻體的延性，增大耗能能力，從而進一步降低其他結構構件的抗震需求。剪力墻邊緣構件一般指的是剪力墻中的暗柱或者端柱，暗柱一般位于墻肢平面的端部、轉角以及剪力墻開較大洞口后洞口兩邊位置。在剪力墻中設置邊緣構件，既可提高墻體的承載力，又能提高墻體的延性。

結語

綜上所述，建筑剪力墻的設計中存在多種剪力墻形式，不同剪力墻的應用工程存在一定的區別，因此需要結合具體工程情況選擇合理的剪力墻。同時在剪力墻設計和施工中需要做好剪力墻位置、彎矩、延伸以及厚度等方面的處理，并做好人員的培訓工作，保證剪力墻設計和施工的合理性。

參考文獻

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