房屋建筑結構設計中剪力墻設計要點

蘇紅江

摘 要：由于剪力墻具有很高的穩(wěn)定性和抗震性，目前剪力墻結構在高層建筑中應用較為普遍。基于此，文章主要對房屋建筑結構設計中剪力墻設計要點進行了簡要分析，以供參考。

關鍵詞：建筑結構；設計；剪力墻

1 引言

建筑工程結構設計中最重要的要求是結構穩(wěn)定、建筑安全，而對于建筑結構設計來說，剪力墻結構設計的可靠性以及布置合理性是整個建筑工程項目中的最主要基礎。剪力墻結構設計的抗震性能好以及抗側剛度大的特點使得其在建筑設計中應用廣泛，但是隨著公眾對建筑結構的要求越來越高，剪力墻的結構設計也出現(xiàn)一些問題。因此，對于剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析是很有必要的。

2 房屋建筑剪力墻結構概述

剪力墻結構廣泛應用于我國高層建筑結構中，它主要是通過混凝土和鋼筋整體澆筑，通過兩者的咬合能力形成整體的鋼筋混凝土抗側墻，以滿足整個建筑的承載能力。剪力墻結構作為整體建筑的承重構件，要契合建筑的整體布局，滿足建筑的平面要求，還應具有抗震、抗風、承重的能力。高層建筑的剪力墻既能作為結構的抗側力構件，也能充當建筑的分隔墻體，這樣使得建筑物內部的活動空間變得更整潔，房屋使用者可以最大限度地根據(jù)自己的要求對內部空間進行設計，滿足自身需求。

建筑剪力墻結構的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：①擁有很好的穩(wěn)定性、強度和抗側力性能，承受水平和垂直荷載的能力強；②抗脆性強，具有延性變形和彎曲變形功能；③以鋼筋混凝土為原料，成本相對較低；④完美替代傳統(tǒng)承重系統(tǒng)，所需空間小，降低建筑物的空間局限性。需要注意的是，高層建筑在遇到地震時會產生反震力，地震震級越大，反震力越強，整體安全性隨之降低。另外剪力墻結構的建筑物靈敏度較低，對空間間距的限制，不適用于大型跨度的建筑。

3 房屋建筑結構設計中剪力墻設計原則

3.1 剪力系數(shù)調整原則

在設計剪力墻結構時，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上下層的剪力墻的數(shù)量，避免剛度突變。并且，在此基礎上運用科學的方法使剪力墻結構的側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)能更加合理的調整，工程本身成本會大大減小。

3.2 剛度均勻原則

在設計建筑物的過程中，要合理布置剪力墻，剪力墻平面布置宜簡單、規(guī)則，宜沿兩個主軸方向或其他雙向均勻布置，避免兩個主軸方向的側向剛度相差較大，否則會導致樓層之間的結構扭轉變形較大，對結構整體受力不利，同時對結構的層間位移比也很難滿足規(guī)范要求。故而在剪力墻的設計中要根據(jù)建結構的位移變形來進行相應的剛度調整，以此來滿足整個建筑結構的合理性和安全性。

3.3 連梁超限調整原則

對剪力墻結構的進行設計時會發(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計時，可采用水平縫形成雙連梁或多連梁來保證結構的合理性和安全性，還要注意調整連梁的超限。這樣在保障建筑施工質量的同時縮減了施工成本。

4 房屋建筑結構設計中剪力墻設計要點

4.1 剪力墻的平面布置要點

在對剪力墻進行設計的時候，應當根據(jù)不同墻型之間的不同特點進行設計，依據(jù)不同的受力特征、墻體中內力分布的不同狀態(tài)以及其破壞形態(tài)，合理的布置設計如何搭配鋼筋以及構造措施。剪力墻所承擔的豎直水平上的壓力主要是來自于結構的自重以及整體樓面的荷重，應當按照剪力墻承受的壓力大小進行計算，來保證實現(xiàn)剪力墻“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震標準。一是，在剪力墻的承載能力中，無論是水平方向的還是豎向的荷載都是由鋼筋混凝土墻板承受的，所以要沿著建筑物平面主軸的方向進行剪力墻的布局，在壓力集中的荷載作用下，剪力墻應該在內部設置暗柱，并且標注好暗柱與縱向的鋼筋之間的連接方式，沒有暗柱的時候應該對墻局部的受壓能力進行測算。二是，剪力墻的平面設計要講究對稱性，這樣的目的是為了將剪力墻的剛度中心同自重中心保持在同一個位置，同時也可以降低剪力墻的扭矩。三是，在溫度或者收縮力較大的地方，剪力墻內分布的鋼筋應有構造性的進行加強，在進行以抗震為主要功能的剪力墻結構設計時，要盡量豐富平面布置的形式，提高抗震效果。

4.2 優(yōu)化剪力墻結構配筋

剪力墻配筋控制對建筑物主體造價起著關鍵性的作用。通過以往高層建筑物的結構設計對比，一般的剪力墻配筋幾乎都是按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率構造配筋，所以控制剪力墻厚度，可以有效地控制剪力墻身鋼筋用量。選擇優(yōu)質的材料是進場前第一步要做好的工作，鋼筋材料的選擇是至關重要的，各種合格證明一定要檢查清楚。合格的鋼筋才能進入施工場地。剪力墻結構的配筋時應將水平鋼筋安置在外側，垂直鋼筋安置在內側。

4.3 優(yōu)化剪力墻結構連梁設計

在高層剪力墻結構中，連梁是一項關鍵的耗能構件，連梁常被稱為結構抗震設計中的“保險絲”，它可以起到耗散地震能量的作用。所以一定要優(yōu)化剪力墻結構連梁的設計，連梁的強剪弱彎應該反復多次驗算，確保結構連梁的彎曲破壞比剪切破壞晚。除此之外，在實際施工過程中也不能隨意加大連梁縱筋和箍筋，前者會導致無法滿足“強剪弱彎”的要求，后者會導致剪切破壞提前發(fā)生。例如：當連梁的跨高比大于5時，需要按照框架梁的要求設計施工，連梁跨高比小于等于5時，需要按連梁設計施工。

4.4 優(yōu)化剪力墻洞口的布局

對于較長的剪力墻應當開設洞口，分隔成受力均勻的若干個墻體，在之間使用弱梁進行連接，剪力墻洞口的布局位置，會在很大程度上影響到整個剪力墻的力學性能，因而剪力墻洞口的布局基本要滿足三個方面。一是，有規(guī)則的布置洞口，基本成排成列設計，同時應當滿足洞口與洞口之間的間隔均勻。二是，對于不規(guī)則設計洞口的剪力墻，像是疊合錯洞墻以及錯洞剪力墻等，這種不規(guī)則開洞容易因為洞口分布不均而使得剪力墻出現(xiàn)薄弱部位，應當采取措施在洞口處加強加固措施或者使用一些比較輕質的材料進行填充。

4.5 完善剪力墻邊緣構件

剪力墻邊緣構件的設計對于剪力墻整體設計來說也是要點之一。合理設置邊緣構件可以使整體結構更加有延性，同時能夠很大程度上減小水平位移問題的產生，提升剪力墻的抗剪能力。對于剪力墻邊緣構件的設計，要根據(jù)建筑的實際情況進行合理的調整和完善，從而使建筑物的安全性更高。

4.6 優(yōu)化對大墻肢的處理

在建筑工程的施工過程中，對于整體結構的一個具體要求是建筑的延伸性要好，良好的延伸性可以強化建筑的整體結構，增強穩(wěn)定性。因此，在設計的時候，通常會采用剪力墻的結構設計，按照墻肢的長度對墻肢進行不同的處理。例如，當墻肢的長度超過 8m 時，可以采用在墻上預留洞口或者設置計算洞的方法來減短墻肢的長度，使其符合規(guī)范要求。

5 結語

綜上所述，在建筑工程項目中，剪力墻結構的設計應用已經(jīng)是較為關鍵的方面之一，它不僅能優(yōu)化建筑結構的設計，還能夠保證建筑結構的穩(wěn)定性與安全性。盡管剪力墻結構的設計已經(jīng)被廣泛應用，但是剪力墻結構的設計仍然存在著許多問題，我們應該對其進行分析，根據(jù)實際情況提出相應的優(yōu)化措施。

參考文獻：

[1] 周明.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].工程技術研究，2017（10）.

[2] 王孟國.建筑工程剪力墻結構設計方法分析[J].住宅與房地產，2016（36）.