建筑結構設計中剪力墻結構的應用探析

卓振偉

摘要：剪力墻結構作為一種良好的建筑結構，其應用優(yōu)點非常多，應用也越來越廣泛，鑒于此，本文討論了建筑結構設計中剪力墻結構的應用。

關鍵詞：建筑工程；結構設計；剪力墻；應用

前言

剪力墻結構的主要作用就是承擔由于地震或者風荷載造成的水平荷載，剪力墻結構大大提升了建筑設計的質量以及美觀程度，因此其目前已經應用在越來越多的建筑中。

1 建筑剪力墻結構的概述

1.1 剪力墻結構的簡述

通過采用鋼筋混凝土板進行搭建，可以承受縱、橫、斜向帶來的荷載，能夠有效阻擋較大的沖擊力，接受的破壞力大，有效防止結構剪切破壞的堅固墻體，其又被稱為抗風強、抗震墻或是結構墻。剪力墻又包括平面剪力墻與筒體剪力墻，在鋼筋混凝土框架結構、升板結構、無梁樓蓋中所應用的就是平面剪力墻，它的作用主要表現(xiàn)為增加結構的穩(wěn)定性、剛強度與抗倒塌；在高層的建筑樓或是懸掛結構的建筑通常會應用筒體剪力墻結構，相對平面剪力墻來說，其所受的水平荷載更大。

1.2 剪力墻結構設計要求

從眾多的建筑結構設中分析，結構大部分都包含有剪力墻的結構，由于其總體性能優(yōu)秀，才會應用到建筑建設中，在應用的同時設計方應當依照剪力墻結構設計的定性要求進行科學設計，才能保證建筑結構的穩(wěn)定性，才可以體現(xiàn)建筑物的質量與藝術風格。首先，剪力墻的高度往往比寬度要大好幾倍乃至幾十倍，相比起來會非常明顯，墻體可以作為擋板或者是支撐的一部分，它主要會受到水平力和縱向力的作用，另外還有彎矩力，要考慮到其寬度與高度的比例，結合到建筑物體的覆蓋范圍和加蓋高度所產生的荷載，需要滿足墻體的彈性以及非彈性的相關要求，或者是墻體延伸程度是否可以足夠的控制；其次對剪力墻的橫縱荷載力的估算，對翼墻與剪力墻距離的取值必須要根據(jù)門窗與洞口的翼緣寬度來計算準確的數(shù)據(jù)，設計結構合、數(shù)據(jù)準確理的剪力墻結構。

2 建筑工程剪力墻結構設計原則

2.1 注重超限的調整

在對剪力墻結構的連梁進行設計時，應當確保其連梁跨高比可在2.5之上，從而防止剪力超出要求或者是彎矩過大等問題發(fā)生。若是連梁結構的跨高不小于5，則一定要根據(jù)框架梁的標準要求開展結構設計工作，同時避免折減框架梁的剛度。另外若是框架梁結構的跨高比維持在5～6左右，需要合理的折減該結構的剛度，從而避免發(fā)生剪力超限或者是彎矩超出等問題。通過科學的調整已經優(yōu)化剪力墻結構的連梁超限，能夠有效降低建筑項目的成本造價。

2.2 注重平面內的搭接

由于剪力墻結構所具有的特殊性，這就使得在同一平面剪力墻結構所需要承擔的承載力以及剛度相對較大，同時導致平面外的承載力以及剛度逐漸減弱。若是直接連接有平面外的梁體結構以及剪力墻，則會導致墻肢平面外彎矩逐漸提升。然而大多建筑設計，均會忽視墻的平面外剛度以及承載力大小的驗算，從而導致墻體受力情況出現(xiàn)計算不足這一情況，導致安全隱患、問題出現(xiàn)。所以在開展剪力墻結構設計作業(yè)的過程匯總，需要有效的防止平面外的連接情況，若是不能夠避免，則需要根據(jù)相關規(guī)定要求使用有效的加固手段，從而提升剪力墻平面外的穩(wěn)固性以及安全性。

2.3 注重墻體受力情況

在開展剪力墻結構設計工作時，設計人員必須深入的探究墻體結構的具體受力情況。這是由于墻體屬于平面構件，所以其不僅需要承受彎矩以及水平方向的剪力，同時還需要承受豎向壓力。所以在設計剪力墻結構時，一定要深入的探究剪力墻的具體受力情況，從而一方面保證墻體的強度；另一方面提升墻體的實際使用效果。

3 建筑結構設計中剪力墻結構的應用

3.1 剪力墻結構的定位

平面的布置控制工作沒有做好，導致平面不夠均勻或者對稱不接近標準狀態(tài)，就會使得剪力墻的結構剛強度與力作用就重合偏差大，容易導致彎矩現(xiàn)象，墻體扭矩的狀況，因此，剪力墻的定位需要按照估算好的數(shù)值，劃線定位，保持平面的均勻與對稱在標準范圍，同時，內外墻體需要直通，墻體直截面保持簡且有規(guī)則。

3.2 剪力墻的平面布置

在設計剪力墻結構的過程中，需要科學開展其平面布置工作，一般需遵循對稱原則，使得墻面結構的重心以及剛度可以充分、完美結合，從而將減少誤差問題的發(fā)生，使得剪力墻結構所受到的各種作用力能夠達到平衡狀態(tài)。在開展設計工作時，還應當沿著主軸方向，同時順著雙重或者是多重方向開展剪力墻結構平面布置、設計工作。為了保證剪力墻結構抗震設計工作的有效性以及科學性，需要減少單向墻設計的出現(xiàn)。另外為了提升建筑工程項目的安全性能與其建設質量，同時降低施工作業(yè)成本，還應當減弱墻體側抗力所具有的剛度，這是由于若是其剛度提升或者是過大，可能會導致墻體重力逐漸的提升，導致剪力墻結構所具有的框架以及支撐作用得不到充分發(fā)揮。在開展剪力墻結構剛度設計工作時，一般需使用如下公式，也就是T=（0.05-0.06）n，其中n指的是建筑物所具有的樓層數(shù)。

3.3 剪力墻直截面厚度

由于剪力墻結構被廣泛長期應用的情況，建筑業(yè)結合建筑物建設的要求，對其作出了有關規(guī)范，按照標準的數(shù)據(jù)范圍來設計剪力墻的結構，構建規(guī)范性的建筑墻體，按照標準的數(shù)據(jù)不但可以減少材料的浪費，而且還可以保持墻體的穩(wěn)定性與堅硬度，剪力墻的底部厚度不可以小于0.2m，底部以上的部位不可以小于0.18，整體保持均勻。

3.4 剪力墻的設計長度

在確定墻肢長度時，通常來說剪力墻結構墻肢截面所具有的高度相當于其墻肢的長度。一般來說，剪力墻結構墻肢長度需要維持在8m以內。另外在開展剪力墻結構設計作業(yè)時，應當使剪力墻結構具有一定的延性，從而防止脆性出現(xiàn)剪切破壞情況。對于高剪力墻結構，同時其高寬比超過2，則設計人員可以將其設置為具有彎曲破壞情況的延性剪力墻結構。另外由于部分墻體長度相對較高，所以為了使得墻體的高寬比值能夠維持在2以上，可通過開設洞口等手段，使得長墻形成長度相對較小，同時均勻布設的連肢墻，同時將其洞口設置為約束彎矩比相對較小的弱連梁結構。

3.5 剪力墻連梁結構設計

通常應當對連梁結構剛度施以適當?shù)恼蹨p處理。因為連梁結構所具有的跨高比相對較小，同時和連梁結構所相連的墻肢結構存在大剛度等情況，導致連梁結構由于受到水平力的作用，進而在出現(xiàn)屈服情況時發(fā)生梁端開裂情況。所以在開展剪力墻整體結構設計計算工作中，應當對連梁結構剛度施以折減處理。然而相關規(guī)定中說明，若是建筑結構構件都選擇彈性剛度大小來參與整體分析，然而在進行抗震設計工作時，會導致剪力墻結構所具有的連梁剛度不超過墻肢剛度，進而導致剪力墻結構需要承擔過大的剪力以及彎矩，從而導致配筋設計的難度大大提升。所以在忽視剪力墻結構所具有的豎向荷載的情況下，可以通過減少剛度，來使得內力可以被轉移到剪力墻結構的墻體上。一般可以在設防烈度低的情況下，適當降低折減，比如說在6、7度的情況下，取0.7，同時在設防裂度高的情況下，適當多折減，比如說在8、9度的情況下，選擇取0.5，然而折減系數(shù)仍握標準，自覺提高節(jié)能的意識，需要在0.5以上，從而使連梁結構具有承受豎向荷載的作用。

3.6 剪力墻邊緣構件設計

剪力墻是有各種建筑材料和構件來構建的，如果缺少某部分的構件或者是材料的話，就會為建筑整體埋下了安全隱患。邊緣構件是剪力墻不可劃缺的組成部件，它起到延伸、加固、連接的作用，防止剪力墻在水平的方向發(fā)生位移，促進剪力墻整體的抗剪切破壞力的提升，構件一般是端柱、暗柱。因此，在設計到邊緣構件是應當考慮到實際的情況。

3.7 剪力墻的鋼筋布置

在四級抗震的數(shù)據(jù)指標上，剪力墻的水平與垂直面鋼筋的配比率不可以低于0.2%，四級以上的鋼筋配比率不可以低于0.25%，確保墻體的抗震能力與剛硬程度。

3.8 剪力墻的整體設計

為了保證剪力墻在建筑上起到標準性或者更優(yōu)越的作用，在設計剪力墻結構時應從剪力墻的抗震性能考慮，根據(jù)當?shù)氐牡卣饛姸?、故障爆炸力度、較強的物體碰撞力來分析；其次是剪力墻的持久性，荷載的承受壽命；恰當?shù)膱杂捕?，堅硬度要和抗震性能結合，推算更好的數(shù)據(jù)，進行構建；最后考慮的是剪力墻的藝術性質，人們除了追求物質的情況下，最后會考慮到精神享受，具有一定設計意義的剪力墻結構，會比普通的剪力墻又更大的消費市場。

4 結語

在建筑工程之中，剪力墻結構得以廣泛應用，剪力墻結構是時代建筑物崛起的關鍵技術，其抗震性以及抗側剛度都比較強，設計人員在進行設計工作時，必須全面考慮，以確保建筑良好的功能以及安全。