梅 鳳

(湖北金揚建設工程有限責任公司 443000)

剪力墻在高層結構設計中的應用

梅 鳳

(湖北金揚建設工程有限責任公司 443000)

在當前高層建筑結構體系中，剪力墻結構應用較為廣泛。剪力墻的設計能夠有效的防止樓體受地震等災害的影響，有助于加強建筑物的抗震能力、整體性以及側向剛度，對建筑事業(yè)的發(fā)展起到了很大的作用。本文闡述了剪力墻常見的類型與設計原則，介紹了剪力墻在設計中要注意的各個事項，并對剪力墻的設計作了分析，希望能為大家?guī)斫梃b。

剪力墻；高層；結構設計；應用

隨著城市化建設進程的不斷加快，高層建筑成為城市發(fā)展過程中的主要趨勢，剪力墻是高層建筑結構體系中的重要組成部分，對建筑結構穩(wěn)定性產生重要影響。因此要重視對高層建筑結構設計中剪力墻設計的討論，為全面提高高層建筑質量奠定基礎。

1、剪力墻常見類型

由于剪力墻具有較大的剛度，在結構中通常承受大部分的水平力，成為一種比較有效的抗側力的結構，在地震區(qū)的高層建筑中設置剪力墻或者核心筒可以很好的改善建筑的抗震性能。剪力墻根據(jù)是否開洞以及開洞的大小可以分為以下幾個類型：

1.1 整截面墻

整截面墻是指不開洞口或洞口面積小于墻體總面積 16%的剪力墻。其受力狀態(tài)如同豎向懸臂梁，截面上正應力呈直線分布，沿墻肢的高度方向上彎矩既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點，變形曲線以彎曲型為主。

1.2 整體小開口墻

整體小開口墻是指洞口沿豎向成列布置，各列墻肢和連梁剛度比較均勻。洞口面積雖然大于墻體總面積 16%，但仍然屬于小面積開洞的墻體，其受力性能可按整體的懸臂考慮。并應考慮墻肢的局部彎矩，水平荷載作用產生的彎矩主要由墻肢的軸力承擔，墻體自身彎矩很小，彎矩圖有突變，但基本上無反彎點，截面上正應力接近直線分布，變形曲線仍以彎曲型為主。

1.3 聯(lián)肢墻

聯(lián)肢墻是指洞口沿豎向成列布置，且洞口面積超過墻體總面積的 16%，，連梁剛度遠小于墻肢剛度的墻體。開有一列較大洞口的剪力墻為雙肢墻。開有多列較大洞口的剪力墻為多肢墻。連梁對墻肢有一定的約束作用，墻肢彎矩圖有突變，并有反彎點存在，墻肢局部彎矩較大，整個截面上正應力已不再呈直線分布，變形曲線為彎曲型。

1.4 壁式框架

壁式框架是指洞口的尺寸相對較大，連梁剛度與墻肢剛度比較接近的墻體。其受力特點是彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都會出現(xiàn)反彎點，變形曲線以剪切型為主。

2、剪力墻結構設計原則

在剪力墻結構設計過程中，剪力墻要按墻肢截面高度與其厚度的比值判斷其類型，按柱或者按雙向受壓構件進行設計。剪力墻既要達到一定的剛度，還要具有一定的變形性能和延伸性能。高層建筑剪力墻結構會承受多方面的荷載與壓力，一方面要承擔水平剪力和彎矩，另一方面要承擔建筑物的豎向壓力。剪力墻在承受彎矩、軸力和剪力等多種力的荷載狀態(tài)下工作，設計師在設計剪力墻時要考慮到剪力墻的彎曲性能和延伸性，這樣既可以提升建筑物的抗震性能，還能夠避免脆性對建筑物造成的影響。剪力墻在設計的時候要切忌與平面外進行搭接，若必須進行搭接時，需要采取相應措施，確保剪力墻的平面安全。

3、剪力墻結構設計中的注意事項

3.1 控制軸壓比

高層建筑中的剪力墻對軸壓比的要求比較嚴格，尤其是無翼緣和端柱的一字型短肢剪力墻。剪力墻在結構設計的過程中，為了確保自身的延性，就要嚴格的控制軸壓比，避免超過軸壓比限制的剪力墻構件出現(xiàn)。還要對結構布局進行合理的布置，減少局部剪力墻軸壓比過大的情況出現(xiàn)。

3.2 加強剪力墻關鍵部位的抗震性能

高層建筑的結構外邊線和角點的位置都是位于應力比較集中的地方，當?shù)卣鸢l(fā)生的時候，這些區(qū)域就會最先發(fā)生塑性區(qū)甚至遭到破壞。所以，剪力墻在設計時要充分的考慮角點處以及結構外邊線出的受力情況，并且要采取必要的措施加強剪力墻關鍵部位的抗震性能，將軸壓比的限制減小，將縱向鋼筋的配箍率增大。尤其是較小的剪力墻的抗震承載力更應該受到重視。

3.3 將連梁和框架梁進行正確區(qū)分

在設計梁構件時，要正確的區(qū)分框架梁和連梁。因為連梁結構體系的綜合抗側移剛度受剛度的影響顯著，所以要準確合理的選擇梁截面和配筋，使其與實際情況相符合，才能正確的判斷和設計整體的抗震性能。

3.4 剪力墻結構整體的抗震設計要遵循合理的原則對結構體系進行整體布置，合理的布置剪力墻和框架梁。在布置剪力墻時，應避免出現(xiàn)孤立的一字型短肢剪力墻，確保剪力墻結構的整體性和可靠性。還要適當?shù)募訌娂袅υ诮屈c處和外邊緣等關鍵部位的抗震性能。

3.5 合理計算連梁剛度的設置

在模擬計算結構模型的數(shù)值時，要根據(jù)連梁相鄰的墻肢承受地震力、所處的具體位置以及三水準抗震所起的作用等因素，具體判斷連梁在實際的工作中貢獻給結構體系的剛度，以此對連梁剛度的折減系數(shù)進行合理的設置。確保模擬計算的模型數(shù)值與實際結構的剛度和受力情況相符合，更加的合理經濟和符合實際。

4、剪力墻在建筑結構中的設計分析

在高層建筑中剪力墻是最為常見的設計結構之一，其擁有抵抗力大、承載能力強及用鋼量少等這些特點，同時被廣泛應用在高層住宅樓或旅館當中。在具體設計過程中，居室及客房的空間都比較小，所以施工工作人員要用墻面分割空間。這些用于分割空間的墻面多是采用現(xiàn)澆剪力墻技術，能夠實現(xiàn)較快的經濟性與實用性。

4.1 配筋設計。剪力墻水平布筋可以有效預防墻體出現(xiàn)裂縫造成剪切的破壞，還可以阻擋溫度對于混凝土產生的影響。在進行配筋設計時，對建筑連梁和比較敏感的墻面一定要適當?shù)卦黾优浣畹臄?shù)量。對于長度較短且高度較低的建筑，則可以適當減少配筋數(shù)量。

剪力墻垂直布筋的主要作用是抗彎曲，在多層剪力墻結構中的配筋通常為除去墻面邊緣的鋼筋。在鋼筋配置中，豎直方向墻體配筋的保障間距不能大于300mm 。豎直方向上鋼筋如果太多會使得墻體抗彎曲能力大于抗剪能力，如此對建筑物的抗震是極其不利的。

4.2 邊緣設計。通常來說，槽型截面的剪力墻結構沿性比之矩形截面的要強。在進行設計計算時，設計者可以適當增加墻體的截面邊緣約束力，做到有效提高墻體結構延性、剪力墻水平剪力作用與抗剪的能力。此外，在進行建造設計時，需要在墻端位置安置暗裝，并規(guī)范其截面數(shù)據(jù)，以防發(fā)生建筑問題。

4.3 墻面設計。由于剪力墻的結構剛度較大，且其受溫度的影響也較多，因此對建筑的樓面和屋面的影響也較大。有時比較長的剪力墻會發(fā)生變形甚至出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。這主要是因為剪力墻的結構相對復雜，混凝土產生變形，且由于建筑施工條件難以掌控，容易發(fā)生墻體所受的拉應力不足，最終導致發(fā)生建筑問題。

剪力墻結構比較復雜，當墻體產生裂縫時很難處理，產生的不良影響也較大；目前，在我國大部分建筑工程都是為了趕工而加班加點，如此的速度導致建筑質量的下降。而且在施工過程中，使用混凝土的量較大，加之強度的提高會使拉應力變大，導致了裂縫的出現(xiàn)。此外，在建筑施工過程中要采取泵送施工時，必須增加水泥使用量，以減少粗等骨料及骨料粒徑的含量。混凝土配比及送料過程如果處理不好，會大大增加結構的收縮，這樣建筑很容易產生裂縫。在設計剪力墻時，一定要重視建設施工過程，避免建筑問題的發(fā)生。

總之，在高層建筑中剪力墻結構設計呈多樣化的趨勢，只有不斷的提高施工技術水平和質量，注意剪力墻結構設計中的注意事項，發(fā)揮剪力墻在高層結構設計中的重要作用，才能促進建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高。

[1]魏敏.高層建筑剪力墻結構的優(yōu)化設計[J].江西建材，2014（5）.

[2]徐嘉君.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析[J].科技研究，2015（01）：29.

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