建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)設計的運用分析

王 燕 生

(大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西 大同 037000)

在建筑結(jié)構(gòu)設計中，剪力墻結(jié)構(gòu)作為其中極為重要的環(huán)節(jié)，在建筑領域得到廣泛應用。剪力墻結(jié)構(gòu)具有整體性能良好、承載力及抗震力較好、彈塑性形變性能優(yōu)良、側(cè)向具備極高剛度等特點。相較于框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)的變形能力及承載力更加優(yōu)良，在地震中坍塌的剪力墻結(jié)構(gòu)相對較少。在實際建筑施工中，剪力墻結(jié)構(gòu)并不適用于各個建筑結(jié)構(gòu)，設計人員要結(jié)合實際情況，制定適宜的剪力墻結(jié)構(gòu)設計方案，以保障建筑結(jié)構(gòu)設計的有效性。

1 剪力墻結(jié)構(gòu)概述

1.1 關于剪力墻的內(nèi)涵

剪力墻作為建筑結(jié)構(gòu)中常用的一種構(gòu)件，也被稱為抗風墻、抗震墻或結(jié)構(gòu)墻。剪力墻在建筑物中的科學應用，主要用來承接風荷載或當發(fā)生地震時，承載水平荷載。依據(jù)剪力墻洞口大小、數(shù)量多少、排列措施等要素，可劃分為不同類型。一是整體墻，當門窗洞口面積的總和小于剪力墻面積的15%，且洞口邊長尺寸小于洞口之間凈距及孔洞和墻邊之間的凈距，則被稱為整體墻。二是框支剪力墻，若建筑低層對空間的需求量略大，利用框架結(jié)構(gòu)，承載上部剪力墻結(jié)構(gòu)。在地震高發(fā)區(qū)域，設計人員在制定建筑結(jié)構(gòu)設計方案時，不宜僅采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)。三是壁式框架，洞口尺寸偏大，連梁線剛度和墻肢線剛度相互貼近的墻體被稱為壁式框架。不同框架結(jié)構(gòu)適用于不同建筑要求，設計人員要結(jié)合實際情況及建筑施工要求，制定適宜的建筑結(jié)構(gòu)設計方案，以提升整體建筑工程質(zhì)量。

1.2 運用剪力墻結(jié)構(gòu)設計的準則

在建筑工程項目中，剪力墻的高度及寬度的尺寸略大，在受力情況和柱形體結(jié)構(gòu)方面略微類似。為此，在開展剪力墻結(jié)構(gòu)設計工作時，設計人員要以建筑結(jié)構(gòu)的受力特點為基礎，對剪力墻結(jié)構(gòu)的高度、寬度、跨度等進行準確分析和測算，在綜合考慮各要素之后確定最終比值。其次，在建筑工程實際施工中，從平面角度來說，剪力墻結(jié)構(gòu)剛度極強，具備良好的承載能力，而在平面之外，剛度及承載能力有所降低。鑒于這一實際情況，設計人員在設計剪力墻結(jié)構(gòu)時，常常不對剪力墻平面外的剛度及承載能力進行測算，而是針對剪力墻結(jié)構(gòu)制定相應的防護措施，保障剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性能，避免剪力墻結(jié)構(gòu)受外界因素的干擾，進而危及質(zhì)量安全。此外，設計人員給予剪力墻結(jié)構(gòu)開展設計工作和計算工作時，既要確定墻體結(jié)構(gòu)的水平方向及垂直方向的作用力，還要細致研究整體結(jié)構(gòu)截面的承載范圍，將相關工作落實到位，以確保剪力墻結(jié)構(gòu)符合建筑設計要求，切實提升建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

2 運用剪力墻結(jié)構(gòu)的利弊

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

剪力墻結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)設計中的重要組成部分，其在建筑工程項目中的科學運用，有利于降低建筑結(jié)構(gòu)中鋼的使用量，能夠起到減少建筑工程成本的效果。此外，剪力墻結(jié)構(gòu)整體性能強大，相較于其他結(jié)構(gòu)，剛度及承載能力卓越，特別是水平荷載，其在建筑工程項目中的合理運用，有利于增強建筑物的抗震能力。此外，將剪力墻結(jié)構(gòu)合理運用到高層建筑之中，可以與建筑內(nèi)部分隔墻及承重墻有效整合，讓室內(nèi)空間得到科學規(guī)劃，有效增強建筑物的質(zhì)量安全。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的缺陷

剪力墻結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)勢，對提升建筑物的質(zhì)量安全及美觀程度具有積極作用，但也存在不少缺陷。首先，相較于框架結(jié)構(gòu)，使用剪力墻結(jié)構(gòu)會增加建筑負荷，使得建筑工程建造成本有所提升。其次，剪力墻結(jié)構(gòu)本身具備良好剛度，對側(cè)向性具有良好的抵御能力，但在實際施工中，需要加大建筑物上部結(jié)構(gòu)及下部基礎的建設力度，在一定程度上會增加建筑成本。此外，相較于其他結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)中的鋼筋的配筋率偏低，能夠減少鋼材的使用量，卻也使得剪力墻結(jié)構(gòu)的延展性不夠優(yōu)秀。最后，在建筑工程項目中，剪力墻墻肢本身的承載能力得到有效利用。

3 剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計的應用策略

3.1 完善剪力墻設計方案

在建筑工程項目中，剪力墻結(jié)構(gòu)具有保持平衡的作用。設計人員在制定剪力墻設計方案時，需要采取有效措施，彰顯剪力墻結(jié)構(gòu)的作用，在提升建筑工程質(zhì)量的同時，有效降低建筑成本。為此，設計人員在設計剪力墻結(jié)構(gòu)時，需要結(jié)合實際情況及建筑要求，科學運用現(xiàn)代化的技術手段，完善建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃，體現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的價值。此外，設計人員要關注工程成本，選擇適宜的建筑施工材料，確保原材料符合剪力墻施工要求。在實際施工環(huán)節(jié)，相關工作人員要基于施工要求，調(diào)整長度偏長的剪力墻，并設置適宜的洞口，確保各剪力墻長度適宜、協(xié)調(diào)。對于各個墻段，須利用弱連梁連接起來，科學控制各個獨立墻段高度和截面高度的比值，起到維護剪力墻免受破壞的作用。

3.2 準確定位剪力墻結(jié)構(gòu)

在建筑工程項目中，為充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，相關工作人員要完善剪力墻結(jié)構(gòu)布局，圍繞著平面結(jié)構(gòu)布置及豎向結(jié)構(gòu)布置開展設計工作?；诩袅ζ矫娼Y(jié)構(gòu)開展設計工作時，設計人員需明確剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度中心及質(zhì)量中心，并對剪力墻開展拉直處理?？偟膩碚f，在設計剪力墻結(jié)構(gòu)時，不宜過于繁瑣復雜，需要依據(jù)相關規(guī)范及原則，開展設計工作，確保剪力墻剛度適宜，符合建筑結(jié)構(gòu)要求，以充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的作用。

3.3 科學處理剪力墻內(nèi)大墻肢

剪力墻結(jié)構(gòu)自身具備諸多優(yōu)勢，設計人員在開展剪力墻結(jié)構(gòu)設計工作時，需要充分考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)的延伸性。剪力墻結(jié)構(gòu)的延伸性對整體結(jié)構(gòu)性能具有密切聯(lián)系。在一般情況下，設計剪力墻結(jié)構(gòu)時，大部分設計人員會將其設計為高狀結(jié)構(gòu)，該墻體結(jié)構(gòu)關系到整個墻體性能及質(zhì)量。為此，設計人員要基于施工需求及實際條件，調(diào)整和優(yōu)化設計方案，避免由于細節(jié)處理不到位影響整體質(zhì)量。若墻段長度偏小，當經(jīng)過受彎部位時，容易產(chǎn)生裂縫，而剪力墻質(zhì)量優(yōu)劣關系到整個墻體配筋的支撐力。鑒于這一情況，相關工作人員要結(jié)合實際情況，開展施工流動工作，在施工完成之后進行填充，以改變長墻形態(tài)。另外，設計人員在設計階段，并以建筑結(jié)構(gòu)要求為基礎，設置適宜的預留洞。

3.4 有效控制剪力墻內(nèi)墻體配筋

在建筑工程項目中，設計人員在落實剪力墻結(jié)構(gòu)設計工作時，要基于建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定及經(jīng)濟效益等，完善剪力墻結(jié)構(gòu)設計，剪力墻設計方案與整個墻體質(zhì)量相關，還關系到墻體內(nèi)部鋼筋設置情況。為此，設計人員需要在剪力墻內(nèi)放置豎向鋼筋，并在科學計算和測量之后，確定適宜的鋼筋配筋率，確保墻體配筋情況符合建筑施工要求。

4 結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設計環(huán)節(jié)，設計人員在綜合各要素之后，選擇適宜的剪力墻結(jié)構(gòu)，有利于增強建筑物的抗震能力，提升整體建筑的綜合性能。為此，在實際運用環(huán)節(jié)，設計人員要明確剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵及設計準則，科學計算剪力墻的長度及寬度，從而增強建筑結(jié)構(gòu)的實用性和整體性能，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設計效果。另外，設計人員要充分考慮墻體配筋、短肢墻、約束邊緣構(gòu)件的運用策略，基于這些要素采用適宜的控制措施，從而切實增強建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量，體現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，為推動建筑行業(yè)發(fā)展發(fā)揮積極作用。