剪力墻結構在房屋結構設計中的應用

馮小生

摘要：本文著重的對剪力墻結構的特點與設計原則進行了介紹，通過實例對設計要點的實際內容進行了闡述，并且采用計算分析的方法對房屋剪力墻結構進行探究，以其可以使房屋建設的抗震性得以提高，并且可以使房屋建筑更加安全及穩(wěn)定。

關鍵詞：剪力墻；房屋；結構設計；抗震性能

引言：

由于房屋剪力墻結構擁有優(yōu)秀的抗震性能，同時可以使房間里面無柱、無梁，所以在現代化的房屋建設中，房屋剪力墻結構的運用是十分廣泛的，。它不僅僅滿足了人們對房屋規(guī)劃上的需求，而且可以使房屋建筑的整體質量得到顯著的提升。故而有關部門與設計人員對屋剪力墻結構的設計方面進行著不斷的探索，希望可以使剪力墻結構設計水平得到顯著的提升，從而使房屋建設的抗震性得以提高，并且可以使房屋建筑更加安全及穩(wěn)定。

1、剪力墻特點與設計原則

1.1剪力墻特點

在房屋建筑主體結構中，剪力墻是其重要組成部分之一。剪力墻可以為房屋在抗震方面、穩(wěn)定性方面以及安全性方面的提高提供保障。而且如果在房屋結構設計體系內引入剪力墻結構的話，可以有效的提高房屋應對風或者地震等自然災害的能力，從而使得房屋建筑剛度能夠得到提高。另外，當進行設計剪力墻的結構的時候，應該按照有關規(guī)范對墻體進行設計，同時在施工方面一定要用鋼筋混凝土整體澆筑法。

剪力墻的優(yōu)點很多，其主要的優(yōu)點有適合在高層房屋建筑中使用、不影響對房屋內部裝修的規(guī)劃、有非常大的側向剛度、沒有外露梁柱和構件等等。

剪力墻的缺點也很明顯，其主要體現在建成后拆除難、需要消耗大量的鋼材、對房屋建筑空間有特定的要求等等。

1.2結構設計原則

設計剪力墻的結構的過程中，我們要對下面幾個方面的原則進行嚴格的遵守：

（1）在進行設計剪力墻的結構時，需要重視的是房屋建筑的樓層與整體高度間會出現位移，所以必須在設計的時候將其位移的范圍考慮進去。而位移的變化量主要是受到房屋結構里面的豎向構件影響，故而剪力墻數量一定要設定的科學合理，防止由于布置太多而導致位移距離超過標準范圍。

（2）在進行設計的過程中，連梁的設計必須符合相關的規(guī)范，即連梁滿足超限標準。而連梁超限通常是指連梁在剪力墻結構設計中的高跨比值大于2.5，只有符合這個標準，才可以保證墻體中的彎矩和剪力設計值都滿足相關的建設規(guī)范，另一方面也可以確保剪力墻結構擁有符合相關標準的抗震能力。進行剪力墻的布置時，也一定要保證其科學合理，這樣才可以將房屋的最小剪重比控制在規(guī)定的范圍內。

2、工程實例

某高層建筑坐落在商業(yè)住宅區(qū)，其中地下為兩層，地上為18層。其中大空間商業(yè)區(qū)域集中在地下兩層，而地上18層均為住宅區(qū)域。對此建筑進行建設的時候，部分框架使用的是剪力墻結構，結構的最終高度為63.3m。此建筑的抗震設防烈度達到了6度。位于底部加強區(qū)域的框支框架可以達到二級的抗震級別，剪力墻可以達到三級的抗震級別，位于非加強區(qū)域的剪力墻達到的抗震級別是四級。

3、房屋剪力墻結構的設計要點

3.1合理規(guī)劃墻面

當進行設計剪力墻結構的時候，設計人員應該從建筑的兩個主軸方向和建筑的主要抗側力構件方向進行設計方向的定位。在抗震方面，墻體的剛軔性可以直接被剪力墻抗震烈度影響，而且我們知道墻體剛軔性與抗震烈度是成反比關系的。故而需要設計人員將剪力墻的抗震烈度和墻體的剛韌性進行科學合理的設定，以確保雙方都在規(guī)定的范圍內。另外，當進行設計方案的規(guī)劃時，設計人員也應該考慮到施工材料、剪力墻施工周期等因素，特別要對施工成本的預算進行重視，只有這樣才可以使房屋設計質量得以保證、施工管理成本得以控制、安防措施更加完善，確保設計出來的剪力墻結構是科學且合理的。

3.2墻體配筋的合理設置

當進行剪力墻結構的施工時，鋼筋的需求量是非常大的，所以結構設計人員需要將如何科學合理的設置鋼筋作為一個重要的課題進行突破。通常情況下，對鋼筋的最小使用量是有規(guī)定的，在保證鋼筋的使用量最小的情況下，可以在墻體的內側和外側分別使用豎向鋼筋、水平鋼筋，另外在鋼筋的選取階段，為了達到減少鋼筋的總量、節(jié)約鋼材的目的，則需要對鋼筋的直徑、間距和強度進行合理分析，然后再進行決定。

3.3平面與結構布置

（1）平面布置。當開始進行設計剪力墻的時候，需要提前將平面布置工作科學合理的完成，如果平面控制工作沒有完成，將會對結構設計規(guī)則性產生直接的影響，最終將會使承載力平面分布和剪力墻結構剛度不合理。而具體的體現為結構整體出現明顯扭轉效應，部分墻體的變形及彎曲情況超出規(guī)定范圍。故而確保剪力墻布置作業(yè)合理規(guī)范的條件是，設計人員要嚴格根據有關規(guī)定和方案設計進行工作，只有這樣，才能保證房屋結構平面設計的規(guī)則性，平面布局科學且可控。

（2）結構布置。對落地剪力墻進行布置的時候，一般都會布置在樓電梯周圍及建筑區(qū)域四角橫向處，設定器寬度為300毫米，需要在墻端布置扶壁柱，而在外墻中間通常會設置扶壁柱和剪力墻，與角部剪力墻結合組成外框筒，且墻體的厚度為200毫米，另外需要保持上下一致的是門窗洞口部位，只有這樣才可以有效避免剪力墻承載能力因布置不合理而減弱。

4、剪力墻的數量計算

在設計剪力墻的過程中，剪力墻的數量是其設計中非常重要的一環(huán)，在獨立的結構單元里面，抗震墻的數量必須滿足《建筑抗震設計規(guī)范》里面所規(guī)定的最小間隔距離和依據結構彈性計算的層間位移比的最大值限制，只有將這兩項指標控制在要求范圍里，才可以確保剪力墻數量和位置規(guī)劃的科學合理，才可以做到對剪力墻的設置優(yōu)化，才可以保證剪力墻結構體系的經濟且合理。為了使設計出來的剪力墻結構體系符合抗震要求并使結構延性得以提高，那么就要保證落地剪力墻底部總傾覆力矩與地震傾覆力矩的比小于百分之五十。另外，在設計理念為多道防線的影響下，框支柱所受到的地震剪力的總和需要大于或等于基底剪力的百分之二十。剪力墻的數量也不宜過多，因為其數量多必然導致結構剛度過大，而這引發(fā)的結果就是增大了結構水平地震力。當剪力墻受到水平地震力的時候，其結構特征應該可以被充分發(fā)揮出來。此外，對于力墻荷載情況的計算，應該根據實際情況，然后再套用公式計算，以防止墻肢出現小偏心受拉狀況的出現。

5、結語

當進行設計剪力墻建筑結構的時候，結構設計師應嚴格按照其設計理念進行設計，以保證剪力墻結構布置的科學性、合理性。首先應做好設計規(guī)劃，然后根據設計的相關規(guī)定及原則，來確保設計出來的剪力墻結構可以在結構剛度、受力變形能力方面均滿足要求，這樣才可以使剪力墻結構的優(yōu)勢完整的發(fā)揮出來，同時可以將剪力墻房屋在結構設計方面的水平進行有效的提升。

參考文獻：

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