剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

秦瑩

【摘 要】隨著社會經濟的飛速發(fā)展和人類生活水平的提高，人們對物質追求也提出了新要求。尤其是住宅建筑結構，在社會發(fā)展的現階段更是出現了五花八門、滿目琳瑯的現象，這就要求人們在工作中不僅要在外觀設計中追求樣式創(chuàng)新，對于空間結構在保證住宅功能的基礎上設計的更加人性化、美觀化。在這種建筑時代背景下，建筑設計工程師為了滿足人們對建筑結構的新要求，不斷的追求和思考新的結構模式，這就使得剪力墻結構的應用逐漸廣泛。本文從剪力墻結構設計概念和原則入手，著重探討了其在建筑結構設計中的應用，旨在為同行工作提供參考。

【關鍵詞】剪力墻；結構設計；建筑結構

高層建筑是社會經濟飛速發(fā)展和科學技術不斷進步的產物，是城市人口集中、人口眾多、用地緊張和商業(yè)競爭加劇的必然趨勢。在高層建筑工程中，建筑結構設計是整個工程項目工作重點，也是提高建筑結構的實用性、耐久性的關鍵。剪力墻結構作為目前建筑工程領域中極為常見的一種，在大中型高層建筑結構中應用極為廣泛，其在提高建筑結構整體性、耐久性方面發(fā)揮著不可替代的作用。

1.剪力墻結構概述

在目前的建筑結構設計工作中，剪力墻結構的應用越來越廣泛，特別是那些高層、超高層建筑結構中，其身影更是隨處可見，已成為建筑設計工程領域一個司空見慣的問題。在高層建筑不斷發(fā)展的社會大勢下，如何在設計工作中滿足建筑物創(chuàng)新、使用、安全要求的同時追求結構的新穎、個性已成為建筑工程師研究的重點，也是未來一段時期內建筑結構設計的關鍵。剪力墻結構就是基于這種時代背景下產生的一種新結構體系，是整個工程項目中最受重視和關注的一個環(huán)節(jié)。

1.1剪力墻結構概念

所謂的剪力墻結構主要指的是采用鋼筋混凝土板來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的框架中的梁柱，承擔主各種荷載引起的內力，并能夠控制結構的水平力。這種采用鋼筋混凝土板承受豎向和水平力的結構剪力墻被廣泛的稱之為剪力墻結構，這種結構在現階段的高層建筑結構中被廣泛的使用，已成為建筑結構中一項司空見慣的結構體系。

1.2特點

剪力墻也被廣泛的稱之為擋風墻、抗震墻、結構墻，為此它在房屋結構中的主要作用在于抵擋各種荷載，是建筑物主要的支撐結構。剪力墻作為承擔豎向荷載也就是我們常說的重力、抵擋水平荷載的主要結構，是一個能與墻體、樓板共同組成受力體系的結構，它的主要缺陷在于不能拆除或者說是無法破壞。就目前我國建筑工程現狀而言，剪力墻結構由于造價高、施工困難、材料耗費大的特點而往往被建設單位所限制，為此在其設計中需要認真的進行歸納和總結。

1.3剪力墻結構設計原則

在目前的建筑結構設計中，剪力墻的應用極為廣泛，特別是在大型的高層建筑物中，其身影更是隨處可見。剪力墻，又稱為抗風墻、抗震墻或者結構墻，顧名思義，它在房屋與各大建筑物中主要起著承受風荷載，或由于地震作用而引起的水平荷載，為建筑物起著主要的支撐作用。我們對剪力墻的運用主要是看中了它抗風、抗震的特性，在地震發(fā)生的時候，剪力墻可以很好的吸收地震能量，有效防止墻體結構的剪切破壞?；谶@一原理，我們在設計的時候對于剪力墻結構需要遵循的原則主要包含有以下幾個方面：

（1）剪力墻高度和寬度比控制要合理，由于剪力墻結構的高度和寬度往往較大，而厚度卻很小，這就形成了顯著的幾何特征，使得受力形態(tài)顯著的趨于柱子結構。但是，由于它與柱子結構的最大區(qū)別在于肢長和厚度之間存在著明顯的差異，當比值過小的時候往往可以按照柱體結構要求來設計。其次，在設計的時候墻體結構是一個平面構件，它沿著平面作用在承擔相應的水平應力、彎矩力之外，更是要承擔一定的豎向壓力，為此在設計中必須要滿足彈性、非彈性以及延性要求。

（2）我們在設計墻的時候，計算時要考慮到墻在重力和橫向延展力的結構下來進行分析計算的。我們在針對剪力墻承載能力的計算中，計算帶翼墻的寬度按照門窗與洞口之間的翼緣寬度以及剪力墻之間的距離的最小值來取值，通常都是墻肢總高度的十分之一。

2.剪力墻結構的優(yōu)劣勢

剪力墻結構的剛度很大、用鋼量少、整體性能好的優(yōu)勢在目前的高層建筑工程中得到了廣泛的發(fā)揮，但是由于室內不均勻布置、分隔墻在住宅建筑結構中的應用不斷增多，若是將承重墻和分隔墻以現澆混凝土結構來設計，那么也是較為實惠和經濟的，而且對于室內整體性布置也極為有效。但是剪力墻結構也存在著顯著的缺陷，這主要是由于剪力墻結構中的混凝土較多，在無形之間增加了建筑結構的重量，且抗拉側剛度較大，往往會在地震作用下產生上部結構不穩(wěn)定，給人們生活帶來極大的困擾。

3.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

3.1剪力墻合理定位

剪力墻的平面布置應本著盡可能均勻、對稱的原則，盡量使墻面結構的剛度中心和質量中心完全重合，從而減少扭矩。而內外剪力墻應盡量拉通、對直。剪力墻肢截面宜簡單、規(guī)則。

3.2剪力墻中大墻肢處理

剪力墻在施工的過程中由于結構本身存在著延伸性要求，因此，結構施工與設計中也需要具備相應的延展特性，這對于提高剪力墻結構整體性和工作力度至關重要。通常情況下，剪力墻在設計中極容易形成高狀結構的剪力墻，且極容易呈現出彎曲破壞形式和剪力墻結構體系模式，這樣一來，極容易出現脆性破壞現象。因此，在設計工作中，對于墻體長度較長的剪力墻設計在滿足其承載力要求的基礎上可以進行分層間隔設計，將其分割成為小而均勻的獨立情斷，這對于提高墻體結構的承載力十分有效。除此以外，在墻段長度較小時其受彎產生的裂縫寬度較小，可以充分發(fā)揮墻體配筋的支撐作用。為避免這種不利現象的發(fā)生，對于超過 8m 的墻肢長度，可以采取以下兩種處理方法：①開施工洞：殲施工洞即在施工時墻上留洞，完工時砌填填充墻，把長墻肢分成短墻肢。②開計算洞：是指在進行結構計算時設有洞，開始施工時仍為混凝土墻。但通過這樣的計算方式，可以加強其它小墻肢的配筋能力。

3.3剪力墻結構的墻體配筋

控制剪力墻配筋有利于結構安全及工程的經濟性，因為對于剪力墻結構而言，剪力墻面廣量大。剪力墻墻體配筋通常是把豎向鋼筋放在內側，而把水平鋼筋放在外側，配筋必須滿足計算及規(guī)范提議的最小配筋率。若采用了雙向鋼筋網片，迎水面保護層厚度至少可取值為30mm，大大節(jié)省了墻體配筋。

4.結束語

在高層建筑的不斷發(fā)展中，為了滿足人們對所居住房屋的超高要求，我們在保證其建筑物結構安全的重要前提下，還需要在建筑物的設計層面不斷地思考與追求，借鑒國外更高的建筑設計理念與技術，引進新高規(guī)和新抗震規(guī)范的材料設備，緊密結合我國當前的實際情況，不斷提高建筑工程設計水平，盡可能地發(fā)揮工程效益。 [科]

【參考文獻】

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