剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

楊亞鵬

（河北 滄州 061000）

剪力墻結(jié)構(gòu)的主要含義是指能夠有效承受風(fēng)荷載和具備抵御自然災(zāi)害的墻體結(jié)構(gòu)，同時(shí)剪力墻還被稱之為抗風(fēng)墻和抗震墻，通過對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的合理利用，能夠大幅度提升建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，為后續(xù)使用階段的安全穩(wěn)定性提供了堅(jiān)實(shí)的保障。為了充分挖掘出剪力墻結(jié)構(gòu)的重要作用，設(shè)計(jì)人員則應(yīng)該在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中嚴(yán)格依照相關(guān)設(shè)計(jì)原則，同時(shí)對(duì)各種干擾因素實(shí)施全面考量，由此來構(gòu)建出科學(xué)完善的設(shè)計(jì)方案。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本含義綜述

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

所謂剪力墻，主要是指依靠風(fēng)力或地動(dòng)而引發(fā)的水平或豎向荷載，以此來提升建筑穩(wěn)定性和可靠性的墻體結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了借助其良好的抗震性能以及剛度來提升建筑的建熱度，這樣能夠有效避免建筑物由于風(fēng)力或地動(dòng)等因素而造成的坍塌和損毀現(xiàn)象。通常情況下，剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)較高，而在寬度方面則較小，借助于剪力墻結(jié)構(gòu)的種種優(yōu)勢，使其在實(shí)際應(yīng)用中的范圍也越來越廣。為了更好地滿足消費(fèi)者的實(shí)際需求，確保建筑工程的施工質(zhì)量，借助剪力墻結(jié)構(gòu)來提升建筑的抗震性能，同時(shí)還可以對(duì)其整體結(jié)構(gòu)實(shí)施完善與優(yōu)化，使建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出優(yōu)秀的穩(wěn)定性，從而大幅度降低墻體的荷載，為建筑施工質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)分類

剪力墻由于不同的分類方式有不同的種類。根據(jù)剪力墻是否開洞以及開洞的大小，可以將剪力墻分為四種--實(shí)體墻、整體小開口剪力墻、多肢剪力墻以及壁式框架剪力墻。除實(shí)體墻并不在墻體上開洞外，整體小開口剪力墻、多肢剪力墻以及壁式框架剪力墻，這三種類型的剪力墻均開洞，而這三種開洞的剪力墻則會(huì)再進(jìn)一步根據(jù)開洞的大小進(jìn)行分類。實(shí)體墻指的是不開洞或者開洞面積小于百分之十五的剪力墻。實(shí)體墻是不會(huì)產(chǎn)生反彎，沒有彎點(diǎn)，能夠接受較大荷載，以曲型為主要的變形類型的剪力墻。整體小開口剪力墻是開洞面積占剪力墻整體面積大于百分之十五，以彎曲型為主要變形類型，同實(shí)體墻相同的不會(huì)產(chǎn)生反彎但是有一定幾率發(fā)生漸變的剪力墻。多肢剪力墻主要指墻體開洞面積很大或者開洞成列狀分布，與整體小開口剪力墻有一定類似性的剪力墻。壁式框架剪力墻主要指墻體開洞面積較大而且與框架結(jié)構(gòu)有一定類似，受其影響在剛度大小上墻肢線與連梁線一致或相似程度較高，有一定出現(xiàn)反彎點(diǎn)幾率的剪力墻。我們要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在制造建筑物的過程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，提高建筑質(zhì)量。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則探究

（一）樓層間最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則

在對(duì)剪力墻實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保樓層之間的系數(shù)達(dá)到最小。為了能夠降低由于房屋本身重量過大而導(dǎo)致的房屋抗震性能下降等相關(guān)問題的發(fā)生概率，建筑企業(yè)會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中針對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵循短肢剪力墻接受的第一振型底部地動(dòng)傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地動(dòng)傾覆力矩的比例小于百分之四十，確保樓層之間剪力系數(shù)能夠控制到最小，同時(shí)適量降低剪力墻的數(shù)量，在此前提下，大開間剪力墻，使剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度得到進(jìn)一步的提升，這樣做能夠有效減少工程的施工成本，為建筑工程項(xiàng)目創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利潤。

（二）樓層間最大位移與層高之比原則

除了以上所述重點(diǎn)，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，還應(yīng)嚴(yán)格遵照樓層之間最大位移和樓層高之比的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)樓層之間最大位移與樓層告知比實(shí)施高度重視，并依據(jù)實(shí)際的施工情況實(shí)施合理調(diào)整。相較普通建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于樓層之間的扭轉(zhuǎn)變形及剪切變形，通過對(duì)豎向構(gòu)建的合理利用能夠?qū)菍咏ǖ呐まD(zhuǎn)變形實(shí)施合理控制，在實(shí)際施工設(shè)計(jì)中建筑企業(yè)為了合理規(guī)劃剪力墻的數(shù)量，建筑樓層之間通常會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形，無法達(dá)到建筑層間位移的要求，對(duì)此，建筑企業(yè)應(yīng)對(duì)樓層之間的最大位移及樓層高之比的合理調(diào)整給予相應(yīng)關(guān)注，并加強(qiáng)監(jiān)測力度，盡可能減低樓層的扭轉(zhuǎn)變形情況，以此來提升建筑物的安全性和穩(wěn)定性。

（三）剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整原則

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整原則，確保剪力墻的跨高比大于2.5。一旦剪力墻的跨高比小于2.5 就會(huì)造成剪力和彎矩超過限額，降低建筑物的安全系數(shù)。但是當(dāng)剪力墻設(shè)計(jì)中剪力墻的跨高比太大也會(huì)造成危害，比如剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變化等，一旦剪力墻的跨高比達(dá)到5-6 時(shí)，也同樣會(huì)造成剪力和彎矩超過限額。所以為了保證建筑物的安全系數(shù)和堅(jiān)韌程度，提高建筑物的質(zhì)量和建造建筑物的效率，控制建筑的成本，必須在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)避免剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限，遵照剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超限的調(diào)整原則。

三、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

第一，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備良好的抗震性和抗風(fēng)性能，但是這其中也存在著相應(yīng)的不足之處，例如剪力墻結(jié)構(gòu)也存在一定概率的剪切變形情況，同時(shí)相較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于其復(fù)雜性可能會(huì)與施工設(shè)計(jì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏差，這些干擾因素都在不同程度上阻礙了剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的全面發(fā)揮，因此，在設(shè)計(jì)人員對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑物的整體結(jié)構(gòu)實(shí)施全面深入的分析研究，并依據(jù)實(shí)際的施工情況和建筑物的性能特征，構(gòu)建出科學(xué)完善的設(shè)計(jì)方案，為全面挖掘出剪力墻結(jié)構(gòu)的重要價(jià)值奠定根基。第二，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重新型施工材料和施工工藝的合理運(yùn)用，在控制施工成本的基礎(chǔ)之上，對(duì)相應(yīng)資源實(shí)施合理分配。第三，建造剪力墻的主要目的是為了能夠更好地提升建筑物的穩(wěn)定性，但這并不意味著剪力墻越多越好，對(duì)此，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保剪力墻數(shù)量的合理性，并依據(jù)實(shí)際情況作出合理調(diào)整。

四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略探究

（一）充分落實(shí)好平面布置工作

為了確保平面布置能夠達(dá)到預(yù)期效果，在具體設(shè)計(jì)時(shí)就必須嚴(yán)格遵循以下幾點(diǎn)：第一，始終堅(jiān)持對(duì)稱原則，確保墻面結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心能夠與剛度中心達(dá)到完全重合的效果，這樣能夠有效減少彎曲情況的發(fā)生，使墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到切實(shí)的保障。第二，在遇到剪力墻過長的情況時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況對(duì)開洞扣實(shí)施合理設(shè)計(jì)，并將墻面分為長度一致的幾段，這樣能夠減低剪力墻發(fā)生剪切破壞的概率，同時(shí)還應(yīng)注意在對(duì)洞口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持上下對(duì)齊以及成列布置等原則，避免交錯(cuò)疊合現(xiàn)象的發(fā)生，將后期剪力墻出現(xiàn)變形的幾率降至最低。第三，針對(duì)抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)而言，實(shí)際人員則應(yīng)根據(jù)具體情況實(shí)施雙向及多向設(shè)置，優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)性能，在剪力墻結(jié)構(gòu)洞口和墻邊形成墻肢的截面高度與厚度之比不大于4時(shí)，宜按照框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，提升剪力墻結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。其四，當(dāng)墻肢長度大于7 米時(shí)需要將其均分成兩段進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工；與此同時(shí)需要對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度進(jìn)行嚴(yán)格把控，不能出現(xiàn)過大或者過小的情況，通?？箓?cè)力剛度會(huì)使用公式進(jìn)行計(jì)算，公式中n 代表建筑物樓層數(shù)，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度符合規(guī)定要求。

（二）確保厚度設(shè)計(jì)的合理性

針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)而言，在具體的落實(shí)環(huán)節(jié)中應(yīng)注重厚度方面的相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)厚度設(shè)計(jì)實(shí)施合理調(diào)整，避免過厚或過薄而影響到剪力墻的性能效果。但是，需要注意的是，在某些情況下，針對(duì)超厚型剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)本身造成一定的不利影響，使建筑結(jié)構(gòu)的承載力得到過度提升，進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的安全隱患問題，這是需要設(shè)計(jì)人員尤為注意的。因此，作為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員必須要確保厚度設(shè)計(jì)的合理性。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，需嚴(yán)格依據(jù)我國有關(guān)規(guī)定，對(duì)于剪力墻的厚度選擇上需切實(shí)依據(jù)震級(jí)來進(jìn)行，對(duì)于抗震等級(jí)是一、二級(jí)的建筑物，它的底部加強(qiáng)范圍的剪力墻厚度不應(yīng)小于200mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/16，其余部位墻體厚度不能低于160mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/20。對(duì)于抗震等級(jí)是三、四級(jí)的建筑物，它的底部加強(qiáng)范圍的剪力墻厚度不應(yīng)小于160mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/20，其余部位墻體厚度不能低于140mm。由此可見，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體過程中，厚度方面的設(shè)計(jì)開展，必須嚴(yán)格遵循國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來落實(shí)，在遇到某些特殊建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)做出靈活的調(diào)整，以此來確保將建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（三）確保延性設(shè)計(jì)的合理性

通過對(duì)相關(guān)資料的分析研究發(fā)現(xiàn)，延性設(shè)計(jì)在剪力墻結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中占據(jù)著非常重要的地位，通過對(duì)延性設(shè)計(jì)的合理規(guī)劃，可以使剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持合理的高度，并使其性能得到進(jìn)一步的完善與優(yōu)化。針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)而言，我們可以結(jié)合以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析：第一，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)墻體底部具備良好的延性和耗能功能，同時(shí)還應(yīng)對(duì)底部高度范圍實(shí)施合理把控，強(qiáng)化其抗震性能，以此來確保建筑物底部在一定的高度范圍內(nèi)具備良好的彈性變形性能，使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能得到進(jìn)一步的提升。

（四）對(duì)連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)施科學(xué)規(guī)劃

連梁結(jié)構(gòu)能夠平衡墻肢的負(fù)荷能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)約束和穩(wěn)定剪力墻的效果，由此可以看出，連梁結(jié)構(gòu)在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要價(jià)值，由于人為及外界因素會(huì)對(duì)連梁結(jié)構(gòu)的高度及截面帶來一些不利影響，一旦缺少合理的設(shè)計(jì)，則必然會(huì)影響到剪力墻的各種性能，因此，設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)此給予高度重視，嚴(yán)格依據(jù)施工情況和相關(guān)規(guī)定對(duì)連梁承壓實(shí)施精確計(jì)算，并適宜調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋率，這樣做能夠有效降低扭曲力及剪切力對(duì)結(jié)構(gòu)造成的不利影響，進(jìn)而提升墻體結(jié)構(gòu)的抗震性能。不僅如此，剪力墻結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的設(shè)置一旦出現(xiàn)不合理問題，則會(huì)影響到其承重能力及抗剪能力，對(duì)此，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)連接的設(shè)置進(jìn)行深度研究，確保其科學(xué)性和合理性，這樣做才能夠有效減少建筑物后續(xù)投入使用時(shí)出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

結(jié)語

結(jié)合以上論述可以看出，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展之中，實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)的全面壯大，為了能夠滿足時(shí)代的發(fā)展需求，就必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)施優(yōu)化創(chuàng)新，以此來彌補(bǔ)與完善傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中的不足之處，從而更好地提升建筑工程的施工質(zhì)量和節(jié)能效果。剪力墻承受著建筑物的整個(gè)軸承負(fù)荷，對(duì)維持安全與穩(wěn)定建筑工程的整體質(zhì)量起著重要的作用，因此，在建筑工程的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)加強(qiáng)主體建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地提高建筑物的抗震性能和整體質(zhì)量，從而做出安全，經(jīng)濟(jì)和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)我國建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。