论建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

雷 斌（湖南大雅建筑设计有限公司，湖南长沙410000）

论建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

雷 斌（湖南大雅建筑设计有限公司，湖南长沙410000）

在逐步进步的现代社会背景下，建筑业在我国飞速发展，越来越多的人开始关注到建筑行业结构设计的方案与方法。随着人民生活质量的提高，更多人开始对建筑质量、舒适度和居住环境都有了更进一步的需求，所以现今的建筑业也出现了新的机遇和挑战。剪力墙的结构设计是建筑设计中尤为重要的环节，在当今应用非常广泛。想要运用剪力墙的结构设计方案，就需要设计者在具备丰富工作经验的同时还需兼有丰富的理论做支撑。本文主要讨论的是剪力墙的结构设计在建筑行业中的实际应用问题。

剪力墙；结构设计；优化分析

引言

建筑是构建和美化城市中的一个重要因素。在一些城市中，城市的标志就是这些标志性的建筑，好比深圳的帝王大厦、北京的水立方和鸟巢等等。由此可以看出建筑和城市的关系是非常密切的。近些年来，我国的土地资源日益稀缺，所以高层建筑在城市中越来越发展成为主流趋势。伴随近现代人民生活水平稳步提升，人们对居住环境有了更高的要求。剪力墙的结构设计使得填充墙与墙肢厚度保持了一致，这样的设计使得墙面不会凸出进而影响房间的整体美观，并大大增加了空间的利用效率。因此，剪力墙在现今的建筑设计和生活中占据了日益重要的地位。

1 剪力墙的结构分类

剪力墙根据是否开洞和开动的大小具体分为四个方面：①墙壁式的结构框架：墙壁式的结构框架需要在剪力墙上开一个较大的开口，而连梁线十分接近墙肢线的刚度，使得受力墙受力发生剪切性的变形，这在受力特点上接近框架结构特点。在建筑高层建筑的楼层建筑上，剪力墙会产生反弯点，使得楼层与楼层之间发生有弯矩形的突变；②整体小型开口的剪力墙结构框架：整体小型开口的剪力墙框架结构虽然在开口上相比较小但开洞的面积不低于整体墙面的15%，此类剪力墙一般会产生曲型变形但在墙肢高度上基本没有弯点，只是弯矩位置会在墙上发生变化；③多肢、双肢的剪力墙结构框架：此类剪力墙大多采用较大洞口或开口并以“列”的形式进行分布。这种开口模式同整体较小的开口模式相比虽有不同，但受力特点十分相似；④若实体墙或者截面的剪力墙在开洞面积低于整体面积的15%或不开洞的情况下，墙肢高度的弯矩图无突变、无弯点。图1为剪力墙示意图。

图1 剪力墙示意图

2 建筑结构设计中剪力墙结构设计的主要应用

2.1 配筋设计

在墙体厚度小于14cm时，需要根据剪力墙配筋的设计使用双排配筋；在厚度为40～70cm时，应该使用三排配筋进行布置；厚度大于70cm时，应该采用四排配筋进行布置，还要根据受力主筋均匀的布置成排进行布置。在进行抗震以及非抗震的设计时，剪力墙的竖向以及水平分布筋配筋率应该超过或者等于0.20%，钢筋的直径应该保持大于或等于8mm，保证间距小于或等于30cm。对于其他部分的框支剪力墙的结构来说，在进行抗震设计时需要加强配筋部位，保证加强率应该不小于0.3%，配筋直径应大于或者等于8mm；在进行非抗震设计时，应该保证加强率不小于0.25%。至于房屋的顶层剪力墙、电梯间剪力墙、端部开间纵向剪力墙的配筋率则需要控制在0.25%及以上，而且钢筋的布置间距应该小于或者等于20cm。

2.2 边缘构件设计

剪力墙的边缘构件可以分为构造边缘构件以及约束边缘构造两种，这两种构件的设计方法也不尽相同，边缘的合理构造能够使剪力墙结构得到更充分地发挥。约束边缘的构件主要包括暗柱、翼墙以及端柱。这些边缘构件的作用类似于砖混结构中的约束住，当结构刚度较小时，在地震的作用下产生的层间位移或者定点位移就会曾大，此时边缘构件的约束作用也就比较大。因此，要适当增大暗柱、翼墙以及端柱等边缘构件的尺寸与配筋。为了保证更加符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求应该适当的增加约束边缘构建的长度以及箍筋配筋的特征值。保证纵向钢筋的配筋范围大于或者等于规范规定的阴影面积，并保证在一、二级抗震设计时纵向钢筋的最小截面积不小于阴影面积的1.2%和1.0%。

图2 剪力墙边缘构件示意图

3 剪力墙连梁相关问题处理

3.1 连梁在建筑结构设计中的作用

在剪力墙的部分结构中，连梁是指墙肢与连接墙肢的部分。在水平荷载作用力下，由于墙肢发生了一定的弯曲以及变形，导致了墙肢连接的部分产生内力。此时连梁的内力反作用减小了相连部分墙肢的变形和内力，对墙肢起到了约束的作用，有效改善了墙肢的受力状态。因此，对于剪力墙结构来说，连梁的作用特别重要，除了能够起到连接墙肢的作用，还起到一定的约束作用。

3.2 关于剪力墙连梁超筋问题的处理

关于连梁超筋的问题的处理，主要是因为剪力墙的剪压比要求得不到满足。对于平面来说，当墙段较长的时候，连梁容易发生超筋现象的部位基本都在中部；而在实际生活当通常发生在楼层的1/3处，比较容易发生连梁超筋的问题；另外，当墙段中墙肢的截面高度相差较多并且处于不平均的状态时，也容易发生梁易超筋的问题。除此之外，剪切变形对于剪力墙的连梁来说也有比较大的影响，当剪力墙的连梁尺寸未能达到标准要求时，通常有以下几种处理方法：①可通过调整剪力墙的塑形处理来调整抗震墙中剪力墙的矩剪力；②可以适当的减小连梁的横纵截面高度；③当连梁破坏程度对竖向荷载影响并不明显的情况下，可以放弃对该连梁的使用，通过分析独立墙肢的结构内力，墙肢配筋的计算应该按两次计算结果中所得的较大力进行。若两种措施无法解决问题，便可采用第三种措施来处理。除此之外，也可在容易发生超筋的部位，按铰接处理连梁，并进行综合计算。

4 剪力墙优化设计几点有效措施

在剪力墙的优化设计方案中首要应该考虑到工程的造价以及工程的安全性。在优化剪力墙的具体结构设计中，为使受力平衡，应采取适当的措施。当剪力墙结构的安全度较高时，剪力墙的每个结构都能同时发挥其最大作用，就能够达到即经济又科学有效的目的。同时需要注意的是，适当的调整剪力墙的布置能够有效促进抗震建筑结构中剪力墙结构的优化。另外，为了节省工程的造价等问题，也可以考虑从技术和原材料的应用两方面着手。在工程的实施中，将含钢量控制在一定范围，既不损害建筑的安全性也能最大程度的节约原材料，是优化设计的最佳方案。

5 总结

现阶段民用建设工图产生问题屡见不鲜，这一状况应当极力改善，不能为了利益忘了自身的使命。我在文中结合自身的相关工作经验提出了几点相应的解决办法，希望本篇文章能在相应领域起到些许的参考作用。

综上所述，剪力墙在建筑结构中的作用至关重要。本文简要分析了剪力墙在设计建筑结构中的应用形式。剪力墙的抗震性、硬度十分重要，在实际设计过程中需因地制宜进行分析设计。从而有效提升剪力墙结构。建筑行业的发展离不开千千万万的建筑行业从业者孜孜不倦的学习与探索，作为其中一员我深感骄傲，也必将努力学习研究进而间接推动我国建筑行业走向欣欣向荣。

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TU398.2

A

2095-2066（2016）24-0176-02

2016-7-23

雷斌（1978-），工程师，一级注册结构工程师，本科。