剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

史祥

（甘肅省慶陽市建筑設(shè)計院 甘肅慶陽 745000）

剪力墻結(jié)構(gòu)擁有抗震能力強、用鋼量小和抗側(cè)剛度大等優(yōu)勢，因此剪力墻結(jié)構(gòu)成為我國建筑結(jié)構(gòu)的主要形式之一。在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時要更加科學(xué)，只有這樣才能夠保障剪力墻結(jié)構(gòu)是合理完善的，進而增強建筑的安全性，滿足現(xiàn)代社會對于建筑的高要求。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)的概述及分類

1.1 剪力墻的結(jié)構(gòu)

剪力墻即是在建筑結(jié)構(gòu)中主要承載水平力的墻體，剪力墻又可以稱為抗震墻、抗風墻或結(jié)構(gòu)墻。剪力墻的主要作用是為了建筑的穩(wěn)定性，承載不同作用所產(chǎn)生的內(nèi)力，保障建筑的安全性和可靠度。因此，剪力墻的建筑材料是相對硬度較強的鋼筋混凝土。建筑中還有一些類似的混合結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)等，但由于剪力墻結(jié)構(gòu)有抗震性強、用鋼量小、抗側(cè)剛度大等優(yōu)勢，在現(xiàn)今的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用更為廣泛也更受歡迎。簡而言之，剪力墻結(jié)構(gòu)的主要用料是鋼筋混凝土，剪力墻結(jié)構(gòu)的主要目的是為了承載不同原因所產(chǎn)生的力，使建筑安全性更高。剪力墻結(jié)構(gòu)主要是豎向的鋼筋混凝土墻板，在建筑領(lǐng)域中成為剪力墻結(jié)構(gòu)，也是各個建筑物中不可缺少的結(jié)構(gòu)[1]。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體開洞的大小和是否開洞大致可分為幾類：①實體墻。實體墻是剪力墻結(jié)構(gòu)中唯一一個墻體沒有開洞的剪力墻。這種實體墻也有一部分開洞，但是開洞的面積＜15%，這種剪力墻如果變形一般為彎曲型。墻體的彎矩圖處并不會發(fā)生反彎和突變的現(xiàn)象，通常情況下墻體的承載能力較強。②整體上小開口的剪力墻。顧名思義，這種剪力墻是開洞的，開洞的面積相對來說還是比較小的，但是會＞15%，整個剪力墻在發(fā)生形變的時候會變?yōu)閺澢停w墻面高度上一般不會有反彎點，但彎矩圖的主要位置會發(fā)生突變。③雙肢或多肢剪力墻。這種剪力墻的開口面積較大，或者洞口的分布成列。這種剪力墻的彎矩圖處雖然不會發(fā)生任何的異常突變，但其受力特點和整體上小開口剪力墻極其相似，除了彎矩圖處不同外，其他都是相似的。④還與一種是壁式框架剪力墻。這種剪力墻的墻體開洞面積很大，連梁線的剛度與墻肢線的剛度是比較接近的，這種剪力墻受力形變時會為剪切形，通常情況下會出現(xiàn)反彎點，而且彎矩圖處也會發(fā)生突變，壁式框架剪力墻的受力特點與框架結(jié)構(gòu)相近。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計宗旨

2.1 剪力系數(shù)調(diào)整原則

在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，要保證樓層之間的最小剪力系數(shù)。為了建筑物能最大程度地承受力，減輕自身建筑重量增強其抗震性和安全性，要在保證建筑規(guī)范的前提下盡量控制剪力墻的數(shù)量。并且，在此基礎(chǔ)上運用科學(xué)的方法使剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向承載力和剛度更加合理。建筑樓層相互之間的最小剪力系數(shù)能更加合理的調(diào)整，工程本身成本會大大減小。

2.2 比例調(diào)整原則

在設(shè)計建筑物的過程中，要合理布置剪力墻，如果豎向的剪力墻數(shù)量超出范圍，那么剪力墻剪重也會隨之增加，這種剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計時非常不合理的。因為這種設(shè)計方式會導(dǎo)致樓層之間的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形，而且發(fā)生形變的程度和力度都會比較大，同時對于建筑樓層之間的位移需要也不能滿足。故而在剪力墻的設(shè)計中要根據(jù)建筑的位移需求來進行相應(yīng)的比例調(diào)整，以此來減小樓層之間的形變[2]。

2.3 連梁超限調(diào)整原則

對剪力墻結(jié)構(gòu)的進行設(shè)計時會發(fā)現(xiàn)，如若剪力墻的實際跨高比例＜2.5，就有可能會出現(xiàn)剪力墻的彎矩超過規(guī)定限度的現(xiàn)象。所以在對剪力墻進行設(shè)計時，一定要遵從這一原則。而且連梁與剪力墻的跨高并不是越大越好。所以在對剪力墻進行設(shè)計時，可采用水平縫形成雙連梁或多連梁來保證結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，還要注意調(diào)整連梁的超限。這樣在保障建筑施工質(zhì)量的同時縮減了施工成本。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計重點

3.1 剪力墻數(shù)量的控制

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計是為了承受各個原因所產(chǎn)生的力，以保障建筑的穩(wěn)定性。剪力墻對于建筑來說是必不可少的，但剪力墻也不是越多越好的。在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的時候為了減少建筑的重量進一步的提升建筑安全性，也要嚴格地控制剪力墻的數(shù)量。剪力墻的數(shù)量過多會導(dǎo)致建筑本身重量過重，從而適得其反。剪力墻在設(shè)計時最好要雙向布置.分布對稱、排列均勻、數(shù)量適中。

3.2 剪力墻的平面布置

剪力墻的建筑材料是鋼筋混凝土，所以剪力墻要嚴格的按照水平軸線來進行設(shè)計。在剪力墻的平面分布設(shè)計上，剪力墻本身也一定要對稱，剪力墻的對稱能夠保障剪力墻的剛度中心與質(zhì)量中心是一致的。同時還能夠降低剪力墻扭矩現(xiàn)象的發(fā)生。另外在設(shè)計時要考慮到剪力墻的主要目的，如果是主要為了抗震所建立的剪力墻就一定要避免單一方向的平面布置方法，否則剪力墻的抗震效果會大打折扣。為了能夠有效地減少建筑成本并且提高建筑綜合質(zhì)量，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，剪力墻的抗側(cè)力的剛度不適合過大。如果剪力墻的抗側(cè)力過大就會導(dǎo)致墻體自身的重量過大。所以剪力墻的側(cè)向剛度一定要適中，可以運用公式來計算，得出準確的數(shù)字，這樣才能夠使剪力墻的設(shè)計更加合理。

3.3 剪力墻墻肢截面最小厚度的要求

建筑行業(yè)對于剪力墻的墻肢界面厚度有著嚴格的規(guī)定，規(guī)定了厚度的最小數(shù)值。短肢剪力墻厚度最薄應(yīng)≥0.18m，而且底部加強的部分應(yīng)≥0.20m。所以在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時也要更嚴格地考慮其厚度，使厚度符合規(guī)范數(shù)值，進而保障建筑的整體質(zhì)量。

3.4 剪力墻連梁材料的把控

連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)中非常重要的一部分。連梁在建筑中是關(guān)鍵構(gòu)件，也是主要的耗能構(gòu)件，連梁能夠增強剪力墻結(jié)構(gòu)的延性、剛度和抗震能力。因此在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，要計算好連梁的應(yīng)有承重力，要保證連梁的彎曲破壞在剪切破壞之前，以此來確保結(jié)構(gòu)的安全性。在選擇連梁的建筑材料時也要嚴格按照建筑行業(yè)業(yè)內(nèi)標準，選用最科學(xué)合理的鋼筋，這樣才能使建筑更加穩(wěn)固，避免安全隱患的發(fā)生。

3.5 剪力墻墻身建筑材料的分析

剪力墻的配筋在豎向和橫向的墻體上應(yīng)≥0.2%，此標準的制定是根據(jù)嚴密的計算得出的，抗震指標可達到Ⅳ級。若想進一步增強建筑的抗震性，可適當增加配筋率，提高剪力墻的堅固性和抗震能力。

3.6 剪力墻邊緣構(gòu)件的完善

剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計對于剪力墻整體設(shè)計來說也是要點之一。邊緣構(gòu)件完善可以使整體剪力墻更加有延性，同時能夠很大程度上避免水平位移問題的產(chǎn)生，提升剪力墻的抗剪能力。對于剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計，要根據(jù)建筑的實際情況進行合理的調(diào)整和完善，從而使建筑物的安全性更高。

4 結(jié)束語

綜上所述，剪力墻結(jié)構(gòu)的使用在我國建筑行業(yè)中越來越廣泛。不僅因為剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗側(cè)剛度大的優(yōu)勢，也因為其抗震效果較好，而且空間效果極佳。剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，使建筑更加穩(wěn)定、更加安全，所以在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，一定要嚴格遵循設(shè)計原則，緊抓設(shè)計要點，讓剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中發(fā)揮更大的價值與作用。而且設(shè)計人員可更充分地發(fā)揮自身的創(chuàng)新能力，不斷地對剪力墻結(jié)構(gòu)進行調(diào)整和完善，促進我國建筑行業(yè)更好發(fā)展。

[1]張震.框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計與研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2011.

[2]田琦.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中華建設(shè)，2013（03）：102～103.