论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

时间：2024-07-28

刘军

（长江工程职业技术学院，湖北武汉 42300）

论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

刘军

（长江工程职业技术学院，湖北武汉 42300）

近年来，随着我国国民经济的迅速增长与建筑技术的不断发展，建筑事业取得了越来越多的成就，与此同时，人们开始越来越重视建筑结构的安全性与美观性。由于剪力墙结构具有质量好、刚度大、抗震性能好等优点，因此其在建筑结构设计中得到了广泛的应用，并在一定程度上推动了我国建筑事业的可持续发展。不过从整体上来看，我国对剪力墙结构的应用尚处于初级阶段，不但技术方面有所欠缺，且相关法律制度也不够完善，还需进一步进行探索和研究。本文主要讨论了剪力墙结构在建筑结构设计中的应用。

剪力墙结构建筑结构结构设计应用

现如今，在我国很多建筑工程的结构设计当中都是应用的剪力墙结构，这种结构具有良好的稳定性，既能够保证建筑工程的质量，又具有良好的抗震性能，所以才得到了人们的广泛青睐。不过，就当前的实际情况来看，我国在应用剪力墙结构进行建筑结构设计之时仍旧存在着一些问题，若想改善应用效果、提高设计质量，就必须要进一步加强对剪力墙结构在建筑结构设计中的应用研究。以下笔者就结合实际来简单谈一谈剪力墙结构在建筑结构设计中的应用。

一、剪力墙结构简介

1、剪力墙结构的概念

剪力墙结构的特点是厚度尺寸比较小、而高度和宽度尺寸比较大，它以钢筋混凝土墙板取代了传统的框架结构梁柱，能够对建筑物起到更好的支撑。剪力墙结构具有独特的受力形态与几何特征，具体来说，其的外形类似于板，面积较大而厚度较小，而受力形态则与柱子比较相似，但在比值上却与柱子之间具有较大的差别。在剪力墙结构中，墙是一个平面的结构，且通常被设计成延性弯曲型，它可以同时承受住来自不同方向的力的作用，如竖向压力与水平剪力，同时还具备良好的抗震性能，因为剪力墙结构不仅达到了一定的刚度和强度要求，还具有一定的延性，能够在非弹性变形反复循环的情况下控制结构断裂。

2、剪力墙结构的分类

通常情况下，剪力墙结构主要具有四种类型：第一类的主要变形为曲型，这种剪力墙结构类似于一个整体的悬臂墙，其弯矩图在整个墙肢的高度上无弯点、无突变，且实体墙或截面墙也无开洞，就算有开洞，面积一般也不会超过15%；第二类的主要变形也是曲型，但这种剪力墙结构的弯矩图在整个墙肢的高度上基本无反弯点、有突变，属于整体小开口的剪力墙结构，不过开洞面积却一般大于15%；第三类是双肢或多肢剪力墙结构，这种剪力墙结构往往开口较大，有的洞口会成列分布，其开口虽然与上一种有所不同，但受力特点却非常相似；第四类是壁式框架式的主要变形为剪切型的剪力墙结构，其在高层建筑的楼层中弯矩图一般有反弯点、个别有突变，且洞口尺寸较大，连梁线的刚度与墙肢线非常接近，而受力特点则与框架结构非常类似。

3、剪力墙结构的优点

剪力墙结构的优点之一在于其承载力较大，不容易被随便拆除；其次在于剪力墙结构的用钢量较少而刚度较大，整体性能非常优秀；第三在于剪力墙结构承受建筑重力荷载的能力较强，同时还能够抵抗风荷载及地震作用等；第四在于剪力墙结构能够同时承受住竖向压力与水平剪力；最后一项优点则是剪力墙结构能够同时满足安全性、稳定性及美观性等要求。

二、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

1、整体布局

在建筑结构设计当中，剪力墙结构的整体布局是非常关键性的一项问题。由于剪力墙结构需要承载建筑自身的重力荷载、风荷载及地震作用等多重力荷载，所以必须要对其进行良好的整体布局。一般在整体布局之时，首先需要考虑到的是轴线受力最小及对称布局更稳定等特点，要慎重运用一些抗震性能较低的短肢剪力墙结构，并尽量将一些洞口进行合并处理，避免出现独立墙肢，同时还要有效控制整体刚度，尽可能地使其达到规定的位移限值要求，这样才能够提高剪力墙结构的抗震性能。

2、数值选取

剪力墙结构设计中最需要重视的两项数值分别是长度数值和厚度数值。剪力墙结构的墙肢长度与其截面高度一般是相同的，且≤8m；为了确保其结构的延性，避免发生脆性的剪切破坏，可以将原本的细高剪力墙结构设计成为弯曲型，但有些剪力墙结构的墙体长度很长，若想使其高宽比保持＞2的水准，还需要进行开洞处理以使较长的墙分布成为若干长度较小的均匀连肢墙；洞口的设计则最好采用约束弯矩较小的弱连梁。

3、计算原则

剪力墙结构的设计需要涉及到钢筋配比计算。在对墙体本身的钢筋配比进行计算之时，通常需要计算水平的钢筋抗弯承载力、竖向的钢筋抗弯承载力及斜截面的抗剪承载力等。一般剪力墙结构的抗震性能共有三级，每级的竖向钢筋配比率与水平钢筋配比率都不能＜0.25%，且两者之间的距离最好保持在300mm左右。在对连梁的钢筋进行配比计算之时，应当要适量减少连梁刚度，但折减值不得＜0.5，若折减之后正截面受弯承载力与斜截面受剪承载力不足的话，可以适当地降低连梁高度或减少整体刚度。

三、剪力墙结构优化设计措施

1、转角窗剪力墙设计优化措施

在进行转角窗剪力墙结构设计时需要特别注意角窗两侧墙肢的设计，尽可能的提高其抗震等级；加强两端暗柱配筋，特别是箍筋；同时还应特别注意应当在板内设置暗梁，以此来确保结构的整体性得到提高；转角窗房建的楼板应当根据具体实际情况进行加厚处理，采用双面设置的板配筋。在对转角窗剪力墙结构进行抗震计算的时候，应多考虑到扭转耦联将会产生的影响。对角窗窗台连梁的配筋及构造进行加强处理。

2、连梁设计优化措施

连梁在剪力墙结构中有着极其重要的作用，连梁的剪切破坏会直接影响到剪力墙结构的抗震能力，并能在很大程度上降低结构体系的延性，因此在对剪力墙结构进行设计时，务必提高对连梁设计的重视，加强对连梁进行强剪弱弯的验算，从而确保连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。此外还应特别注意的是，对连梁的人为操作一定要小心谨慎，尽可能的满足其强剪弱弯的需求。

3、剪力墙结构布置的优化设计措施

剪力墙结构布置应当简洁规则，尽量使结构的质心与刚心保持一致，特别是方案布置、墙肢长短等一定要合理处置，且墙片平面形势尽可能的采用“一”字的形式。此外还应尽可能的按照规范标准的要求，控制好剪力墙的最大间距。