建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

史志强

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

史志强

（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司 内蒙古呼和浩特市 010000）

剪力墙是建筑中的常用墙体结构之一，因其作用，又被称之为抗震墙、抗风墙以及结构墙等。剪力墙一般是用钢筋混凝土建成，用于承受风荷载、地震引起的水平荷载，以及重力引起的竖向荷载，通过承受荷载作用，防止建筑结构遭到剪切破坏，在建筑结构设计中发挥着重要的作用。本文首先分析了剪力墙结构的常见类型，并详细探讨了建筑结构设计中剪力墙结构设计的原则及优化策略。

建筑结构；剪力墙；结构设计；应用分析

一、剪力墙结构的分类

根据剪力墙的开洞与否、开洞大小以及洞口排列等内容，可以对剪力墙进行以下四类的划分：①整体墙，所谓整体墙，是指墙体没有门窗洞口，或者开洞但洞口很小，面积不超过15%，且洞口边长要小于洞口与洞口、墙边的间距的一种剪力墙结构。此类剪力墙的变形主要以曲型为主，墙体的整个墙肢上，弯矩图无弯点出现，也不出现突变。②小开口整体墙。这种墙体的门窗洞口要比整体墙大，且其开洞面积大于整体面积的15%。这类剪力墙的变形则主要以弯曲型为主。不过强制墙肢高度基本不存在反弯点，但弯矩图会发生一定的突变。③多肢剪力墙。这种剪力墙上往往有一列或者很多列洞口，洞口的开口一般也很大。虽然开口与整体强有所不同，但是多肢剪力墙与整体墙的受力特点较为接近。④壁式框架剪力墙。这种剪力墙，一般具有很大的开洞尺寸，且其墙肢线的刚度与连梁线刚度较为接近。这种剪力墙的变形以剪切型为主，且在高层建筑的运用中会出现反弯点，此外弯矩图在楼层出也会出现突变。

二、建筑结构设计中的剪力墙结构设计原则

2.1注重剪力墙规则性

在建筑结构的设计过程中，相关的设计人员要注意建筑物内部的不同区域和不同作用。并在此基础上安排好剪力墙的结构设计内容，从而使得剪力墙设计能有效的保障各个区域的功能划分，使得建筑结构设计在满足人们多样化需求的同时，最大限度的保障整体结构设计的规则有序。此外，相关设计人员还要充分结合建筑发展的趋势进行剪力墙的设计，从而为后期的建筑物维护和拓展工作中提供便利。例如，在高层建筑的剪力墙结构设计中，其平面布置应该顺建筑物的两个主轴方面，来进行布置，布置要用双向布置，且此方向的剪力墙侧向刚度，需要注意避免存在过大差异，从而避免建筑物出现侧向位移的状况；而在抗震结构设计的过程中，也需注意剪力墙设计的规则化和简单化，在设计过程中还要避免出现单向有墙的情况，从而在地震发生之时，建筑物能够防止因剪力墙倒塌而出现的变形状况；若建筑物的整体平面结构以圆形、三角形或者多边形为主，为了避免单向有墙的问题，可以根据平面特点，进行环向、径向的剪力墙布置，而出现转折时，可设计为一道剪力墙的模式。

2.2注重剪力墙的良好延性

为了保证剪力墙的稳定结构，需要注重剪力墙的良好延性特征。在整个建筑结构的设计过程中，很多细高剪力墙，由于其连梁应力的影响，往往会造成墙体的严重拉伸及弯曲现象，这会进一步造成墙体的脆性，引起严重的剪切破坏。故针对这一问题，在建筑结构设计的过程中，需要对墙体结构进行分析，若墙体的长度在9米以内（包括9米），则高度比需要高于2。当建筑结构需要用较长的墙体时，还需要做好翼缘的设置，同时剪力墙的设计要避免出现一字型，另外还要在部分截面处进行洞口设置工作，从而确保较长墙体能够被有效分割为若干个不超过9米的段墙，从而形成弱连梁连接联肢墙结构。需要注意的是，若短肢剪力墙较多的时候，可能会与高层建筑剪力墙的设计原则存在一定的出入。因此在布置短肢剪力墙时，一般可布置为筒体，这样就能使其变为共同抵抗水平应力的墙体结构。

2.3注重剪力墙的连续性原则

建筑结构维护及分隔构建是剪力墙结构运用的主要作用，剪力墙在建筑中的运用，能有效发挥竖向承重以及水平抗侧的作用，在此过程中就能通过降低刚度影响，从而避免剪力墙的突变和建筑物的侧移状况的发生。在整个建筑结构设计的过程中，应该自上而下进行剪力墙的设计工作，从而有效预防建筑的高度突变情况。同时，设计人员还要注意将墙体厚度设计得更厚，或者在墙体高度或部分墙肢方向上，运用更高等级的混凝土完成设计施工，从而确保剪力墙能有效分担抗侧刚度。对于特殊环境下的建筑物，如房间面积小、开间较小、有有较高的抗震性能要求，或者有较多墙体等相关的建筑结构时，若存在难以保障剪力墙连续性的问题，则需要针对性的强化延生剪力墙，并在此过程中，确保上下洞口的对齐，同时在洞口设置好连梁和重叠墙肢，从而确保抗震性不至于出现问题。

三、建筑结构设计中剪力墙结构设计的优化工作探讨

通常而言，剪力墙的平面中刚度和承重力一般更大，但欧平面外刚度和承载力则较小。针对这一问题，需要对剪力墙平面外的弯矩进行严格控制，从而提高建立剪力墙平面外的稳定性，从而提高整个建筑物的整体质量。在剪力墙设计中，若存在剪力墙墙肢于与其平面外方向的楼面梁相连接时，就应针对性的采取措施，降低梁端部弯矩给整个墙体造成的不良影响。

在设计剪力墙的结构时，应注重满足位移比、最大层间位移、周期比等各个指标，同时结合结构分析工作，确定好各层剪力墙的厚度。同时，在确定这些内容的基础上，还要考虑抗震等级轴压比的问题，避免其对整个建筑物造成的稳定性和构造方面的不良影响。特别是，若建筑位于七八度区域时，墙体的厚度需要根据构造要求和稳定性要求进行严格的控制，避免因厚度问题留下的建筑安全隐患。

结束语：

建筑结构设计中的剪力墙结构设计工作中，相关人员要重视基本概念设计。首先对各种剪力墙进行划分和了解，并在了解各种剪力墙特点的基础上，遵循好相应的设计原则，从而确定好合理的剪力墙结构长度与宽度，并对厚度进行良好控制。唯有如此，才能发挥出剪力墙结构设计的最大优势，为整体的建筑结构设计工作打下良好基础。

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史志强，1980.04.15，大学本科，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，

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1007-6344（2017）03-0071-01