分析剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用

樓曉剛

【摘要】近幾年，國內(nèi)城市化的腳步不斷加快，城市人口也大幅度增加，這也為建筑行業(yè)的發(fā)展提供契機。隨著市民對住房要求不斷提高，剪力墻也得到廣泛應用。剪力墻俗稱抗震墻，墻體剛度較大，并且無需使用較多鋼量，具有可靠性強以及造價成本低等優(yōu)勢。本文對剪力墻的主要設計要求進行分析，結(jié)合剪力墻的實際應用，從剪力墻布置、墻肢處理、連梁處理、鋼筋處理以及邊緣構(gòu)建處理入手，并提出優(yōu)化措施，旨在為建筑行業(yè)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設計；設計要點；優(yōu)化措施

剪力墻結(jié)構(gòu)是國內(nèi)建筑設計常用的結(jié)構(gòu)形式，并具有較強的抗震效果，可保證建筑的安全性。但從目前剪力墻的使用情況來看，一方面剪力墻在應用中頻繁出現(xiàn)松動，給居民安全造成威脅；另一方面剪力墻的施工成本過高，給施工單位帶來成本壓力。究其原因，主要是國內(nèi)剪力墻設計技術(shù)尚不成熟，不能結(jié)合建筑要求合理選擇剪力墻厚度、高度以及施工材料。因此，建筑行業(yè)應對剪力墻設計給予高度重視，以此發(fā)揮剪力墻的實際效果。

一、剪力墻概述以及設計要求

（一）剪力墻概述

剪力墻是一種規(guī)模大、厚度小的墻體，剪力墻的獨特結(jié)構(gòu)使其可承受較大承載力。就剪力墻結(jié)構(gòu)來講，其形狀呈板狀，與柱子的受力情況相似。對建筑工程而言，剪力墻結(jié)構(gòu)具有重要作用。設置剪力墻的目的是為了抵抗荷載，包括地震等外力，以此支撐上層建筑。因此，設計師在構(gòu)建剪力墻結(jié)構(gòu)時，應突出剪力墻的優(yōu)勢，包括剛度強、承載力大等特點。同時，還需參照建筑的性質(zhì)以及使用要求，選取最優(yōu)的剪力墻結(jié)構(gòu)，為建筑單位創(chuàng)造更大效益。

（二）長度要求

通常來講，墻肢長度應低于7.8米。為增強墻體的延伸性，可將墻體設計成延性剪力墻，但應確保高寬比不低于2。對于部分長度較長的墻體，可利用開設洞口的方式將墻體均勻分成連肢墻，以此保證墻體的高寬比。

（三）厚度要求

對于剪力墻厚度來講，應依照國內(nèi)抗震規(guī)定來確定墻體厚度。在實際設計中，如果遇到結(jié)構(gòu)或性質(zhì)較為特殊的建筑物時，應根據(jù)概念進行設計，將剪力墻的軸壓比值控制在標準范圍，使剪力墻達到最佳效果。

（四）計算要求

第一，受力分析。由于剪力墻屬于平面構(gòu)件，不僅要承受水平剪力以及水平彎矩力，還要承受豎向壓力。因此，在構(gòu)建墻體結(jié)構(gòu)時，應全面分析墻體的受力情況，以此保證剪力墻的抗外力效果。第二，平面搭接。從剪力墻的實際受力情況來看，墻體平面內(nèi)的承載力較大，平面外的承載力較小，且平面外剛度小于平面內(nèi)剛度。將平面外梁體以及剪力墻相連接時，往往會產(chǎn)生平面外彎矩。如果沒能提前驗算墻體平面外所受的承載力以及剛度，可導致剪力墻受力不均。因此，在構(gòu)建墻體結(jié)構(gòu)時，需避免將剪力墻以及平面外梁體相連接。第三，高度控制。通常來講，連梁跨高應超過2.4米，以避免彎矩以及剪力過大。如果連梁跨高超過5米，應根據(jù)架梁標準來確定剪力墻結(jié)構(gòu)，避免折減墻體剛度；如果連梁跨高超過6米，可適當減小墻體剛度，以此降低工程造價。

二、剪力墻的應用要點

（一）剪力墻布置

在布置剪力墻時，應遵循均勻?qū)ΨQ的布置標準，保證剪力墻的剛度中心點以及重力中心點能夠吻合，以此減少扭矩。與此同時，將內(nèi)部剪力墻以及外部剪力墻相對直，以此降低不均勻應力。除此之外，在布置剪力墻的走向時，盡量將墻面沿著主軸方向進行布置，并進行雙向布置。由于剪力墻屬于抗震墻，在布置中需注意一點，切忌將剪力墻布置成單向墻的形式，以保證剪力墻可發(fā)揮出更大的抗震作用。如果要降低剪力墻的施工成本，可適當降低剪力墻的抗側(cè)力剛度。

（二）墻肢處理

通常來講，由于材料因素，剪力墻往往具有較大剛度以及一定延伸性。在設計中，應重點考慮剪力墻的延伸性。從剪力墻的實際使用情況來看，一些剪力墻在使用中會出現(xiàn)較大彎曲。長期以往，墻面就出現(xiàn)脆性損壞。對此，可在達到承載要求的前提下，采取分層間隔的形式，將剪力墻分層布置，可增強剪力墻的承載力。對于長度超過7.5米的剪力墻，可將開計算洞以及開施工釬等技術(shù)聯(lián)合使用。開施工釬主要是在墻體表面留洞，在施工結(jié)束后再將墻洞砌滿。

（三）連梁處理

連梁是建筑中不可或缺的構(gòu)件，并能起到承重的效果，以此增強剪力墻的剛度、抗震性以及延伸性。在選擇剪力墻結(jié)構(gòu)時，應重點考慮連梁的承壓力，以此保證剪力墻的穩(wěn)定性。

（四）鋼筋處理

通常來講，剪力墻的水平配筋率以及垂直配筋率應高于0.2%。當配筋率小于0.2%時，剪力墻就無法抵抗四級地震。如果只要求剪力墻具備抗三級地震的性能，可將剪力墻的水平配筋率以及垂直配筋率增加至0.25%，使剪力墻在具備抗三級地震的基礎(chǔ)上保持墻體的穩(wěn)定性。

（五）邊緣構(gòu)件處理

邊緣構(gòu)架是增強剪力墻延伸性的關(guān)鍵部件，并可避免剪力墻發(fā)生水平位移。在選擇邊緣構(gòu)件時，可選擇優(yōu)質(zhì)的端柱以及暗柱，以此增強墻體的抗剪力。

三、剪力墻的優(yōu)化措施

剪力墻的主要作用是為了支撐上層建筑，并具有較強的抗震性。通常來講，業(yè)主無法對剪力墻的結(jié)構(gòu)進行破壞。如果剪力墻出現(xiàn)松動，就表明在剪力墻設計中沒有考慮諸多因素，導致墻體不夠牢固。因此，在設計墻體結(jié)構(gòu)時，需對剪力墻結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

（一）結(jié)構(gòu)特點

就剪力墻的主要特點來講，剪力墻結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)剛度以及承載力等方面有著較大優(yōu)勢，并體現(xiàn)在側(cè)向剛度、不會突出梁柱、整體性較好以及側(cè)移較小等方面，便于業(yè)主對室內(nèi)進行設置。這種結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生剪切變形，并且平面外的部分相對薄弱。同時，剪力墻結(jié)構(gòu)相對復雜，受力情況較為繁瑣。

（二）優(yōu)化措施

從歷次地震情況來看，如果剪力墻有著較強剛度，往往受到的震害也較輕。但為了降低造價成本，只需將結(jié)構(gòu)剛度控制在標準范圍即可。在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，可采取相關(guān)技術(shù)使墻體均勻受力。通常來講，剪力墻的可靠性較好，并且每個結(jié)構(gòu)均可發(fā)揮作用。因此，在優(yōu)化過程中，應將工程造價以及可靠性作為重點內(nèi)容，并結(jié)合造價以及使用性能對結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整。就節(jié)省造價來講，可從原材料以及技術(shù)入手。例如，在不影響建筑可靠性的基礎(chǔ)上降低材料的含鋼量，可節(jié)省原材料成本。

結(jié)語：

本文對剪力墻進行分析，并從設計要求、應用要點以及優(yōu)化措施進行考慮。就設計要求來講，墻肢長度應低于7.8米，高寬比不低于2，依照國內(nèi)抗震規(guī)定來確定墻體厚度，并從高度控制、受力分析以及平面搭接三方面進行計算。就應用要點來講，應將剪力墻以均勻?qū)ΨQ的形式進行布置，在達到承載要求的前提下，采取分層間隔的形式，并合理選擇連梁、鋼筋以及邊緣構(gòu)件，以便讓剪力墻更加牢固。就優(yōu)化措施來講，應將工程造價以及可靠性作為重點內(nèi)容，并結(jié)合造價以及使用性能對結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整，在保證性能的基礎(chǔ)上降低造價成本?？傊?，隨著剪力墻設計技術(shù)不斷成熟，剪力墻結(jié)構(gòu)必將在建筑工程中發(fā)揮更大作用。

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